第五章直流電源

1、第五章直流電源一、判斷下列說法是否正確，用“V” “X”表示判斷結果填入空內。(1) 直流電源是一種將正弦信號轉換為直流信號的波形變換電路。 ()(2 )直流電源是一種能量轉換電路，它將交流能量轉換為直流能量。()(3) 在變壓器副邊電壓和負載電阻相同的情況下，橋式整流電路的輸 出電流是半波整流電路輸出電流的2倍。(因此，它們的整流管的平均電流比值為2:1 o ()(4) 若U2為電源變壓器副邊電壓的有效值，則半波整流電容濾波電路和全波整流電容濾波電路在空載時的輸出電壓均為、2U2 o ()(5 )當輸入電壓Ui和負載電流Il變化時，穩(wěn)壓電路的輸出電壓是絕對 不變的。()(6 ) 一般情況下，

2、開關型穩(wěn)壓電路比線性穩(wěn)壓電路效率高。() 解：(1 ) X(2) V (3) V X( 4) V ( 5) X(6) V二、在圖10.3.1 ( a)中，已知變壓器副邊電壓有效值U2為10V , RlC-2(T為電網電壓的周期)。測得輸出電壓平均值Uo ( av)可能的數值為A. 14VB. 12VC. 9VD. 4.5V選擇合適答案填入空內。(1 )正常情況Uo (AV ) - ；(2 )電容虛焊時(3 )負載電阻開路時Uo( av ) ；(4 ) 一只整流管和濾波電容同時開路，Uo ( av ) -。解：(1 ) B ( 2) C ( 3) A ( 4) D、填空：圖 T10.3在圖T10

3、.3所示電路中，調整管為 ,采樣電路由 組成，基準電壓電路由 組成， 比較放大電路由 組成， 保護電路由 組成；輸出電壓最小值的表達式為 ，最大值的表達式 為。解：T1， Ri、R2、R3， R、D z， T 2、Rc， Ro、T 3 ；RiR2R3R2R3(UzU BE2)，Ri5(UzR3U BE2 )。四、在圖T10.4所示穩(wěn)壓電路中，已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓Uz為6V，最 小穩(wěn)定電流I Z mi n為5mA，最大穩(wěn)定電流Iz max為40mA ；輸入電壓U I為15V , 波動范圍為土 10 %;限流電阻R為200 Q。/?卜 11rf Tqj 56<1(S -圖 T10.4(1)

4、電路是否能空載？為什么？(2) 作為穩(wěn)壓電路的指標，負載電流Il的范圍為多少？ 解：(1 )由于空載時穩(wěn)壓管流過的最大電流IU Im axU Z52.5mA > I Zmax 40mADz maxI R max_R所以電路不能空載。(2)根據IDz minU Imin u ZRI Lmax ,負載電流的最大值U Imin U zL maxI D z min 32. 5mA根據丨D z maxU Im axUzI L min ,負載電流的最小值I L minU ImaxDz max12.5mA所以，負載電流的范圍為12.5 32.5mA 。五、在圖10.5.24 所示電路中，已知輸出電壓的

5、最大值UOmax為25V ,R1 = 240 Q ; W117的輸出端和調整端間的電壓Ur = 1.25V ,允許加在輸入端和輸出端的電壓為340V。試求解：(1 )輸出電壓的最小值U Omi n；(2) R2的取值；(3) 若UI的波動范圍為土 10 %，為保證輸出電壓的最大值UOmax為25V , Ui至少應取多少伏？為保證 W117安全工作，Ui的最大值為多少伏？解：(1 )輸出電壓的最小值U Omi n = 1.25V(2)因為Uomax （1 密）1.25V25VR1240所以R1 = 4.56k Q(3 )輸入電壓的取值范圍為U IminU Omax U 12 min0.931.1

