汽车用二极管整流电路设计毕业设计论文.doc

目 录

第一部分 设计任务与调研…………………………………………………………1
第二部分 设计说明……………………………………………………………………2
第三部分 设计成果……………………………………………………………………6
第四部分 结束语………………………………………………………………………9
第五部分 致谢………………………………………………………………………10
第六部分 参考文献…………………………………………………………………11
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第一部分 设计任务与调研
1.设计任务
1) 进行设计方案的比较，并选定合适的设计方案。
2) 完成主电路、滤波电路以及验证电路的设计和元器件说明。
3) 完成电路的原理分析，各主要元器件的选择。
4) 利用仿真软件分析电路的工作过程。
2.设计要求
1) 电网电压波动为5%-10%单相桥式整流电路设计要求为：负载为感性负载，L=700mH，R=510Ω。
2) 技术要求：输入电压12V。
3. 调研
1) 调研目的：调查市场对该产品的需求量，确保开发出的产品不会对公司造成亏损。
2) 总结：通过询问法的调研方法对市场进行调查，得出产品在市场的需求量较大，值得研究。

第二部分 设计说明
2.1整流电路
整流电路（rectifying circuit）是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。
2.2设计方案比较
单相整流电路分为两种，一种是单相半波整流电路；二是单相桥式整流电路。
2.2.1方案一
采用单相半波整流电路，电路图如下：

图2-1单相半波整流电路
单相半波整流电路，利用二极管的单向导电性，只有半个周期的电流流过负载，另外半个周期被二极管所阻，没有电流经过。这种电路降低了电流的利用效率，整流电路脉动成分大，对滤波电路的要求高，一般只用于小电流的整流电路。
2.2.2方案二
采用桥式整流电路，其电路图如下：

图2-2桥式整流电路
桥式整流电路，利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另外两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。桥式整流器整流脉动小，电流利用率高。
2.2.3综上所述
单相半波整流电路虽然电路结构简单、线路调节方便的优点，但是输出电流脉冲过大，且电流的利用效率小。单相桥式整流电路具有输出电流脉动小、电流利用率高，而且输出稳定，元件较小，适用于汽车电路等特点。因此选择方案二的单相桥式整流电路。
2.3电路设计
2.3.1设计思路
由四个整流二极管桥接成构成一个整流电路，接着通过C1、R1、C2组成的电容滤波电路，对整流电路输出的随时间变化的电流进行滤波，再经过R2、R3、LED1、LED2、C3组成的验证电路对电路输出是否为直流进行验证，也可通过示波器观察电路的交流输入、整流输出、滤波输出的波形图来判断电路合理性以及整流和滤波在电路中所承担的作用。其原理图如下：

图 2-3桥式整流电路原理图
2.3.2二极管桥式整流电路组成
整个电路由整流电路、滤波电路、验证电路三个部分组成。
1． 整流电路：由四个1N4007二极管两两对接桥接而成，利用了二极管的反向不导电原理，将波动的交流的正弦波转化为直流的、连续的、随时间变化的电。
2． 滤波电路：因通过二极管整流电路的整流后，虽然方向单一了，但是电流强度还处在不断的变化之中，所以需要进行滤波处理。利用电容两端电压不能够突变的特性，再整流电路后端再接上两个电容和电阻组成的滤波电路，把脉动的直流转化为平滑的直流。
3． 验证电路：电容器有个特性是通交流隔直流。根据这一特性，在电路后端接上两组发光二极管，且其中有一组发光二极管串联一个电容器，如图4所示。若电路设计成功，则LED1亮，LED2不亮。若LED1、LED2均亮，则输出仍为交流电，电路设计失败。

2.3.3元件参数表
表格 2-1元件参数表
元件名称
元件编号
参数
发光二极管
LED1、LED2

电阻
R1、R2、R3
510Ω
电容
C1、C2、C3
470uF
二极管
D1、D2、D3、D4
1N4007
交流电源
V1
12V，50Hz

第三部分 设计成果
3.1设计成果
3.1.1电路仿真图

图 3-1电路仿真图
3.1.2产品实物图

图 3-2产品实物图
3.2佐证材料
3.2.1交流输入波形图

图 3-3交流输入波形图
3.2.2整流输出波形图

图 3-4整流输出波形图
3.2.3滤波输出波形出图

图 3-5滤波输出波形图
3.3作品特点
运用示波器对电路的交流输入、整流输出以及滤波输出波形图进行观察，可以看出，在电路中整流部分将交流电转化为直流电，但是此时直流电并不平稳，它随着时间的变化而变化，并不平稳，具有一定的脉动性，如图3-4整流输出波形图所示。当电流经过滤波器后，脉动的直流电变成波形平滑的直流。此电路具有电源利用率高，整流电压脉动较小的优点。缺点是使用整流器件较多，且线路较复杂。

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第四部分 结束语
从这次课程设计中，我收获了很多。首先是对理论知识的理解，经过这次的毕业设计，让我们对单相整流电路的原理认识的比较深刻，也对整流电路具体是怎么工作的也得到了深刻的认识。这次课程设计中包含了整流电路、滤波电路、验证电路的设计，这让我对单相整点电路有了深刻的了解。其次，通过这次课程设计，我了解到方案的选择也是非常重要的，往往需要实现一种功能可以有许多种方案，例如实现单相整流可以有单相全波整流、单相半波整流以及单相桥式整流这么几种方案，我们需要了解各个电路的特点以及设计要求，从而筛选出最适合的方案。
这次设计的难点是我们以前对整流电路接触的较少，这就需要我们通过上网或者查阅很多书籍来学习这方面知识。这使我认识到广泛搜集资料，整合并快速学习的重要性。也许我们没有涉猎过某方面知识，但是一旦需要，我们必须能迅速了解这方面知识，并能加以应用，这种能力是当代社会所必须的。

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第五部分 致谢
毕业设计已经接近了尾声，这也意味着我的大学生活就要结束了，学生活一晃而过，回首走过的岁月，心中倍感充实，当我写完这篇毕业设计的时候，有一种如释重负的感觉，感慨良多。
首先，我要特别感谢我的指导老师。做设计的过程是艰辛的，但是在我的努力之下还是完成了。在这个过程中老师给了我很大的的帮助，从选题到查阅资料，设计提纲的确定，中期设计的修改，后期设计格式调整等各个环节中都给予了我悉心的指导，没有他的尽心指导和严格的要求，我也不会顺利完成这次设计。
这次的毕业设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想，巩固、加深和扩展有关整流电路方面的知识等方面有重要的作用。
最后对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢。

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第七部分 参考文献
【1】曲学基.电力电子整流技术及应[M].电子工业出版社，2008.
【2】李宏.现代电力电子技术基础机械[M].工业出版社，2009.
【3】岳洋.电力电子课程设计报告书[D].南昌大学，2008.
【4】张志国.整流技术应用报告书[D].河南工程学院，2012.

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