第10章 直流稳压电源.docx

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第10章直流稳压电源

10.1判断下列说法是否正确，用“√”“×”表示判断结果填入空内。

（1）直流电源是一种将正弦信号转换为直流信号的波形变换电路。

（）

（2）直流电源是一种能量转换电路，它将交流能量转换为直流能量。

（）

（3）在变压器副边电压和负载电阻相同的情况下，桥式整流电路的输出电流是半波整流电路输出电流的2倍。

（）

因此，它们的整流管的平均电流比值为2:

1。

（）

（4）若U2为电源变压器副边电压的有效值，则半波整流电容滤波电路和全波整流电容滤波电路在空载时的输出电压均为

。

（）

（5）当输入电压UI和负载电流IL变化时，稳压电路的输出电压是绝对不变的。

（）

（6）一般情况下，开关型稳压电路比线性稳压电路效率高。

（）

解：

（1）×

（2）√（3）√×（4）√（5）×

（6）√

10.2填空：

图10.2

在图10.2所示电路中，调整管为，采样电路由组成，基准电压电路由组成，比较放大电路由组成，保护电路由

组成；输出电压最小值的表达式为，最大值的表达式为。

解：

T1，R1、R2、R3，R、DZ，T2、Rc，R0、T3；

。

10.3选择合适答案填入空内。

（1）整流的目的是。

A.将交流变为直流B.将高频变为低频

C.将正弦波变为方波

（2）在单相桥式整流电路中，若有一只整流管接反，则。

A.输出电压约为2UDB.变为半波直流

C.整流管将因电流过大而烧坏

（3）直流稳压电源中滤波电路的目的是。

A.将交流变为直流B.将高频变为低频

C.将交、直流混合量中的交流成分滤掉

（4）滤波电路应选用。

高通滤波电路B.低通滤波电路C.带通滤波电路

解：

（1）A

（2）C（3）C（4）B

10.4选择合适答案填入空内。

（1）若要组成输出电压可调、最大输出电流为3A的直流稳压电源，则应采用。

A.电容滤波稳压管稳压电路B.电感滤波稳压管稳压电路

C.电容滤波串联型稳压电路D.电感滤波串联型稳压电路

（2）串联型稳压电路中的放大环节所放大的对象是。

A.基准电压B.采样电压C.基准电压与采样电压之差

（3）开关型直流电源比线性直流电源效率高的原因是。

A.调整管工作在开关状态B.输出端有LC滤波电路

C.可以不用电源变压器

（4）在脉宽调制式串联型开关稳压电路中，为使输出电压增大，对调整管基极控制信号的要求是。

A.周期不变，占空比增大B.频率增大，占空比不变

C.在一个周期内，高电平时间不变，周期增大

解：

（1）D

（2）C（3）A（4）A

10.5电路如图10.5所示，变压器副边电压有效值为2U2。

（1）画出u2、uD1和uO的波形；

（2）求出输出电压平均值UO（AV）和输出电流平均值IL（AV）的表达式；

（3）二极管的平均电流ID（AV）和所承受的最大反向电压URmax的表达式。

图10.5解图10.5

解：

（1）全波整流电路，波形如解图10.5所示。

（2）输出电压平均值UO（AV）和输出电流平均值IL（AV）为

（3）二极管的平均电流ID（AV）和所承受的最大反向电压UR为

10.6电路如图10.6所示，变压器副边电压有效值U21＝50V，U22＝20V。

试问：

图10.6

（1）输出电压平均值UO1（AV）和UO2（AV）各为多少？

（2）各二极管承受的最大反向电压为多少？

解：

（1）两路输出电压分别为

UO1≈0.45（U21＋U22）＝31.5V

UO2≈0.9U22＝18V

（2）D1的最大反向电压

D2、D3的最大反向电压

10.7电路图10.7所示。

（1）分别标出uO1和uO2对地的极性；

（2）uO1、uO2分别是半波整流还是全波整流？

（3）当U21＝U22＝20V时，UO1（AV）和UO2（AV）各为多少？

（4）当U21＝18V，U22＝22V时，画出uO1、uO2的波形；并求出UO1（AV）和UO2（AV）各为多少？

图10.7

解：

（1）均为上“＋”、下“－”。

（2）均为全波整流。

（3）UO1（AV）和UO2（AV）为

UO1（AV）＝－UO2（AV）≈0.9U21＝0.9U22＝18V

（4）uO1、uO2的波形如解图10.7所示。

它们的平均值为

UO1（AV）＝－UO2（AV）≈0.45U21＋0.45U22＝18V

解图10.7

10.8分别判断图10.8所示各电路能否作为滤波电路，简述理由。

图10.8

解：

图（a）、（b）所示电路可用于滤波，图（c）所示电路不能用于滤波。

因为电感对直流分量的电抗很小、对交流分量的电抗很大，所以在滤波电路中应将电感串联在整流电路的输出和负载之间。

因为电容对直流分量的电抗很大、对交流分量的电抗很小，所以在滤波电路中应将电容并联在整流电路的输出或负载上。

10.9试在图10.9所示电路中，标出各电容两端电压的极性和数值，并分析负载电阻上能够获得几倍压的输出。

图10.9

解：

在图（a）所示电路中，C1上电压极性为上“＋”下“－”，数值为一倍压；C2上电压极性为右“＋”左“－”，数值为二倍压；C3上电压极性为上“＋”下“－”，数值为三倍压。

