桥式整流电路

课 课 题 单相桥式整流电路 执教者 XXX 教学时间 40×2分钟 教学方法 启发讲授、项目示范、练习巩固 教学用具 黑板/粉笔，投影，二极管整流电路示范装置，交流电源调节器，通用双踪示波器，万用表 教学目的 通过对单相桥式整流电路原理的理解，能够正确的使用和安装单向桥式整流电路或桥堆 （1）根据二极管的单向导电性正确判断桥中二极管的导通、截止状态，并用波形表示； （2）使用示波器分析工作中电路的波形，正确判断桥及桥中二极管的工作情况是否正常； （3）使用万用表对桥的输入、输出电压进行测量、监控，掌握桥的输入、输出关系； （4）根据正确地选择二极管或集成的桥堆； （5）正确安装整流桥并接入电路，注意好的职业习惯的培养； 教学重点 单向桥式整流电路原理的理解及电路安装 教学难点 （1）桥中各桥臂二极管的工作情况分析； （2）整流桥中二极管参数的选择； （3）二极管在整流电路安装时的操作要点。 教学过程 项目 内 容 备 注 导入：8min 1、​ 二极管的单向导电性； 2、单向半波、全波整流电路的优劣特点 使用万用表和示波器对相关内容进行复习。 教 学 过 程 ( 续 ) 新课：65 min 单相桥式整流电路原理(35min) 1、用不同颜色的发光二极管代替普通的整流二极管组成桥式整流电路，正确接入电路，演示二极管整流过程。 2、将双踪示波器分别接入相邻、相对两桥臂，观察其变化过程。(1、2共18min) 3、使用万用表对其输入、输出电压进一步跟踪，调节输入电压的大小，测量输出电压，发现它们之间的数量关系。（14min） 4、师生对上述过程进行分析，探究上述现象形成的原因。(3min) 运用模块式任务导向教学原理，展开教学，以突出重点、分化难点。 器件的选择与电路安装(30min) 1、根据上述原理分析，获得二极管桥式整流电路中二极管上承受最大反压、流过二极管整流电流值与整流桥交流侧输入电压的关系，从而理解该电路在选择二极管时所采用的经验式。 2、示范练习并指导学生根据需要选择二极管，并将其正确接入电路。 注意事项 电路安装时，一定要认准交流侧“阴阳-阴阳”串联，直流侧“阴阴-阳阳”并联； 测试桥式整流电路输入、输出电压时要注意万用表使用安全； 测试信号波形时，因测试探头“公共接地”端在测试中的作用，在测试时为了分析方便，当测试扫描一旦确定，在进行输出、管压降测试时，不要再次调节该参数。 课堂总结及作 业布置(5min) 总结本教学单元的重点，巧妙设置问题考查学生的掌握程度，同时提出思考，为进入滤波电路学习做好铺垫。 课堂答疑（2 min） 针对本教学单元内的相关问题，课堂上回答学生的疑问，并对比较集中的、非常规性的问题在全班进行解释。 （附后） 附：教学内容： 【导入部分】 使用万用表测量IN4007、IN4148、IN4004二极管的极性，复习PN结、二极管的单向导电性，投放投影作进一步的复习，引出“理想二极管”的特性（如图1所示：理想二极管伏安特性）——二极管导通时，所承受的正向电压趋近于0，承受反向电压时，流过二极管电流趋近于0。 使用双踪通用示波器，测量单向半波、单向全波二极管整流电路整流波形的变化，复习这种变化的“好处”（——提高变压器的利用率，减小输出信号的脉动程度）和缺陷（——变压器利用率低、二极管承受反压过大），导入本教学单元内容“单向二极管桥式整流”电路（——提高变压器的利用率，保证有较好的脉动直流输出，同时二极管承受的反向电压与电源电压的最大值保持一致）。（如图2所示：二极管整流电路性能趋优转化过程） 【新课部分】 在二极管整流电路示范装置的四个桥臂上分别安装红、绿、黄、白四个颜色的发光二极管（如图3所示：桥式二极管整流电路），正确地接入交流电源装置，观察发光二极管的发光情况，用万用表测试输入、输出电压的数值，调节电源装置的输出电压大小，重复测量每次调节后输入、输出电压数值并记录于下表中， 表：输出电压与输入电压的关系记录 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 电源频率与发 光管闪烁情况 输入电压v2 输出电压vo vo /v2 记录10组数据后，调节电源装置的频率，观察发光管的闪烁情况，总结管子交替变化与频率的关系，并将观察的现象记录于表中，以便分析。 将双踪通用示波器接入输入信号、输出信号端，相邻、相对两桥臂，测得整流桥的信号如图4所示：二极管桥式整流电路波形。 