6、VU imaxU OminU 12 max1.137.5V電路如圖T10.6所示。合理連線，構成5V的直流電源。圖 T10.6解：1 接 4, 2 接 6, 5 接 7、9, 3 接 8、11、13 , 10 接 12。如解圖 T10.6 所示。解圖T10.610.1判斷下列說法是否正確，用“ V”或“ X”表示判斷結果填入空內。(1) 整流電路可將正弦電壓變?yōu)槊}動的直流電壓。()(2) 電容濾波電路適用于小負載電流，而電感濾波電路適用于大負載電流。()3)在單相橋式整流電容濾波電路中，若有一只整流管斷開，輸出電 壓平均值變?yōu)樵瓉淼囊话搿?)解：(1) V ( 2) V ( 3) X10.2

7、判斷下列說法是否正確，用“ V”或“ X”表示判斷結果填入空內。(1)對于理想的穩(wěn)壓電路， Uo/ Ui = 0 , Ro= 0。()(2 )線性直流電源中的調整管工作在放大狀態(tài)，開關型直流電源中的 調整管工作在開關狀態(tài)。()(3 )因為串聯型穩(wěn)壓電路中引入了深度負反饋，因此也可能產生自激 振蕩。()(4 )在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定電流必須大于最大負載 電流；()而且，其最大穩(wěn)定電流與最小穩(wěn)定電流之差應大于負載電流的變化范 圍。()解：(1 ) V ( 2) V ( 3) V ( 4) X V10.3選擇合適答案填入空內。(1) 整流的目的是。A.將交流變?yōu)橹绷鰾.將高頻變?yōu)榈皖lC

8、.將正弦波變?yōu)榉讲?2) 在單相橋式整流電路中，若有一只整流管接反，則 A.輸出電壓約為2UdB.變?yōu)榘氩ㄖ绷鰿.整流管將因電流過大而燒壞（3）直流穩(wěn)壓電源中濾波電路的目的是 。A.將交流變?yōu)橹绷鰾.將高頻變?yōu)榈皖lC.將交、直流混合量中的交流成分濾掉（4）濾波電路應選用。A.高通濾波電路 B.低通濾波電路 C.帶通濾波電路解：（1）A （ 2）C （ 3）C （ 4）B10.4 選擇合適答案填入空內。（1 ）若要組成輸出電壓可調、最大輸出電流為3A的直流穩(wěn)壓電源，則 應采用 。A.電容濾波穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路 B.電感濾波穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路C.電容濾波串聯型穩(wěn)壓電路 D.電感濾波串聯型穩(wěn)壓電路（2）串聯

9、型穩(wěn)壓電路中的放大環(huán)節(jié)所放大的對象是 。A.基準電壓 B.采樣電壓 C.基準電壓與采樣電壓之差（3）開關型直流電源比線性直流電源效率高的原因是 。A.調整管工作在開關狀態(tài)B.輸出端有LC濾波電路C.可以不用電源變壓器（4）在脈寬調制式串聯型開關穩(wěn)壓電路中，為使輸出電壓增大，對調整管基極控制信號的要求是。A.周期不變，占空比增大B.頻率增大，占空比不變C.在一個周期內，高電平時間不變，周期增大解：（1）D （ 2）C （ 3）A （ 4）A10.5 在圖10.2.5 （ a）所示電路中，已知輸出電壓平均值Uo（ av）= 15V , 負載電流平均值 I l（ av）= 100mA。（1 ）變壓器

10、副邊電壓有效值U22 ）設電網電壓波動范圍為土 10 %。在選擇二極管的參數時，其最大 整流平均電流If和最高反向電壓Ur的下限值約為多少？解：（1）輸出電壓平均值Uo（av） 0.9U2 ,因此變壓器副邊電壓有效值U2U o(av)0.916.7V（2 ）考慮到電網電壓波動范圍為土 10 % ,整流二極管的參數為If>1.1I L(AV)255 mAU r>1.V. 2U 226V10.6 電路如圖P10.6所示，變壓器副邊電壓有效值為2U2。（1 ）畫出U2、UD 1和UO的波形；（2）求出輸出電壓平均值Uo（ AV）和輸出電流平均值Il（ AV）的表達式；3）二極管的平均電流

