第6章-直流稳压电源-习题解答

1、第六章习题参考答案6-1在图6-23中，直流电压表 V2的读数为90V,负载电阻RL =100Q,二极 管的正向压降忽略不计。试求：直流电流表A的读数；交流电压表 M的读数；变压器二次侧电流有效值。图 6-23习题6-1图亶庇电压去解1 直流电流表A的读数2交流电压表Vi的读数3变压器二次侧电流有效值IaUiU2U20.4590100900.450.9A200VIa0.452A6-2 图6-24为变压器二次侧绕组有中心抽头的单相整流电路，二次侧电压有效值 为U，试分析:1标出负载电阻 Rl上电压uo和滤波电容C的极性；2 分别画出无滤波电容和有滤波电容两种情况下U。的波形。整流电压平均值 U。

2、与变压 器二次侧电压有效值 U的数值关系如何？3 有无滤波电容两种情况下，二极管上所承受的最高反向电压U DRM各为多大？4 如果二极管 VD2虚焊；极性接反；过载损坏造成短路，电路会出现什么问题-5如果变压器二次侧中心抽头虚焊；输出端短路两种情况下电路又会出现什么问题|>图6-24习题6-2图解1 负载电阻Rl上电压Uo和滤波电容C的极性如题6-2解图a所示。2无滤波电容和有滤波电容两种情况下uo的波形分别如题6-2解图b和题6-2解图c所示。无滤波电容时题6-2解图c有滤波电容时3有无滤波电容两种情况下，4二极管V2虚焊时相当于开路，u。0.9UU。1.2U二极管上所承受的最高反向电

3、压皆为Udrm 2 2U。电路变为单相半波整流电路，输出电压将降为原来V、V2通路导通，由的一半。极性接反和过载损坏造成短路时，在输入电压正半周， 于二极管正向电阻很小，产生很大电流，将造成电源、变压器和二极管烧毁。5 变压器二次侧中心抽头虚焊时相当于断路，无论是U的正半周还是U的负半周都 不会构成电流的通路，因此负载电阻没有电压输出。输出端短路时，由于二极管电阻很小，会产生很大电流，使电源、变压器和二极管烧毁。6-3 图6-25电路中，RL1 = 5k Q, RL2 = 0.3kQ ,其他参数已标在图中。 试求: VD、VD2、VD各组成何种整流电路 ？ 计算U。1、Uo2，与流过三只二极管

4、电流的平均值各是多大选择三只二极管的型号。解1 V单相半波整流电路； V、桥式整流电路。o2 ,V3组成单相Uoi0.45 (9010)45VUo20.910 9V1 V14559mA1 V230 mA0.3图6-25习题3 Vi反向电压最大值Udrm 2100141VV2、V3反向电压最大值Udrm 2 2 1028.2V6-3图2D忧ov¥9OV1 oM 21 V，最选择二极管型号时，考虑留有充分余量应选二极管的最大整流电流高反向工作电压 U RM 2U DRM。所以 V选择2CZ12D，V2和V3选择2CZ11AU =100V ,6-4在图6-2a的单相桥式整流电路中，变压器二

5、次侧电压有效值Rl = 1kQ,试求U o、Io，并选择整流二极管型号。解 输出电压 Uo 0.9U0.9 10090V输出电流平均值 I。 土 90 90 mARl11流过整流二极管电流的平均值 Idf 丄1。 45mA2整流二极管承受最高反向电压Udrm 2100141V考虑留有充分余量I om 2IV 90mAU RM 2U DRM 282V整流二极管型号可选择2CZ11C6-5某电阻性负载，要求直流电压60V,电流20A，现采用单相半波可控整流电路,直接由220V交流电网供电，试计算晶闸管的导通角、电流的有效值，并选用晶闸管。解单相半波可控整流电路输出电压所以COS导通角电流有效值Uo

6、2Uo0.4510.45UCOS21200.45 2201 0.2118018078102RlUo 60Io30Rl 2s in2358.7A流过晶体管电流的平均值晶体管承受反向电压峰值 考虑留有充分余量IF1Idf 丄1。10A2U DRM ' 22202Idf 20A310VU RM 2U DRM 620V晶体管选择为KP2O6-6单相半波可控整流电路，负载电阻Rl=10Q，直接由220V交流电网供电，控制角a =60°试计算输出电压、电流的平均值，并选择晶体管。解 Uo 0.451 cos U20.4510.5222074.25VUo74.25Io7.425ARl10流

