第8章直流稳压电源B

1、一、自测题8-1思考题(1)衡量稳压电路质量的性能指标有哪些？答：主要指标有输入调整率，稳压系数，负载调整特性，输出电阻，温度系数ST。(2) 如何根据单相桥式整流电路的工作原理分析电路故障现象？答：若其中一个二极管开路，则为半波整流，一个半周导通，另外半周截止，输出电压UoU2；若其中一个二极管反接或短路，则将烧毁变压器，UoU2；如果负载开路，则输出为U2U2。(3) 试说明常见滤波电路类型以及其外特性。在实际应用中应如何选择电路类型及其元器件的参数？答：常用的滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波等。电容滤波的电路结构简单，外特性比较软，输出电压较高，脉动较小，但带负载的能力不强，因此适

2、合负载电流不大且负载变化较小的电子系统。电感滤波的外特性比较硬，整流管的导电角较大，峰值电流很小，输出特性比较平坦，但由于铁心的存在，笨重，体积大，易引起电磁干扰，一般只适用于大电流的场合。复式滤波器结构简单，能兼起降压、限流作用，滤波效能也较高，滤波效能很高，几乎没有直流电压损失，适用于负载电流较大、要求纹波很小的场合。电容滤波可针对不同频率的谐波滤波分量，选择相应的电容器容量及数量，滤波电容容量由确定，电容器耐压应大于。滤波电感的选择：如频率不高，如小于70kHz以下，可以选择铁粉心的环，这种环饱和磁通密度大，可以承受比较大的直流电流，并且成本很低，但损耗高一些；频率再高一点，如70kHz

3、f100kHz，可以选择铁硅铝等材质的，它的特点和铁粉心差不多，但损耗只有铁粉心的1/8左右，但成本比较高。如果频率再高，考虑到铁心损耗，铁氧体就是唯一的选择，因为其磁损很小，但铁氧体饱和磁通密度低，所以使用于高频。（注意铁氧体做电感是要开气息的，避免饱和。）(4)分别判断图8-40所示各电路能否作为滤波电路，并简述理由。答：(a)图可以作为滤波电路，构成低通滤波器；(b)图不可以作为滤波电路，应将电感L置于电容器C之前；(c)图也不可以作为滤波电路，应将电感换成电容，电容换成电感。(5) 直流稳压电源主要由哪几部分组成，各部分的功能是什么？答：直流稳压电源是由电源变压器、整流电路、滤波电路和

4、稳压电路四部分组成。电源变压器是将交流电源电压变换成符合整流、稳压需要的交流电压；整流电路是将变压器二次侧交流电压变化为单向脉动电压，其中整流元件常采用具有单向导电性的晶体二极管或晶闸管；滤波电路是为了减小整流输出电压的脉动程度，采用滤波电路减小脉动电压的纹波幅度，以适应负载的需要；稳压电路是当交流电源电压波动或负载变化时，通过稳压电路使直流输出电压稳定。在某些对直流电压的稳定度要求不高的电子电路中，稳压电路可以采用简单的稳压管稳压电路或不需要稳压环节。(6) 串联反馈式直流稳压电路主要由哪几部分组成，各部分的功能是什么？答：串联反馈式直流稳压电路主要由采样环节、基准环节、放大环节、调整环节四

5、部分组成。如右图所示。各部分作用的功能：VT为调整管，它工作在线性放大区，故又称为线性稳压电路。R3和稳压管VZ组成基准电压源，为集成运放A的同相输入端提供基准电压；R1、R2和Rp组成取样电路，它将稳压电路的输出电压分压后送到集成运放A的反相输入端；集成运放A构成比较放大电路，用来对取样电压与基准电压的差值进行放大。(7) 试说明常见线性集成稳压电路的种类及其使用特点。 答：常见线性集成稳压电路有三端固定式集成稳压器和三端可调式集成稳压器两类，前者输出直流电压固定不变，后者输出直流电压可以调节。使用特点：体积小，性能稳定可靠，使用灵活，价格低廉，外围元件少。(8) 使用线性集成稳压器时应该注

6、意什么？如何正确选用线性集成稳压器？答：使用线性集成稳压器时应该注意：不同型号，不同封装的线性集成稳压器的三个电极的位置是不同的，使用前要查手册确定；通常输入电压Ui应比输出电压端Uo高3V以上；为减小输出电压纹波，应在稳压器调整端与地之间接入一个10F左右的电容；三端集成稳压器是一个功率器件，它的最大功耗取决于内部调整管的最大结温，因此，要保证集成稳压器能够在额定输出电流下正常工作，就必须为集成稳压器采取适当的散热措施。要根据实际电路选择合适的稳压器。(9) 试比较单相半波整流和单相桥式整流电路的各项性能指标，哪种整流电路最好？答：单相半波整流电路简单，易于调节，但电源利用率低，输出纹波较大

7、，输出电压低。而桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压较小，管子所承受的最大反向电压较低，同时因电源变压器在正负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到充分的利用，效率较高。因此，这种电路在半导体整流电路中得到了广泛的应用。因此桥式整流电路优于半波整流。8-2 选择题（1）单相桥式整流的目的是 A 。 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 C 。 A. 输出电压约为2UD B. 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 B 。 A. 将交流变为直流 B. 将高频变为低频 C.