11、Id（ AV）和所承受的最大反向電壓Ur max的表達 式。解：（1）全波整流電路，波形如解圖P10.6所示。（2）輸出電壓平均值Uo（ av）和輸出電流平均值II（ av）為0.9U2U o（av） 0.9Url（3）二極管的平均電流I D（ AV）和所承受的最大反向電壓U R為0.45U2RlUr 2 . 2U 210.7 電路如圖P10.7所示，變壓器副邊電壓有效值U21= 50V , U22 = 20V。圖 P10.7(1 )輸出電壓平均值U O1( AV)和U O2( AV)各為多少？ 2)各二極管承受的最大反向電壓為多少？解：(1)兩路輸出電壓分別為U oi 0.45 ( U 21

12、 + U 22) = 31.5VU02 0.9 U22 = 18V(2) D1的最大反向電壓Ur> . 2(U21 U22)99VD2、D3的最大反向電壓Ur> 2.2U 2257V10.8 電路圖P10.8 所示。(1 )分別標出UO1和UO2對地的極性；2) UO1、UO2分別是半波整流還是全波整流？(3)當 U21 = U22 = 20V 時，UO1( AV)和 UO2( AV)各為多少？(4 )當 U 21 = 18V , U 22 = 22V 時，畫出 UO1、UO2 的波形；并求出 U01 ( av ) 和U O2 ( AV)各為多少？-220 V50 HzLLD*ni

13、圖 P10.8解：（1）均為上“ + ”下“”。均為全波整流。U O1（ AV）和 U O2（ AV）為（2）（3）U O1 （ AV） = UO2（ AV）0.9 U 21 = 0.9 U 22 = 18VUO1、UO2的波形如解圖P10.8所示。它們的平均值為U oi（ av） = U O2（ av）疋 0.45 U21 + 0.45 U 22= 18V10.9分別判斷圖P10.9所示各電路能否作為濾波電路，簡述理由。圖 P10.9解：圖（a ）、（ b）所示電路可用于濾波，（C）所示電路不能用于濾因為電感對直流分量的電抗很小、對交流分量的電抗很大，所以在濾波 電路中應將電感串聯在整流電路

14、的輸出和負載之間。因為電容對直流分量的電抗很大、對交流分量的電抗很小，所以在濾波電路中應將電容并聯在整流 電路的輸出或負載上。10.10 試在圖P10.10所示電路中，標出各電容兩端電壓的極性和數值， 并分析負載電阻上能夠獲得幾倍壓的輸出。lb)圖 P10.10解：在圖(a)所示電路中，C1上電壓極性為上“ + ”下“一”，數值為 一倍壓；C2上電壓極性為右“ + ”左“”，數值為二倍壓；C3上電壓極性 為上“ + ”下“”，數值為三倍壓。負載電阻上為三倍壓。在圖(b)所示電路中，C1上電壓極性為上“”下“+”，數值為一倍 壓；C2上電壓極性為上“ + ”下“”，數值為一倍壓；C3、C4上電壓

15、極性 均為右“ + ”左“一”，數值均為二倍壓。負載電阻上為四倍壓。10.11 電路如圖T10.4所示，已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為6V，最小穩(wěn)定電 流為5mA ,允許耗散功率為240mW ,動態(tài)電阻小于15 Q。試問：(1) 當輸入電壓為2024V、Rl為200600 Q時，限流電阻R的選取 范圍是多少？(2) 若R= 390 Q ,則電路的穩(wěn)壓系數Sr為多少？解：(1 )因為 Izmax = Pzm / Uz = 40mA , Il = Uz / Rl = 10 30mA，所以 R 的取值范圍為maxU Im in U ZI Z I Lmax400RminU Imax U Z360Zmax Lm