7、过晶体管电流的平均值I DF丄1°3.7A2晶体管承受正反向电压峰值Ufm Urm2 220310V考虑留有充分余量IF 2I df7.4AU drm2U rm620VU DFM 2U FM 620V晶体管可选择为KP10。6-7有一电阻负载，它需可调直流电压 U。= 0 60V，电流I。= 010A，现采用 单相半控桥式整流电路，试计算变压器二次侧电压，并选用整流元件。如果不用变压器， 输入接220V交流电网，试选用整流元件。解 设晶闸管导通角B = 180° a=0°时，U。= 180v, I。= 6A。交流电压有效值U-60V 67 V0.90.9实际上还应

8、考虑电网电压的波动，管压降以与导通角一般达不到180°般只是160°170°等因素，交流电压要比计算值适当加大10%左右，实际选U 74V。晶闸管承受的最高正、反向电压和二极管承受的最高反向电压都为Ufm Urm72u 1.41 74 104V考虑留有充分余量，通常根据下式选取晶闸管的u FRM和u RRmU FRM 2U FMU rrm 2U rm此题Ufrm Urrm 2 104 V 208V流过晶闸管和二极管的平均电流, 1 , 10 A Iot I o A 5A2 2考虑留有充分余量应选晶闸管的正向平均电流If2Iot 10A根据以上计算选用晶闸管KP10

9、两只，二极管2CZ11C两只。输入接220V交流电网，此时晶闸管承受的最高正、反向电压和二极管承受的最高反向电压都为U= UFMRM=2U= 1.41 X220V = 310VU frmU rrm2 310V620V所以可选用晶闸管 KP10两只，二极管2CZ11G两只。6-8试分析图6-26所示可控整流电路的工作情况，控制 角a的变化围，输出电压平均值的计算公式。图6-26习题6-8图解 设电源变压器二次侧电压u二J2u sin cot V,波形题6 8解图a所示。如果控制极未加触发电压，晶闸管在电压u的正、负半周均不导通。在输入交流电压u的正半周某一时刻ti匕给控制极加上触发脉冲，题 6

10、8解图b所示，晶闸管道通，忽略管压降，电压u全部加在负载电阻 Rl上，负载上电压电流波形如题6 8解图C所示。在电压U的负半周时某一时刻 t2 t2给控制极加上触发脉冲，如题6 8解图b所示，晶闸管道通，电压 u全部加在负载电阻 Rl上，负载上电压电流 波形题6 8解图c所示。控制角a的变化围为0 ;输出电压平均值Uo1 2Usin td(t) °.9；u6-9 交流电源电压为 220V,频率f = 50Hz,负载要求输出电压平均值为20V,输出电流平均值为 50mA试设计单相桥式整流电容滤波电路，求变压器的变比与容量， 并选择整流、滤波元件。解U o = 1.2U变压器副边电压有效

11、值U Uo 20 V 17V1.2 1.2流过二极管电流平均值11|df 丄1。1 50 25mA22二极管承受最高反向电压Udrm2U2 17V24V选用四只2CZ11A二极管。根据TRlC >(35)-1 1T = s = 0.02sf 50TRC = 5 XT 5 - _2Rl2所以0.052050 10 3 选容量125 口 F,耐压50V的极性电容。6-10在图6-9中，滤波电容 C =100萨，交流电源频率f = 50HZ Rl = 1k Q,要 求输出电压平均值 U 0 = 10V，问：1变压器二次侧电压 U =?Uo是增大还是减小？二极管的导通角是增大还2该电路工作过程中

12、，假设 Rl增大，是减小？108.3V1.2解1 变压器二次侧电压 U 丄1.22 假设Rl增大，电容放电时间常数 RlC变大，按指数规律放电减慢，导通角增大,输出电压平均值U。增大。6-11整流滤波电路如图6-27所示，二极管是理想元件，电容C 500 F ,负载电阻RL 5k ,开 关S闭合 S,断开时，直流电压表V的读数为141.4V ,求：1开关E闭合、S2断开时，直流电流表A的读数;2开关断开、S2闭合时，直流电流表A的读数。设电流表阻为零，电压表阻为无穷大。3两个开关均闭合解 开关S闭合、S,断开时，直流电压表(V)的读数应为Uo 2U2141.4V贝U U2100V1 )开关s闭