8、 将交、直流混合量中的交流成分滤掉（4）直流稳压电源的滤波电路应选用 B 。A. 高通滤波电路 B. 低通滤波电路 C. 带通滤波电路(5) 当输出电压平均值相等时，单相桥式整流电路中的二极管所承受的最高反向电压为12V，则单相半波整流电路中的二极管所承受的最高反向电压为A。A. 12V B. 6V C. 24V D. 8V。(6) 已知整流二极管的反向击穿电压为20V，按通常规定，此二极管的最大整流电压为 D。 A. 20V B. 15V C. 10V D. 5V(7) 稳压二极管稳压时，其工作在C；发光二极管发光时，其工作在 A。A正向导通区 B反向截止区 C反向击穿区8-3 填空题(1)

9、 稳压二极管是利用二极管的 反向击穿 特性工作的。(2)如果变压器二次侧(即副边)电压的有效值为12V，桥式整流后(不带滤波)的输出电压为V，经过电容滤波后为17V，二极管所承受的最大反向电压为17V。(3) 直流稳压电源是一种将 交流电 转换为直流信号的波形变换电路。(4)稳压电源主要是要求在输入信号和负载发生变化的情况下，其输出电压基本不变。(5) 在图8-41所示电路中，调整管为T1，采样电路由R1，R2和R3组成，基准电压电路由R和DZ 组成， 比较放大电路由 T2 组成，保护电路由T3和R0 组成；输出电压最小值的表达式为，最大值的表达式为。(6) 在变压器二次侧电压和负载电阻相同的

10、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。(7) 若U2为电源变压器二次侧电压的有效值，则半波整流电容滤波电路的输出电压为U2；全波整流电容滤波电路在空载时的输出电压为。二、习题8-4试画出线性串联稳压电路的组成框图，并从反馈角度分析其工作原理及影响稳压性能的主要因素。串联反馈式稳压电路稳定输出电压是利用了电压负反馈稳定输出电压的基本原理。当输入电压增加(或负载电流增大)时，导致输出电压增加，随之反馈电压= =也增加(为反馈系数)。UF与基准电压UREF相比较，其差值电压经比较放大器放大后使和IC减小，调整管T的ce极间的电压UCE增大，使下降，从而维持基本恒定。同理，当输入

11、电压减小(或负载电流减小)时，也将使输出电压基本保持不变。8-5如图8-42所示电路为全波整流电路，变压器二次侧电压有效值为2U2。(1) 画出、和的波形；(2) 求出输出电压的平均值和输出电流的表达式；(3) 二极管的平均电流和所承受的最大反向电压的表达式。解：（1）各处波形如题8-5解图所示（2）（3）8-6 全波整流电路如图8-3(a)所示，变压器一次侧接220V交流电压，(1) 变压器二次侧交流电压为15V，负载电阻为75。试求输出直流电压、直流输出电流、整流二极管平均整流电流和二极管最大反向峰值电压；(2) 若要求输出直流电压为5V，试确定电源变压器二次侧电压和一次侧与二次侧线圈的匝

12、数比。解：（1）（2）若要求输出直流电压为5V，则一次侧与二次侧线圈的匝数比为8-7电路如图8-43所示，变压器一次侧接220V交流电压。(1) 标出和对地的极性。和的波形是全波整流还是半波整流？(2)若，计算出和的平均值。(3) 若U21=18V，U22=22V，画出和的波形，并求出和的平均值。解：（1）如图所示，和的波形都是全波整流；(2)若，则(3) 若U21=18V，U22=22V，其和的波形如题87解图所示8-8如图8-3(a)所示桥式整流电路所示，已知变压器二次侧电压100V，负载电阻。忽略二极管的正向压降和反向电流。(1) 求负载电阻两端的电压平均值和电流平均值； (2) 求二极

13、管中的平均电流和各管承受的最高反向电压；(3) 若有某只二极管接反、短路或断开，将会出现何种情况？解：(1) (2)(3) 若有某只二极管接反、短路，则会将变压器二次侧被短路；若有某只二极管断开，则成为单相半波整流。8-9在如图8-5(a)所示桥式整流电路中，已知输出电压平均值=15V，负载电流平均值100mA。(1)求变压器二次侧电压有效值；(2)设电网电压波动范围为220(110)V，在选择二极管的参数时，其最大整流平均电流IF和最高反向电压的下限值约为多少？解：(1)桥式整流电容滤波电路的输出为，则(2) 为了使整流二极管能安全工作, 通常应大于输出平均电流的(23)倍,即对于单相桥式整

