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(jié)果填入空內(nèi)。(1) 直流電源是一種將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)的波形變換電路。 ()(2 )直流電源是一種能量轉(zhuǎn)換電路，它將交流能量轉(zhuǎn)換為直流能量。()(3) 在變壓器副邊電壓和負(fù)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(shí)的輸出電壓均為、2U2 o ()(5 )當(dāng)輸入電壓Ui和負(fù)載電流Il變化時(shí)，穩(wěn)壓電路的輸出電壓是絕對(duì) 不變的。()(6 ) 一般情況下，

2、開關(guān)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(wǎng)電壓的周期)。測(cè)得輸出電壓平均值Uo ( av)可能的數(shù)值為A. 14VB. 12VC. 9VD. 4.5V選擇合適答案填入空內(nèi)。(1 )正常情況Uo (AV ) - ；(2 )電容虛焊時(shí)(3 )負(fù)載電阻開路時(shí)Uo( av ) ；(4 ) 一只整流管和濾波電容同時(shí)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(diào)整管為 ,采樣電路由 組成，基準(zhǔn)電壓電路由 組成， 比較放大電路由 組成， 保護(hù)電路由 組成；輸出電壓最小值的表達(dá)式為 ，最大值的表達(dá)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(dòng)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(biāo)，負(fù)載電流Il的范圍為多少？ 解：(1 )由于空載時(shí)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(jù)IDz minU Imin u ZRI Lmax ,負(fù)載電流的最大值U Imin U zL maxI D z min 32. 5mA根據(jù)丨D z maxU Im axUzI L min ,負(fù)載電流的最小值I L minU ImaxDz max12.5mA所以，負(fù)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(diào)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(dòng)范圍為土 10 %，為保證輸出電壓的最大值UOmax為25V , Ui至少應(yīng)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?yàn)閁omax （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(gòu)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(jié)果填入空內(nèi)。(1) 整流電路可將正弦電壓變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。()(2) 電容濾波電路適用于小負(fù)載電流，而電感濾波電路適用于大負(fù)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(jié)果填入空內(nèi)。(1)對(duì)于理想的穩(wěn)壓電路， Uo/ Ui = 0 , Ro= 0。()(2 )線性直流電源中的調(diào)整管工作在放大狀態(tài)，開關(guān)型直流電源中的 調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)。()(3 )因?yàn)榇?lián)型穩(wěn)壓電路中引入了深度負(fù)反饋，因此也可能產(chǎn)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(fù)載 電流；()而且，其最大穩(wěn)定電流與最小穩(wěn)定電流之差應(yīng)大于負(fù)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(nèi)。(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(yīng)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(nèi)。（1 ）若要組成輸出電壓可調(diào)、最大輸出電流為3A的直流穩(wěn)壓電源，則 應(yīng)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(lián)型穩(wěn)壓電路 D.電感濾波串聯(lián)型穩(wěn)壓電路（2）串聯(lián)

9、型穩(wěn)壓電路中的放大環(huán)節(jié)所放大的對(duì)象是 。A.基準(zhǔn)電壓 B.采樣電壓 C.基準(zhǔn)電壓與采樣電壓之差（3）開關(guān)型直流電源比線性直流電源效率高的原因是 。A.調(diào)整管工作在開關(guān)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(diào)制式串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路中，為使輸出電壓增大，對(duì)調(diào)整管基極控制信號(hào)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(gè)周期內(nèi)，高電平時(shí)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(fù)載電流平均值 I l（ av）= 100mA。（1 ）變壓器

10、副邊電壓有效值U22 ）設(shè)電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍為土 10 %。在選擇二極管的參數(shù)時(shí)，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(wǎng)電壓波動(dòng)范圍為土 10 % ,整流二極管的參數(shù)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(dá)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(dá) 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(biāo)出UO1和UO2對(duì)地的極性；2) UO1、UO2分別是半波整流還是全波整流？(3)當(dāng) U21 = U22 = 20V 時(shí)，UO1( AV)和 UO2( AV)各為多少？(4 )當(dāng) U 21 = 18V , U 22 = 22V 時(shí)，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(jiǎn)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?yàn)殡姼袑?duì)直流分量的電抗很小、對(duì)交流分量的電抗很大，所以在濾波 電路中應(yīng)將電感串聯(lián)在整流電路

14、的輸出和負(fù)載之間。因?yàn)殡娙輰?duì)直流分量的電抗很大、對(duì)交流分量的電抗很小，所以在濾波電路中應(yīng)將電容并聯(lián)在整流 電路的輸出或負(fù)載上。10.10 試在圖P10.10所示電路中，標(biāo)出各電容兩端電壓的極性和數(shù)值， 并分析負(fù)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(shù)值為 一倍壓；C2上電壓極性為右“ + ”左“”，數(shù)值為二倍壓；C3上電壓極性 為上“ + ”下“”，數(shù)值為三倍壓。負(fù)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(shù)值為一倍 壓；C2上電壓極性為上“ + ”下“”，數(shù)值為一倍壓；C3、C4上電壓

15、極性 均為右“ + ”左“一”，數(shù)值均為二倍壓。負(fù)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(dòng)態(tài)電阻小于15 Q。試問：(1) 當(dāng)輸入電壓為2024V、Rl為200600 Q時(shí)，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(shù)Sr為多少？解：(1 )因?yàn)?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(shù)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(shí)穩(wěn)壓管能夠安全工作，R2應(yīng)選多大？(2) 當(dāng)R2按上面原則選定后，負(fù)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(shí)穩(wěn)壓管能夠安全工作R2Uz(IR1 max1 Z max)600(2)負(fù)載電流的最大值Lmax1 R1

17、min1 R2 1 Zmin 24mA負(fù)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(diào)范圍；(2) 調(diào)整管發(fā)射極允許的最大電流；3)若Ui = 25V ,波動(dòng)范圍為土 10 %,則調(diào)整管的最大功耗為多少。解：(1)基準(zhǔn)電壓Ur = Uz + U be = 5V ,輸出電壓的可調(diào)范圍R1R2R3U z R1R2R3 UzR37.5 15V(2) 調(diào)整管發(fā)射極最大電流I Emax =

18、 Ube / R0疋140mA(3) 調(diào)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(xiàn)下列現(xiàn)象時(shí)，分別 因?yàn)殡娐樊a(chǎn)生什么故障(即哪個(gè)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(diào)；(4)U o 6V且不可調(diào)；(5)U o可調(diào)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(diào)整管、基準(zhǔn)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(biāo)出集成運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端。3)寫出輸出電壓的表達(dá)式。圖 P10.15解：(1 )整流電路：D1D4 ；濾波電路：C1 ;調(diào)整管：T1、T2 ；基準(zhǔn)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(fù)反饋，集成運(yùn)放的輸入端上為"”下為"+3)輸出電壓的表達(dá)式為R2UzUoR3Ri = 1 Q , R2 = 2 Q , Id >> I b。求解負(fù)載電流I l與I。的關(guān)系式。訶 圖 P10.16解：因?yàn)?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(diào)整端之間的電壓Ur為1.25V。 試求解：(1) 輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍；(2) 輸入電壓允許的范圍； 解：(1 )輸出電壓的調(diào)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(zhǔn)電壓R2U REF輸出電壓的表達(dá)式R3