负载电阻上为三倍压。

在图（b）所示电路中，C1上电压极性为上“－”下“＋”，数值为一倍压；C2上电压极性为上“＋”下“－”，数值为一倍压；C3、C4上电压极性均为右“＋”左“－”，数值均为二倍压。

负载电阻上为四倍压。

10.10在图10.10所示稳压电路中，已知稳压管的稳定电压UZ为6V，最小稳定电流IZmin为5mA，最大稳定电流IZmax为40mA；输入电压UI为15V，波动范围为±10％；限流电阻R为200Ω。

图10.10

（1）电路是否能空载？

为什么？

（2）作为稳压电路的指标，负载电流IL的范围为多少？

解：

（1）由于空载时稳压管流过的最大电流

所以电路不能空载。

（2）根据

，负载电流的最大值

根据

，负载电流的最小值

所以，负载电流的范围为12.5～32.5mA。

10.11电路如图10.11所示。

合理连线，构成5V的直流电源。

图10.11

解：

1接4，2接6，5接7、9，3接8、11、13，10接12。

如解图10.11所示。

解图10.11

10.12电路如图10.12所示，稳压管的稳定电压UZ＝4.3V，晶体管的UBE＝0.7V，R1＝R2＝R3＝300Ω，R0＝5Ω。

试估算：

（1）输出电压的可调范围；

（2）调整管发射极允许的最大电流；

（3）若UI＝25V，波动范围为±10％，则调整管的最大功耗为多少。

图10.1

2

解：

（1）基准电压UR＝UZ＋UBE＝5V，输出电压的可调范围

（2）调整管发射极最大电流IEmax＝UBE/R0≈140mA

（3）调整管的最大管压降和最大功耗分别为

UCEmax＝UImax－UOmin＝20V

PTmax≈IEmaxUCEmax≈2.8W

10.13电路如图10.13所示，已知稳压管的稳定电压UZ＝6V，晶体管的UBE＝0.7V，R1＝R2＝R3＝300Ω，UI＝24V。

判断出现下列现象时，分别因为电路产生什么故障（即哪个元件开路或短路）。

图10.13

（1）UO≈24V；

（2）UO≈23.3V；

（3）UO≈12V且不可调；

（4）UO≈6V且不可调；

（5）UO可调范围变为6～12V。

解：

（1）T1的c、e短路；

（2）Rc短路；（3）R2短路；

（4）T2的b、c短路；（5）R1短路。

10.14直流稳压电源如图10.14所示。

（1）说明电路的整流电路、滤波电路、调整管、基准电压电路、比较放大电路、采样电路等部分各由哪些元件组成。

（2）标出集成运放的同相输入端和反相输入端。

（1）写出输出电压的表达式。

图10.14

解：

（1）整流电路：

D1～D4；滤波电路：

C1；调整管：

T1、T2；基准电压电路：

、R、DZ；比较放大电路：

A；取样电路：

R1、R2、R3。

（2）为了使电路引入负反馈，集成运放的输入端上为“－”下为“＋”。

（3）输出电压的表达式为

10.15电路如图10.15所示，设

，晶体管T的

，R1＝1Ω，R2＝2Ω，ID＞＞IB。

求解负载电流IL与

的关系式。

图10.15

解：

因为

，IC≈IE，所以

10.16在图P10.16所示电路中，R1＝240Ω，R2＝3kΩ；W117输入端和输出端电压允许范围为3～40V，输出端和调整端之间的电压UR为1.25V。

试求解：

（1）输出电压的调节范围；

（2）输入电压允许的范围；

解：

（1）输出电压的调节范围

（2）输入电压取值范围

图10.16

10.17试分别求出图10.17所示各电路输出电压的表达式。

图10.17

解：

在图（a）所示电路中，W7812的输出为UREF，基准电压

输出电压的表达式

在图（b）所示电路中，输出电压的表达式

UO＝UZ＋UREF＝（UZ＋1.25）V

在图（c）所示电路中，输出电压的表达式

10.18两个恒流源电路分别如图10.18（a）（b）所示。

（1）求解各电路负载电流的表达式；

（2）设输入电压为20V，晶体管饱和压降为3V，b-e间电压数值│UBE│＝0.7V；W7805输入端和输出端间的电压最小值为3V；稳压管的稳定电压UZ＝5V；R1＝R＝50Ω。

分别求出两电路负载电阻的最大值。

图10.18

解：

（1）设图10.18（b）中W7805的输出电压为

。

图示两个电路输出电流的表达式分别为

（2）两个电路输出电压的最大值、输出电流和负载电阻的最大值分别为

10.19直流稳压电路如图10.19所示，已知三端集成稳压器7805的静态电流IQ=8mA，晶体管T的β=50，UBE=-0.7V输入电压Ui=16V，求输出电压UO。

图10.20

解：

集成稳压器7805输出电压UZ=5V，

R1两端电压

R2两端电压

10.20串联反馈型稳压电路如图10.20所示。

⑴标出运放A的同相端及反相端

⑵当稳压管DZ的UZ=6V，Ui=10V时，计算输出电压Uo的调节范围

图10.20

解：

⑴A为负反馈放大器，故为反相型。

即A上面指向RW2的为反相输入端，下面接RW1的为同相输入端。

⑵先看RW1调节Uo的范围

当RW1动臂调至最下端时，Uomin=0

当RW1动臂调至最上端时，

故Uo的调节范围为0-—3V

再看RW2

当RW2调至最下端时，Uo达最大

当RW2调至最上端时，Uo调至最小

当U+min=0时，显然UOmin=0

当U+min=3V时，Uomax=2U+=2*3=6V.

故UO的调节范围为（0,6V）。