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189 一、 例题精解一、 例题精解 【例题 【例题 19.1】 】 计算表 19.1 所列几种常见整流电路的变压器副边电流的有效值 I。 设为电阻性负载。 【解】 【解】 （1）单相半波 2 dsin 2 1 π dsin 2 1 m 0 2 m m 0 mo I ttII I ttII ∫ ∫ π π ωω π ωω π oo 57. 1 2 III π 故 （2）单相全波 2 m I I π 2 m o I I oo 79. 0 4 π III oo 57. 1 2 III π 故 （3）单相桥式 π 2 m o I I 2 dsin π 1 m π 0 2 m I ttII ∫ ωω . 故 oo 11. 1 22 π III 【例题 【例题 19.2】】 带滤波器的桥式整流电路如图 19.1 所示，U220V，现在用直流电压 表测量 RL端电压 Uo，出现下列几种情况，试分析哪些是合理的哪些发生了故障，并 指明原因。 1 Uo28V；2Uo18V；3Uo24V；4Uo9V。 1U ⋅ 2U ⋅ 1 D 2 D 3 D 4 D L RC oU 图 19.1 例题 19.2 的图 【解】 【解】 （1）因为 ，所以可判定 RL开路。 2 228V ≈U （2）因为 18V0.9U2，所以滤波电容开路。 （3）因为 24V1.2U2，所以 Uo24V 合理。 （4）因为 9V0.45U2，所以可判定 D1、D2、D3、D4中有一个二极管开路 和滤波电容开路。 ,22 o UU 电工学试题精选与答题技巧 190 【例题【例题 19.3】】 图 19.2 是二倍压整流电路， 试分析之， 并标出 Uo的极性。 1 C 2 C L R o U 1 D 2 D u 图 19.2 例题 19.3 的图 分析分析当 u 在正半周时, D1导通，D2截止，C1被充电到 u 的最大值 极性左正 右负。到负半周时，D1截止，D2导通，u 和 C1两端电压相加。这时，电源一方面经 D2供给 RL电流，同时经 D2给 C2充电,充到等于 u 的最大值 和 C1两端电压之和。 由于 C1放电很慢，其上电压近似为 。因此，C2两端电压接近 极性下正上 负，此即为 RL上电压 Uo。当 D2截止时，C2通过 RL放电，但因一般阻值较大，放电时 间常数很大，所以 C2两端电压 Uo衰减很少，基本维持在 值 。由于 Uo基本上为 变压器副绕组电压最大值的 2 倍，故称为二倍压整流电路。 2 2 2 22 22 U U UU U 倍压整流电路中，两个二极管所承受的最大反向电压为 ，电容 C1的耐压应 大于 ，C2的耐压应大于 。 22 222 U UU 【例题【例题 19.4】】 设计一个桥式整流滤波电路，要求输出电压 Uo20V，输出电流 Io600mA。交流电源电压为 220V，50Hz。 【解】【解】由单相桥式整流电路的工作原理和结论可知，桥式整流电容滤波输出电压平 均值 Uo 1.2U2（U2为整流变压器副边电压有效值） 。每个二极管承受的反向峰值电 压为 2 2U, 通过每个二极管的电流为 。 1 I （1）选择二极管。流过二极管的电流 ，二极管承 受的最大反向电压为 2 2U。因为 300600 11 o II o 2 mA 22 D V7 .16 2 . 1 20 1.2 o 2 U U 所以 V4 .237 .1622 2 U 因此可选用 2CP33B（最大整流电流为 500mA，最大反向工作电压为 100V） 。 2 选择滤波电容器 C。一般要求 ，现取 5R≥ 2 3 L T C s03. 0 2 02. 03 2 3 L T CR 又因为 Ω33 6 . 0 20 o o L I U R 所以 F10900 33 3 . 0 6− C 取 C1 000μF，耐压 50V。 3 对变压器副边电压和电流有效值的计算。 第十九章 直流稳压电源 191 变压器副边电压有效值 V7 .16 2 . 1 20 2 . 1 o 2 U U 变压器副边电流有效值 A67 . 0 6 . 011 . 1 11 . 1 o2 II 选变压器副边电流有效值 I2 0.7A，电压有效值 U2 17V。 【例题【例题 19.5】】 有一整流电路如图 19.3 所示。 （1） 试求负载电阻 RL1和 RL2上整流电 压的平均值 Uo1和 Uo2， 并标出极性； （2） 试求二极管 D1、 D2、 D3中的平均电流 ID1、 ID2、 ID3以及各管所承受的最高反向电压。 【解】 【解】 （1） Uo1和 Uo2的极性如图 19.3 所示。 2 1002 V9109 . 0 V45109045. 0 o2 o1 U U 45mAA045. 0 91 mA5 . 4 10 45 D3D2 D1 II I 1 D 2 D 3 D L1 R L2 R o1 U 220V o2 U k10Ω 100Ω 90V 10V 10V - - 各管所承受的最高反向电压为 图 19.3 例题 19.5 的图 2U V3 .281022 V141100 D3RMD2RM D1RM UU 【例题【例题 19.6】】 图 19.4 为稳压管稳压电路。当稳压管的电流 IZ所示的变化范围为 540mA 时，问 RL的变化范围为多少 【解】【解】 （1）当 IZ IZ min 5mA 时，负载电流最大，RL阻值最小。 R I o U L U Z I L R L I 16V Z U 6V mA955100 100mAA1 . 0 100 616 min ZRmax L Lo R −− − − III R UU I 所以 图 19.4 例题 19.6 的图 L Ω63 095. 0 6 max min L I U R L （2）当 IZIZ max40mA 时，负载电流最小，阻值最大。 Ω −− 100 06. 0 6 mA6040100 min L max L max ZRmin L I U R III L 由上面的分析和计算可知，当稳压管电流变化范围为 540mA 时，RL的变化范围 为 63100。 Ω 【例题【例题 19.7】】 稳压管稳压电路中负载 RL600Ω，要求输出直流电压 UL 6V，桥 式整流，电容滤波后的电压为 18V。 （1）画出此桥式整流、电容滤波、稳压管稳压电路 图； （2）若稳压管稳定电流 IZ10mA，求限流电阻的值； （3）求整流元件的整流电流 ID 电工学试题精选与答题技巧 192 及最高反向电压 UDRM各为多少 【解】 【解】 （1）桥式整流、电容滤波、稳压管稳压电路如图 19.5 所示。 U 1 D 2 D 3 D 4 D L U L R Z D ID R I R Z I L I 18V 图 19.5 例题 19.7 的图 （2）因为 10mAA01. 0 600 6 L L L R U I 而 mA10 Z I 所以 （3）整流元件的整流电流 ， 取 1 II Ω − k6 . 0 20 12618 LZ II R mA10 2 RD V2 .21 2 . 1 18 22 V 2 . 1 18 DRM ≈ UU U 【例题【例题 19.8】】 单管串联式稳压电路如图 19.6 所示。 变压器副边电压 U2 10V， R 1k,UΩ BE0.7V（假设不随发射极电流变化） 。稳压管内阻 ≤ ，电压 Ω20 Z r Z Z I U ∆ ∆ UZ 8.7V，滤波电容足够大。试计算电网电压 U1变化10时,UL的变化范围及相对变 化率。 1U ⋅ 2U ⋅ o UL U L R Z D R T C 图 19.6 例题 19.8 的图 【解】【解】当滤波电容足够大时， oU 当 U1变化时, U10 2、Uo也变化 10， V12102 . 12 . 1 2 U V024. 02 . 1 0001 20 V2 . 112 1 . 0 o Z Z Z oZ o ∆≈ ∆ ∆ U R r Rr r UU U 又因为 V024. 0 V87 . 07 . 8 ZL BEZL ∆≈∆ −− UU UUU 第十九章 直流稳压电源 193 所以 V976. 7024. 08 V024. 8024. 08 LLLmin LLLmax −∆− ∆ UUU UUU UL的变化范围是 7.9768.024V。 UL因 U1变化所产生的相对变化率为 3 . 0003. 0 8 024. 0 L L ∆ U U 应当注意，因为忽略了 3∆UBE ，所以 同实际值存在很大误差。 L/ ∆ 【例题【例题 19.9】】 电路如图 19.7 所示。已知 UZ6V，R12k, RΩ 21k , R Ω 32k ,UΩ 130V, L UU T 的电流放大系数β50。试求1 电压输出范围；2 当 Uo15V、 RL150Ω时,调整 管 T 的管耗和运算放大器的输出电流。 【解】 【解】 （1）求电压输出范围。 