10直流稳压电源 10.1.1变压器副边有中心抽头的全波整流电路如图题10.1.1所示,副边电源电压为v2= sin (ot,假定忽略管子的正向压降和变压 器内阻。(1)试画出v2、3、im、im、it、v1及二极管 承受的反向电压vR的波形;(2)已知V2(有效值),求 V1、I1(均为平均值);(3)计算整流二极管的平均电流 ID、最大反向电压VRM;(4)若已知VL=30V,l 80mA,试计算V2、V2的值,并选择整流二极管。 解(1)v2、v2b、lm、im、i1、v,及二极管的反向 电压vg的波形如图解10.1.1所示。 图题10.1.1 (2)负载电压V1和负载电流I1(平均值 2√2Va 图解10.1.1 179
I[V2v, sin ot d( ot) 0.9V2 V10.9V2 R R (3)整流二极管的平均电流I和最大反向电压VRM 1=2R(m)=2.km(a)dm)=2 (4)当V1=30V,I1=80mA时 V=V2=0.=1.1Yy1=1.1130V=33V 此时二极管电流 IL 80 mA 40 mA Vs=22V2=2√2×333V=942 选用2CP6A(I1=100mA,VRw=100V) 10.1.2电路参数如图题10.1.2所示,图中标出了变压器副边电压(有效值)和负载电阻值 若忽略管子的正向压降和变压器内阻,试求 (1)Ru、R12两端的电压V、V和电流 Iu1、I12(平均值) (2)通过整流二极管D1、D2、D3的平均电流 和二极管承受的最大反向电压。 饼 解(1)R1、R12两端的电压Vu1、V12和 电流Iu、I12 因为Tr、D1和Ra等构成半波整流电路,电 饼 路中V2=(90+10)V,故 2(90+10)sin at d (ot)V =0.45(90+10)V=45V 45V R=10×10a=4.5×10A=4.5mA Tr、D2、D3和R2等构成全波整流电路,电路中V2=10V故 V1:2=12×10 sin ct d(ot)V=0.9×10V=9V V l12=R1=100a=0.09A=90mA 180
(2)求通过D1、D2、D3的平均电流I1、I2、In3和最大反向电压VaM、VRe、Vg Vg=2V2=√2(90+10)V=141V 1=1,=2=90mA=45mA VB=22V2=22×10V=28.2V 10.1.3桥式整流、电容滤波电路如图10.1.4所示,已知交流电源电压V1=220V、50Hz, R1=50,要求输出直流电压为24V,纹波较小。(1)选择整流管的型号;(2)选择滤波电容器 (容量和耐压);(3)确定电源变压器副边的电压和电流。 解(1)选择整流管的型号 通过二极管的平均电流和二极管承受的最大反向电压分别为 2R12×50a 0.24A=240mA 24V √2V2=√2×20V=28.2V 选2CP1D(l=500mA (2)选择滤波电容器(容量和耐压) x=R1C≥(3-5=35 R1C≥ 2×50Hz (3-5)×0.01s 取=0.05s,C=x∥R1=[0.05/50F=1000F。要求电容耐压>VRM=2V2=28.2V。故 选择1000F/50V的电解电容器。 (3)变压器副边电压V2和电流I2 V2=24V/1.2=20V
l2=(1.5-2)I1=(1.5-2)×2ID 取 I2=1.51=(1.5×240×2)mA=720mA 10.1.4如图题10.1.4所示倍压整流电路,试标出每个电容器上的电压和二极管承受的最 大反向电压;求输出电压Vu、V2的大小,并标出极性。 