14、流电路而言，无论有无滤波电容，二极管的最高反向工作电压都是，实际应用中常选的整流二极管，即8-10如图8-44所示电路，已知稳压管的稳定电压为5V，最小稳定电流为5mA，允许耗散功率为300mW；输入电压为2025V，R1300。(1) 为保证空载时稳压管能够安全工作，R2应选多大？(2) 当R2按上述原则选定后，负载电阻允许的变化范围是多少？解：稳压管的最大稳压电流为 (1)由题意有， 当，时， 因此，为保证空载时稳压管能够安全工作，（2）当R2取750时，负载电阻的选择应使稳压管的电流为为了满足 8-11在图8-45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5mA，最大稳

15、定电流40 mA；输入电压UI为15V，波动范围为10；限流电阻R200。(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）当空载时，其稳压管的电流为故负载不能开路。（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A。8-12具有整流滤波和比较放大器的稳压电路如图8-46所示。(1)分析电路中各个元件的作用，从反馈放大电路的角度来看哪个是输入量？T1、T2各起什么作用？反馈是如何形成的？(2)若，稳压管稳定电压，晶体管， 1V，R3=R4=RW=1k，试计算的可调范围。(3)试问变压器二次侧电压的有效值大约是多少？若R3改为2

16、 k，调节RW时能输出的最大值是多少？解：（1）由D1D4构成桥式整流电路；由C1构成电容滤波电路； T1构成调整电路；R3，Rw与R4组成反馈网络用来反映输出电压的变化(取样)；DZ和R2构成基准稳压电路；从反馈放大电路来看，T2管的输出为T1输入量，T1构成电压反馈，稳定输出电压，T2构成误差放大。输出电压的变化量由反馈网络R3，Rw与R4取样后，经放大管T2放大后去控制调整管T1的ce极间的电压降，从而达到稳定输出电压的目的。（2）由于在深度负反馈情况下，故 若的滑动端在最下端时，其输出电压最大，即若的滑动端在最上端时，其输出电压最小，即故的可调范围为7.95V15.9 V。(3)由于，

17、而，故变压器二次侧电压的有效值为若R3改为2 k，调节RW时能输出的最大值8-13图8-47所示电路中，V，R1=2 k，R2=R3=1k，,= 30V，调整管的电流放大系数=80。（1）求输出电压的调节范围；（2）当=15V，RL=150时，求比较放大器的输出电流。解：（1）由于，其中RW为可变电阻器滑动触头下面的电阻。则当RW0时，输出电压最大，为当RWRW5k时，输出电压最小，为故输出电压的调节范围为（848）V。（2）当=15V，RL=150时，输出电流为采样支路的电流为故三极管发射极电流，则比较放大器的输出电流即三极管基极电流为8-14采用桥式整流电容滤波电路和集成稳压器设计一个直流

18、稳压电源。已知，要求输出电压5V。(1) 试确定电源变压器二次侧电压和一次侧与二次侧线圈的匝数比；(2) 确定整流二极管平均整流电流和二极管最大反向峰值电压；(3) 选择电路中其他元器件参数，并画出电路图。解：（1）由于要求输出电压5V，故若采用三端集成稳压器，则其最小输入输出电压之差为23V，则取滤波输出电压为8V。若采用桥式整流电容滤波电路，则变压器二次侧电压应取6.7V。若变压器一次侧输入为220V，则变压器的匝数比应取33；(2)由于输出最大电流为1A，则整流二极管平均整流电流为0.5A，二极管最大反向峰值电压为。(3)电路如题8-14图所示，其中二极管选择2CZ11A；电容C1选10

19、F/50V；C2F；C3选择1F；C4选10F/10V；8-15全波整流电路如题8-15图所示，变压器一次侧接220V交流电压，若采用集成稳压器LM7812给负载供电。(1) 试确定电源变压器二次侧电压和一次侧与二次侧线圈的匝数比；(2) 若，求输出直流电压、输出直流电流、整流二极管平均整流电流和二极管最大反向峰值电压。画出电路图。解：(1) 集成稳压器的输入端电压应取15V，即电容滤波输出电压。则电源变压器二次侧电压为电源变压器的匝比为(2) 若，由于采用集成稳压器LM7812，故输出的直流电压为；输出直流电流为40240mA；整流二极管平均整流电流为20120mA；二极管最大反向峰值电压为V。8-16在图8-48所示电路中，R1240，Rw3k；LM317输入端和输出端电压允许范围为340V，输出端和调整端之间的电压UR为。试求：(1)输出电压的调节范围；(2)输入电压允许的