电位计 R1调到最上端 V6 Zomin UU 电位计 R1调到最下端 故 Uo的输出范围为 618V。 V186 1 12 Z 2 21 omax U R RR U （2）求 T 的管耗和运算放大器的输出电流。 由于 RL比 R1 、R2 、R3都小得多， 故 T 的管耗为 运算放大器的输出电流为 100I ∞ i U o U 1 R 2 R 3 R Z U f U Z D o I L R T 100mAA1 . 0 150 15 L o oC ≈≈ R U II W5 . 11 . 01530 CCEC −IUP 图 19.7 例题 19.9 的图 2ImA 50 C B β 【例题【例题 19.10】】 串联型晶体管稳压电路如图19.8所示。 （1） 若使输出电压数值增加， 则取样电阻 1kΩ上的滑动头应向上移动， 还是向下移动 （2）求输出电压的可调范围， 设 UBE20.6V。 1 R 2 R Z U o U 1 T 2 T R U k6 . 0Ω 0.6kΩ k1Ω 6V Z D 电工学试题精选与答题技巧 194 图 19.8 例题 19.10 的图 【解】【解】 （1）设可变电阻 1kΩ下段阻值为 R′ ，取样电阻下半部分的电压为U。 ′ 因为 V6 . 666 . 0 ZBE2 UUU 而 ，所以 o RU o U 6 . 0 6 . 62 . 2 6 . 0 2 . 2 RR U 6 . 0 6 . 016 . 0 U 要使 Uo增加，则减少 R ‘阻值，所以取样电阻 1kΩ上的滑动头应向下移动。 （2）根据 ，当R′0 时，输出电压为最大值，即 62 o U V2 .24 6 . 0 6 . 62 . 2 max oo UU 6 . 0 6 .2 . R 当R′1kΩ时，输出电压为最小值，即 V075. 9 16 . 0 6 . 62 . 2 min oo UU 【例题【例题 19.11】】 图 19.9 所示为三端集成稳压器组成的恒流源电路。已知 W7805 芯 片 3、2 间的电压为 5V，Iw4.5mA。求电阻 R100Ω、RL200Ω时，负载 RL上的电流 Io和输出电压 Uo值。 【解】 【解】 由于三端集成稳压器 W7805 输出电压恒为 5V，即 U32 5V，故负载 RL上 的电流应为 W7805 w I L R o U o I i U 1 2 3 R F3 . 0 F1 -- mA5 .545 . 4 1 . 0 5 w 32 o I R U I 电路的输出电压 Uo为 图 19.9 例题 19.11 的图 545IUV9 .152 . 05 . Lo32o RU 【例题【例题 19.12】】 三端集成稳压器 W7805 组成如图 19.10 所示的电路。 已知 DZ管的稳 压值 UZ5V，允许电流 540mA，U215V，电网电压波动 ，最大负载电流 10 IL max1A。 W7805 1 u 2 u 1 C 2 C 3 C 4 C 1 R L R DZ i U o U 01. 0 F Ω10k F01. 0 R 1 2 3 - 3 000 2 200F F 图 19.10 例题 19.12 的图 1求限流电阻 R 的取值范围； 2估算输出电压 Uo的调整范围； 3估算三端稳压器的最大功耗。 【解】【解】 （（1）限流电阻的取值范围 根据本题给定的条件，可得到电容 C1上直流电压平均值 Ui的最大、最小值 第十九章 直流稳压电源 195 Ui max 、Ui min，即有 V2 .16101 2 . 1 V8 .19101 2 . 1 2min i 2max i − UU UU 当 Ui Ui max时，稳压管中的电流 IZ不应超过其额定的电流值 IZ max，此时电阻 R 应满足 max Z 1 ZZmax i I R U R UU 带入本例参数后，有 Ω − k365. 0 10 5 40 58 .19 R 当 UI UI min时，稳压管中的电流 IZ应大于额定的最小值 IZ min，故电阻 R 应满足 由上式得电阻 R 的上限值，即有 min Z 1 ZZmin i I R U R UU − − 1 Z minZ Zmin i R U I UU R − 带入本例参数后，有 Ω − k04. 2 10 5 5 52 .16 R 所以限流电阻 R 的取值范围为 ΩΩ2.04kk365. 0R （2）输出电压的调整范围。 