解每个电容器上承受的最大电压 v2正半周(a端正,b端负),D1导通,C1两 端电压最大值为 v2负半周,D2导通,v2和C1两端电压 州望 起通过D2对C2充电,C2两端电压的最大值为 v2正半周,D导通,同理,C3两端电压最 大值为 图题10.1,4 Ve=√2V2+V-V=22V2 v2负半周,D4导通,C4两端电压最大值为 Ve=2V,+Ve+Ve-Ve=2v2V 二极管承受的最大反向电压vM=22V2 ac两端电压 VL=VC+Vc=4v2V2 bd两端电压 V 电压极性如图题10.1.4所示 10.1.5图题10.1.5是一高输入阻抗交流电压表电路,设运放A、二极管D都是理想器件 被测电压v1=√2V; sinter(1)当v瞬时极性为正时,标 出流过表头M的电流方向,说明哪几个二极管导通 (2)写出流过表头M电流平均值的表达式;(3)表头的 满刻度电流为100A,要求当V=1V时,表头的指针 为满刻度,试求满足此要求的电阻R值;(4)若将1V 的交流电压表改为1V的直流电压表,表头指针为满刻 度时,电路参数R如何改变? 解(1)电流从A流向B,二极管D3、D1导通。 (2)流过表头M的电流I3(平均值) 图题10.1.5 0.9 R 182
0.9V (3)R= 100×10A =9k (4)IM=100A IM100×10 10.2.1电路如图题10.2.1所示,稳压管D2的稳定电压V2=6V,V1=18V,C 1000pF,R=R1=1kg。(1)电路中稳压管接反或限流电阻R短路,会出现什么现象?(2)求 变压器副边电压有效值v2输出电压Vo的值?(3)若稳压管D2的动态电阻r2=20,求稳压 电路的内阻R。及△V。△V1的值;(4)若电容器C断开,试画出v1、v及电阻R两端电压v 的波形。 本本 太D2 本本D 图题10.2.1 解(1)稳压管接反使V。降低到约为0.7V;而限流电阻R短路,I电流过大,使I2电流 超过允许值会使稳压管烧坏。 (2)Vo=V2=6V,而 V2=V1/1.2=18V/1.2=15V (3)稳压电路内阻 Rn=r2‖R≈rz=200 般R1>r2,所以 △V21R1 rz‖RR 20 (1×103+20)a 0.0196 (4)v1,vo和v波形如图解10.2.1所示,其中 10.2.2有温度补偿的稳压管基准电压源电路如图题10.2.2所示,稳压管D2的稳定电压 Vz=6.3V,BJTT2的Vm2=0.7V,D2具有正温度系数+2.2mVC,而BJTT的V具有负 温度系数-2mV"C。(1)当输入电压V1增大(或负载电阻R1增大)时,说明它的稳压过程和 183
温度补偿作用;(2)基准电压V=?并标出电压极性 解(1)当V1增加(或R1增加)的稳压过程如下: 当输入电压V1增加(或R1增加)时,这一稳压的调整过程可归纳如下 V1(R)↑一VBEF↑ 温度增加时,BJTT1的Vm具有负温度系数,Vm+,而D2具有正温度系数V2↑,因两者 温度系数大小相当,方向相反,故可互相补偿。 (2)基准电压VR=V2+Vm2=6.3V+0.7V=7V,电压极性如图所示 2 AA ZDa 图解10.2.1 图题10.2.2 10.2.3稳压电源电路如图题10.2.3所示。(1)在原有电路结构基础上(设BJTT2、T3是 正确的连接),改正图中的错误;(2)设变压器副边电压的有效值v2=20V,求V1=?说明电路 中T1、R1、D2的作用;(3)当Va=6V,VBE=0.7V,电位器R在中间位置,试计算A、B、C D、E各点的电位和V(2的值;(4)计算输出电压V。的调节范围。 解(1)二极管D1、D4和稳压管Da、D2极性接反,运放A的反相端“-”和同相端“+”连 反,应对换。 (2)V1=(1.1-1.2)V2,电路中T、R1和D2为稳压电源的启动电路。 (3)R,箭头在中间位置,AB、C、D、E各点的电位和Vc3的值 取 VA=V1=1.2V2=1.2×20V=24V R3+R。+R4 R 300+300+300 300+150 6V=12