13、合、S2断开时，直流电流表(A)的读数为0;2) 开关Si断开、S2闭合时，U。0.9u290V90直流电流表(A)的读数为I 18mA 。53) 两个开关均闭合时 U。1.2U2120V。120直流电流表(A)的读数为I 24mA 。56-12 在图6-14所示的n形 RC滤波电路中，变压器二次侧电压U = 6V，负载电压Ul=6V，负载电流lL=100mA，试计算滤波电阻 R。解 经电容C滤波后的输出电压U°1.2U1.2 67.2V那么滤波电阻R Uo Ul 72%12k QIL 100 10 36-13图6-28是二倍压整流电路，试标出输出电压U°的极性，说明U&#

14、176; =2.2U 。mu亠 题6- 13解图图6-28习题6-13图解 正半周期时，变压器二次侧电压通过 V1向电容C1充电至U ;负半周期时，由变 压器二次侧电压和电容 C1共同构成电源，通过由 V2和C2组成带滤波的单相半波整流电 路向负载供电，所以输出电压为2 2U 。6-14某稳压电路如图 6-29所示，试问：1输出电压Ul的大小与极性如何？2 电容C2的极性如何？它们耐压应选多高？3负载电阻Rl的最小值约为多少？4稳压管接反，后果如何 ？解1 输出电压Ul极性如题6-14解图所示，正半周大小为 15V，负半周为0V。2电容C1、C2的极性如以下列图，耐压选为 30V。3 根据公式

15、RlC > 3 5 T可知Rl(35)T2C4稳压管接反后正向导通会产生很大电流，使电源、变压器和稳压管烧毁。6-15 由运算放大器组成的稳压电路，如图6-30所示，稳压管的稳定电压 Uz = 4V ,R-i = 4k Q。1 证明UoR1rfR12 如果要求U。= 5 12V，计算电阻Rf。Uo的计算公式。3 如果Uz改由反相端输入，试画出电路图，并写出输出电压 解1证明：根据虚短和虚断可知U U UoR1u UZRf所以有UoUz2)Rfl)RiUo5V时,Rf (41) 4 4k QRUo12V 时,Rf1) 4 8k Q所以Rf在1 8k Q之间。图6-30习题6-156-16图

16、6-31是串联型稳压电路，其中VS为2CWI3, R1 = R3 = 50Q , Rl = 40Q ,R2 = 560Q，晶体管都为PNP型管。1求该电路输出电压 UL的调节围。2 当交流电源电压升高时，说明U。、UL如何变化? U B1、UC1、UE1各点电位 是升高还是降低？图6-31习题6-16图解 由该电路可知，当滑动变阻器触头在r2最下方时有Uz当滑动变阻器触头 R2在最上方时有UzR1rR2R3UR2R3R1所以即U L的变化围约为RlR2R3Uz UlR2R310V UlRiRR3132 VR3各点电位变化情况如下:U 不变电源电压申 + U。* +U|_* +UB1 *E1&g

17、t; |u BE 1* + I B1* + | c 1*+UcI B 3* 亠 I CU CE 2Ul*6-17图6-32是带保护的扩流电路，电阻R2、R3和晶体管V2、W组成保护电路。试分析其工作原理。图6-32习题6-17图解 所谓扩流指输出电流| L增加为I L I I 2正常时，V2和V3截止，电阻R1上产生压降使 V1导通。假设Il过流，使I增加，限 流电阻R3上压降增大使 V2管导通，导致V3管趋于饱和，V1管的UbE1降低，V2的基极 电流增大，限制了功率管 y的电流I C1，从而保护功率管不致因过流而损坏。6-18 图6-33是一固定和可调输出的稳压电路。其中，R1 = R3 = 3.3kQ ,R2 = 5.1k Q o 计算固定输出电压的大小。 计算可调输出电压的围。图6-33习题6-18图 解1 固定输出时触点接B,此时有Ul U232当滑动变阻器触头在R2最下方时有当滑动变阻