综合图3、图4的分析我们发现：◆该电路具有将双向的交变电压变换为单向的脉动电压的功能。 ◆对波形的进一步观察发现，二极管上承载电压的情况， V1、3管、V2、4管分别承受不同周期的反向电压，但管子承受的最大反向电压与电源最大反向电压相同。 以上两点满足了我们提高变压器利用率并降低整流管最大反向电压的要求，实现了二极管整流输出的最佳性能。 对比图3与表的记录数据，发现近似于单向全波整流电路的输入与输出间的关系，并且发现当调节电源的频率时，随着频率的增高，二极管发光闪烁不明显。 参考教材已有的公式，获得二极管桥式整流电路输入、输出之间的数量关系及二极管选择的条件： 输出电压、电流与输入电压的关系： VO=2×0.45V2=0.9V2 IO=0.9×(VO/RL） 二极管所承受的电流及耐压值 IV=IO/2=0.45×(VO/RL） VRM=V2m 单向桥式整流电路二极管选择条件： IVZ≥IO/2=0.45×(VO/RL） VRM≥V2m 举例：按要求选择整流二极管，并安装该整流电路。 有一直流负载，需要直流电压Vo=60V，直流电流Io=4A。若采用单相桥式整流电路，求电源变压器次级电压U2，并选择整流二极管。 变压器次级电压：V2≈66.7（V） 流过二极管的平均电流为：IV=2（A）； 二极管承受的反向峰值电压为：VRM≈94（V） 查手册可选型号为2CZ12A(3A/100V)二极管四只，或符合要求的桥堆。 将选择好的二极管按图3连接，注意在连接时交流侧、直流侧的特征——顺串，阳阳-阴阴，并且在测量输出电压时也要注意二极管直流侧输出电压的极性。 【课堂总结及作业布置部分】 ◆从电路结构和信号波形上看，该整流电路相对单向半波整流电路变压器利用率提高一倍，相对单向全波整流电路，二极管承受的反向电压降低一倍，降低了整流管的耐压要求。但是，该电路输出的脉动直流电，在电源要求较高的场合，脉动的电压会使运行中的电器设备振动，容易使电器设备机械受损，因此，能够输出平稳直流电压的电源成为我们的理想选择，试想一想，怎样改进这个电路可以使输出电压接近于理想状态？（思考作业） ◆本教学单元电路中若有一个二极管反接、或虚焊、或烧毁，有何现象？说明原因。（课堂问答） ◆根据实际情况设计并制作一个单相桥式整流电路。（格式要求：写出设计的主要参数，选择元件的名称和主要参数，选择某元件的原因，电路构成图及连接好的电路，你对电路的测试情况及分析，书面作业） 【教学后记（即教学反思）】 本教学案例是为实践任务导向教学而亲历设计，本教案的设计首先考虑到中职学生行为的反复性特征，“喜新厌旧”直到“新不喜旧仍厌”，因此教学的导入显得非常重要，本教案在导入上面就抛出了本教学单元的核心——PN结构成的二极管器件的应用，用相应的仪器、设备引起同学们的感官刺激，随后的教学组织在反复测试的刺激中，验证已有的结论规律（考虑到很少同学预习功课，这样设计是让学生在练习中发现事物已有的规律），以加深对规律的感官认识。同时，通过同学们的反复测试，不断引发学生的思考，从而规范学生的职业行为能力，进而提高职业能力。 教案的设计紧扣学生发展的主题，以思考促发展，让学生在整个教学过程中，形成学生与老师、学生与学生、学生与书本的交往与互动，这种伴随思考的互动，使学生在获得教学单元主题“知识”学习的同时，职业行为能力和职业能力也得到了锻炼和不同程度的提高。 本教案实施时，有经过训练的课代表作为助手，接通、调节预设的各环节，以提高有效教学时间，在进入输入输出测试阶段，学生个体差异体现特别明显，同学之间的互动也在这个时候达到高潮，在这个43人组成的教学班，基本上7人一组，组长都是经过挑选和接受过提前训练的，主要纠正同组同学不良的职业行为——不符合职业规范的行为，负责整个测试的节奏控制和常规现象（已掌握）的解释及非常规现象（新发现）的记录、督促。预计10分钟的测试时间，5分钟的讨论时间，同学们基本上能够按照节奏推进课堂学习，遗憾的是，对于发现的非常规现象，通过课堂观察发现，同学们善于从课本上寻找已有的“答案”，而很少有同学去对照电路去分析，关于这方面的教学，还有待在今后的教学中探寻更适切的教学方法来替代。 就设计的初衷，本教案的实施，个人认为效果明显，学生能够将课堂的讨论和练习延伸，将思考持续，这似乎又回到了促进学生发展的课堂教学主题……