Dia 本D2 图题10.2.3 VE=Vo+2VaE=12V+1.4V=13.4V Vo=24V-12V=12V (4)输出电压的最大值和最小值分别为 hunx 300 6V=18V 900 om=600×6V=9V 输出电压调节范围为9V-18V 10.2.4电路如图题10,2.4所示,集成稳压器7324的2,3端电压V2=Vm=24V,求输 出电压V。和输出电流10的表达式,说明该电路具 有什么作用 解运放A接成电压跟随器,所以R1上的电压 VR.=V3=Vk,则电路的输出电压为 R R R 电路中VRF、R1一定时,该电路具有恒流作用。 10.2.5输出电压扩展电路如图题10.2.5所示 设V2=V××,试证明 图题10.2,4 v=v,(k.k.)(+k) R+R
+20V 78L× 图题10.2.5 R R+R V××+VB= R+R 因为VN≈Vp,即 R R R+R R 经整理得 R R DV*XR,+RA R 10.2.6图题10.2.6是由LM317组成输出电压可调的典型电路,当V=VF=1.2V 时,流过R1的最小电流Ik1=为(5-10)mA,调整端1流出的电流Im<Ikmn,V1-Vo=2V。 (1)求R1值;(2)当R1=210a,R2=3k时,求输出电压V;(3)当V=37V,R1=2100, R2=?电路此时的最小输入电压V1m=?(4)调节R2时,输出电压的调节范围。 解(1)已知流过R1的最小电流Im=v (5-10)mA,V=Vap=1.2V。所 LM317 V 本 1.2 240』-1209 (2)R1=2109,R2=3k时的输出电压 R 图题10.2.6 2V(20)=83y (3)Vo=37V,R1=2100时,R2的值 186·
37V=1.2|1+ R 2109 R2=5-1)×2100=62650≈6.3k 此时的最小输入电压为 V==V+2V=(37+2)V=39V (4)R2从0至6.2kn时,输出电压的调节范围为1.2V-36.6V。 10.2.7可调恒流源电路如图题10.2.7所示。(1)当V3=Vp=1.2V,R从0.89 120变化时,恒流电流1的变化范围为多少(假设I≈0)?(2)当R1用待充电电池代替,若 用50mA恒流充电,充电电压Vg=1.5V,求电阻R1=? 解(1)因为I≈0,所以恒流电流为 LM317 当R从0.8g-120g变化时,I。的变化范围为 20 1.2V1.2V 0.8120 即由1.5A-0.01A变化。 (2)当VE=1.5V,Io=50mA时,R为 E=1.5V 10A =30 图题10.2.7 10.2.8图题10.2.8是一6V限流充电器,BJTT是限流管,V=0.6V,R3是限流取样电 阻,最大充电电流Io=Vc/R3=0.6A,说明当I>Io时如何限制充电电流。 解因为输出电压为 R2‖ 般rd>R2,但当充电电流I。>Io时,VB 二充电 V2>0.6V,使Va减小,BJTc-e间电阻减小, 000F r4亦减小,使输出电压V减小,从而导致I减 小,故限制了输出电流。 10.3.1电路如图10.3.1所示,开关调整管T 的饱和压降Vcs=1V,穿透电流I=1mA,vr 为幅度±5V、周期60s的三角波。T的控制电 图题10.2.8 压v3为矩形波,续流二极管D的正向电压V 0.6V。vE脉冲波形的占空比q=0.6,周期T=60ps。输入电压V1=20V,输出电压Va= 12V,输出电流Io=1A,比较器C的电源电压Vc=±10V,试定量画出电路中vr、vA、vB 、和0的波形(标出电压幅度)。 解比较放大器输出电压∞、与三角波发生器输出电压v1比较,从比较器输出一矩形波电 压vB,开关调整管T由vB控制,T输出矩形波电压vE,再经LC滤波电路得到i和输出电压
比较放大器 七较器 A∧∧ 准电 R 控制电路 开关管C滤没取样 图10.3.1 o。根据给定vr、vA和参数可画出电路中电压vB、vE、vo和电流i的波形,如图解10.3.1所 示。图中电压、电流幅值为,αn幅值为±10V(忽略比较器输出级三极管的饱和压降),而v在 T导通时