16、in(2)穩(wěn)壓系數為Sr ； + 0.15410.12 電路如圖P10.12 所示，已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為6V ,最小穩(wěn)定 電流為5mA ,允許耗散功率為240mW ；輸入電壓為2024V , R1 = 360 Q。 試問：01+局S屆*(a<-圖 P10.12(1) 為保證空載時穩(wěn)壓管能夠安全工作，R2應選多大？(2) 當R2按上面原則選定后，負載電阻允許的變化范圍是多少？ 解：Ri中的電流和穩(wěn)壓管中的最大電流為IRi 專 3950mAZ maxPzMUZ40 mA(1)為保證空載時穩(wěn)壓管能夠安全工作R2Uz(IR1 max1 Z max)600(2)負載電流的最大值Lmax1 R1

17、min1 R2 1 Zmin 24mA負載電阻的變化范圍RLminUzLmax250RLmin10.13 電路如圖T10.3 所示，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓 Uz = 4.3V ,晶體管的 U b e = 0.7V , R1 = R2 = R3 = 300 Q , R。= 5 Q。試估算：(1) 輸出電壓的可調范圍；(2) 調整管發(fā)射極允許的最大電流；3)若Ui = 25V ,波動范圍為土 10 %,則調整管的最大功耗為多少。解：(1)基準電壓Ur = Uz + U be = 5V ,輸出電壓的可調范圍R1R2R3U z R1R2R3 UzR37.5 15V(2) 調整管發(fā)射極最大電流I Emax =

18、 Ube / R0疋140mA(3) 調整管的最大管壓降和最大功耗分別為UCEmax = U I max 一 U Omi n = 20VPt ma x I Ema x U CE max 2.8W10.14 電路如圖P10.14所示，已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓Uz = 6V ,晶體管 的 Ube = 0.7V , R1 = R2 = R3 = 300 Q , Ui = 24V。判 斷出現下列現象時，分別 因為電路產生什么故障(即哪個元件開路或短路)。o1»h 1 二1I jn =z k£Lir圖 P10.14(1)Uo 24V ；( 2)Uo23.3V ；(3)U o 12V且不可

19、調；(4)U o 6V且不可調；(5)U o可調范圍變?yōu)?12V。解：(1) T1的c、e短路；(2) Rc短路；(4 ) T2的b、c短路；(5) R1短路。(3) R2短路；10.15 直流穩(wěn)壓電源如圖P10.15所示。(1 )說明電路的整流電路、濾波電路、調整管、基準電壓電路、比較 放大電路、采樣電路等部分各由哪些元件組成。(2)標出集成運放的同相輸入端和反相輸入端。3)寫出輸出電壓的表達式。圖 P10.15解：(1 )整流電路：D1D4 ；濾波電路：C1 ;調整管：T1、T2 ；基準電 壓電路：R'、Dz、R、Dz ;比較放大電路：A ;取樣電路：R1、R2、R3。(2 )為了

20、使電路引入負反饋，集成運放的輸入端上為"”下為"+3)輸出電壓的表達式為R2UzUoR3Ri = 1 Q , R2 = 2 Q , Id >> I b。求解負載電流I l與I。的關系式。訶 圖 P10.16解：因為 Ueb Ud, I e R1I d R2IlRR1(1RR1IO 4.5A10.17 在圖P10.17 所示電路中，R1= 240 Q , R2 = 3k Q ; W117 輸入端和 輸出端電壓允許范圍為340V ,輸出端和調整端之間的電壓Ur為1.25V。 試求解：(1) 輸出電壓的調節(jié)范圍；(2) 輸入電壓允許的范圍； 解：(1 )輸出電壓的調節(jié)范圍R2 .Uo (12)Uref 1.25 16.9VR1(2 )圖 P10.17輸入電壓取值范圍uIminU OmaxU 12min20VuImaxU OminU 12 max41.25Voth)圖 P10.18解：在圖(a)所示電路中，W7812的輸出為Uref,基準電壓R2U REF輸出電壓的表達式R3