当 R1上滑动头处于最下方时, Uo有最小值 Uo min ,其值为 V5 min o U 当 R1上滑动头处于最上方时, Uo有最大值 Uo max ，其值为 V1055 max o U 所以 Uo的调整范围为 510V。 （3）三端稳压器的最大功耗 PCM。 当 Ui Ui max, Uo Uo min，且负载电流 IL ILmax时，稳压器上有最大的功耗 PCM ，且 W8 .14158 .19 max Lmin omax iCM −−IUUP 电工学试题精选与答题技巧 196 二、 习题精选 二、 习题精选 【习题【习题 19.1】 】 在图 19.11 中，已知 RL80Ω，直流伏特计 V 的读数为 110V。试求 直流安培计 A 的读数； （2）整流电流的最大值 （3）交流伏特计 V1的读数； （4）变压 器副边电流的有效值。二极管的正向压降忽略不计。 【习题【习题 19.2】 】 桥式全波整流电路如图 19.2 所示。若电路中二极管出现下述各种情 况,将会出现什么问题 （1）D1因虚焊而开路; （2）D2误接造成短路; （3）D3极性接反; （4）D1 、D2极性都接反; （5）D1开路，D2短路。 A V 1 V L R D 2 D 1 D 4 D 3 D o U L R2 u 1 u 图 19.11 习题 19.1 的图 图 19.12 习题 19.2 的图 【习题【习题 19.3】 】 某人用一个直流电压表测量图 19.12 所示电路中二极管 D1的电压， 发现不是 0.7V。你认为是多少电压表的正负接线端应如何联接才能使电表指针正偏 转。 【习题【习题 19.4】 】 桥式整流电路如图 19.13 所示。分析电路，试说明 （1） RL1 、RL2两端为何种整流波形。 （2） 若 U21 U2225V，则 Uo1 、 Uo2各为多少伏 （3） 若二极管 D2因虚焊而开路，Uo1 、Uo2怎样变化 1 D 2 D 3 D 4 D L1 R L2 R 21 u 22 u o1 u 2o u - - 1 D 2 D 3 D 4 D L RC 1 u 2 u o u 图 19.13 习题 19.4 的图 图 19.14 习题 19.6 的图 【习题 【习题 19.5】 】 在图 19.13 所示电路中， 若将 U21 、 U22之值改为 U2130V, U2220V， 则 RL1 、RL2两端的电压平均值各应为多少伏各二极管承受的最高反向电压为多少 伏若因 D2虚焊而开路，Uo1 、Uo2怎样变化 【习题【习题 19.6】 】 桥式整流滤波电路如图 19.14 所示。已 知 ，在下述不同情况,说明 uo端对应的直流 u Vsin220 2 tω O U i U Z D R 第十九章 直流稳压电源 197 电压平均值 Uo各为多少伏 电容 C 因虚焊未接上； 1 有电容 C，但 RL∞（负载 RL开路） ； 2整流桥中有一个二极管因虚焊而开路，有电容 C； 3RL∞； 图 19.15 习题 19.7 的图 （4）有电容 C，但 RL≠∞； 5 同上述第（3）小题，但 RL≠∞，即一般负载情况下 【习题【习题 19.7】 】 稳压管组成如图 19.15 所示电路。 已知 UZ 6V， PZM300mW DZ中电流不宜低于 10mA， 当 UI 9V 时，试确定电阻 R 的范围。 【习题【习题 19.8】 】 稳压管组成如图 19.16 所示电路。 已知 UZ1 6V，UZ2 7V，试确定 UI分别为 24V 和 12V 时,电路输出 uo的值。 【习题【习题 19.9】】 稳压管稳压电路如图 19.17 所示。 已知Vsin220 2 tuω，电网电压波动20， 限流电阻 R100Ω，负载电阻 RL变化范围为 100200，DΩ Z的稳压值 UZ 6V，为确保电路正 图 19.16 习题 19.8 的图 O U i U Z1 D Z2 D RL R 常工作，应选用额定功耗 PZ为多大的稳压管 【习题【习题 19.10】 】 基本串接型稳压电路如图 19.18 所示。已知三极管 T 的 UBE 0.7V， β100, rbe595Ω,稳压管的稳压值 UZ 6V，rZ 8Ω，限流电阻 R100Ω，RL1k。 Ω （1） 当 Ui不变， 稳压管中的电流变化量∆IZ为 1mA 时， 负载 RL上的电流变化 量应为多少 （2） 试计算电路的输出电阻 ro的大小。 RL Z DUO R C 2 u UI UO RL IL R T DZ 图 19.17 习题 19.9 的图 图 19.18 习题 19.10 的图 【习题【习题 19.11】 】 电路如图 19.19 所示。已知 UZ 6V，R1 R2 R31kΩ；电源电压 为 220V。电路输出端接负载电阻 RL，要求负载电流 Io 050mA。 （1）计算电压输出范 围； （2）若 T1管的最低管压降为 3V，计算变压器副边电压的有效值 U。 1 R 2 RZ U o U 1 T 2 T i U 3 R 4 R BE1 U BE2 U CE2 U f U o I L R p R 1 R 2 RC Z D 图 19.19 习题 19.11 的图 【习题 【习题 19.12】 】 三端集成稳压器 W7805 组成如图 19.20 所示的电路。 （1）说明图中三端稳压器在使用时应注意哪些问题 电工学试题精选与答题技巧 198 （2）分析电路中电容 C1 C4的作用。 2 u 1 C 3 C i U W7805 1 2 3 2 C 4 C L R - F0002 F0002F1 . 0F1 . 0 o U 图 19.20 习题 19.12 的图 【习题【习题 19.13】 】 三端集成稳压器 W7805 组成 19.21 所示的电路。已知 I w8mA。 （1） 试计算输出电压 Uo值； （2） 输入 Ui 20V 时，求三端稳压器的最大功耗。 C W7805 i U o U 1 2 C 3 C 4 C W I 1 2 3 Ω120 Ω100 图 19.21 习题 19.13 的图 【习题【习题 19.14】 】 三端集成稳压器 W7815 和 W7915 组成的直流稳压电路如图 19.22 所示，已知副边电压 。7900 系列稳压器为负电压输出。 Vsin220tuω 1 在图中标明电容的极性； 2221 u 2 确定 Uo1 、Uo2值； 3 当负载 RL1 、RL2上电流 I L1、I L2均为 1A 时，估算稳压器上的功耗 PCM值。 W7815 W7915 1 C 2 C 3 C 4 C 13 2 1 3 1 D 2 D 3 D 4 D L1 R L2 R o1 U 21 u 22 u o2 U - - 图 19.22 习题 19.14 的图 三、 习题答案 三、 习题答案 【习题【习题 19.1】 】 1 1.38A；2 4.33A；3 244.4V；4 2.16A。 【习题【习题 19.2】 】 1 全波整流变成半波整流； （2） D1和变压器副边绕组可能被烧毁； （3）正半周时, D3 、D4和副边绕组过流可能被烧毁； （4）正常整流通路被切断, RL上无输出波形； 第十九章 直流稳压电源 199 （5）全波整流变成半波整流, u2 正半周时 RL上有整流后的波形。 【习题 【习题 19.3】 】 D1两端的电压不应当是 0.7V，而应约为 0.45U2。电压表的正负应当 是 D1的阴极为正，阳极为负，才能使电表指针正偏转。 【习题【习题 19.4】 （】 （1） RL1 、RL2两端均为单相全波整流波形； （ （2） Uo1 Uo2 22.5V； （ （3） uo1变成单相半波输出，Uo111.25V； uo2不变，仍为全波整 流波形。 【习题【习题 19.5】 】 Uo1 Uo222.5V，URM70.7V Uo113.5V，Uo222.5V 【习题【习题 19.6】 】 （1） Uo18V， （2） Uo 28.3V， （3） Uo28.3V ， （4） Uo 24V （5） Uo 20V。 【习题【习题 19.7】 】 60Ω R300Ω 【习题【习题 19.8】 】 UI 24V 时，Uo 6V，UI 12V 时，Uo 4V。 【习题【习题 19.9】 】 PZ1.188W 【习题【习题 19.10】 】 （1）I∆ L114mA （2） 1β Ω 0 . 6 // Zbe o Rrr r 【习题【习题 19.11】 】 1 918V 2 17.5V 【习题【习题 19.12】 】 （1） 三端集成稳压器 W7805 主要参数 Io max1.5A，Uo 5V，使 用时 UI max30V，输入 1 端和输出 3 端间的压降应≥3V。 （2） C1、C4滤波，起平滑作用，降低脉动系数；C2、C3高频滤 波，抵消输入导线较长时的电感效应，C3抑制高频噪声。 【习题【习题 19.13】 】 （1）Uo 9.97 V； （2） PCM 15W。 【习题【习题 19.14】 】 （1）电容 C1 C4极性均为上正下负； （2）Uo1 15V，Uo2 -15V； （3）两稳压器功耗 PCM均为 9W。