第十章直流电源 习题 0.1判断下列说法是否正确,用“√”或“×”表示判断结果填入空内 (1)整流电路可将正弦电压变为脉动的直流电压。() (2)电容滤波电路适用于小负载电流,而电感滤波电路适用于大负载 电流。() (3)在单相桥式整流电容滤波电路中,若有一只整流管断开,输出电 压平均值变为原来的一半。() 解:(1)√ (2)√ (3)× 10.2判断下列说法是否正确,用“√”或“×”表示判断结果填入空内 (1)对于理想的稳压电路,△Uo/△Uh=0,R。=0。() (2)线性直流电源中的调整管工作在放大状态,开关型直流电源中的 调整管工作在开关状态。() (3)因为串联型稳压电路中引入了深度负反馈,因此也可能产生自激 振荡。( (4)在稳压管稳压电路中,稳压管的最大稳定电流必须大于最大负载 电流;() 而且,其最大稳定电流与最小稳定电流之差应大于负载电流的变化范 解:(1)√ (3)√ (4)×√ 10.3选择合适答案填入空内 (1)整流的目的是 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 A.输出电压约为2U 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 A.将交流变为直流 B.将高频变为低频 第十章题解一1
第十章题解－1 第十章 直流电源 习 题 10.1 判断下 列 说法 是 否正 确，用“ √”或“×”表 示判 断 结果 填 入空 内。 （1）整流电路可将 正 弦电 压 变为 脉 动的 直 流 电压 。（ ） （2） 电 容 滤 波 电 路适 用 于 小 负 载 电 流 ， 而 电 感滤 波 电 路 适 用 于 大 负载 电流。（ ） （3） 在 单 相 桥 式 整流 电 容 滤 波 电 路 中 ， 若 有 一只 整 流 管 断 开 ， 输 出电 压平均值变为原来 的 一半 。（ ） 解 ：（1）√ （2）√ （3）× 10.2 判断下 列 说法 是 否正 确，用“ √”或“×”表 示判 断 结果 填 入空 内。 （1）对于理想的稳 压 电路 ， △UO /△ UI＝0，Ro＝ 0。（ ） （2） 线 性 直 流 电 源中 的 调 整 管 工 作 在 放 大 状 态， 开 关 型 直 流 电 源 中的 调整管工作在开关 状 态。（ ） （3） 因 为 串 联 型 稳压 电 路 中 引 入 了 深 度 负 反 馈， 因 此 也 可 能 产 生 自激 振荡。（ ） （4） 在 稳 压 管 稳 压电 路 中 ， 稳 压 管 的 最 大 稳 定电 流 必 须 大 于 最 大 负载 电流；（ ） 而且，其最大稳定电流与最小稳定电流之差应大于负载电流的变化范 围。（ ） 解 ：（1）√ （2）√ （3）√ （4）× √ 10.3 选择合适答案填 入空 内 。 （1）整流的目的是 。 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 。 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 。 A. 将交流变为直流 B. 将高频变为低频
将交、直流混合量中的交流成分滤掉 (4)滤波电路应选用 A.高通滤波电路B.低通滤波电路C.带通滤波电路 解:(1)A (3)C 10.4选择合适答案填入空内。 (1)若要组成输出电压可调、最大输出电流为3A的直流稳压电源,则 应采用 A.电容滤波稳压管稳压电路B.电感滤波稳压管稳压电路 C.电容滤波串联型稳压电路D.电感滤波串联型稳压电路 (2)串联型稳压电路中的放大环节所放大的对象是 A.基准电压B.采样电压C.基准电压与采样电压之差 (3)开关型直流电源比线性直流电源效率高的原因是 A.调整管工作在开关状态 B.输出端有LC滤波电路 C.可以不用电源变压器 (4)在脉宽调制式串联型开关稳压电路中,为使输出电压增大,对调 整管基极控制信号的要求是 周期不变,占空比增大 B.频率增大,占空比不变 C.在一个周期内,高电平时间不变,周期增大 解:(1)D (2)C (3)A (4)A 10.5在图10.2.5(a)所示电路中,已知输出电压平均值 UO cAv=15V, 负载电流平均值L(A)=100mA。 (1)变压器副边电压有效值U2≈? (2)设电网电压波动范围为±10%。在选择二极管的参数时,其最大整 流平均电流lF和最高反向电压UR的下限值约为多少? 解:(1)输出电压平均值UoAV≈0.%2,因此变压器副边电压有效值 U 16.7V 0.9 (2)考虑到电网电压波动范围为士10%,整流二极管的参数为 =55mA U>11√2U2≈26V 第十章题解-2
第十章题解－2 C. 将交、直流混合 量中 的 交流 成 分滤 掉 （4）滤波电路应选 用 。 A. 高通滤波电路 B. 低通滤波电路 C. 带通滤波电路 解 ：（1）A （2）C （3）C （4）B 10.4 选择合适答案填 入空 内 。 （1）若要 组 成输 出 电压 可 调、最大 输 出电 流 为 3 A 的 直 流稳 压 电源 ，则 应采用 。 A. 电容滤波稳压管 稳压 电 路 B. 电感滤波稳压管稳压电路 C. 电容滤波串联型稳压电路 D. 电感滤波串联型稳压电路 （2）串联型稳压电 路 中的 放 大环 节 所放 大 的 对象 是 。 A. 基准电压 B. 采样电压 C. 基准电压与采样 电压 之 差 （3）开关型直流电 源 比线 性 直流 电 源效 率 高 的原 因 是 。 A. 调整管工作在开 关状 态 B. 输出端有 LC 滤 波电 路 C. 可以不用电源变压器 （4） 在 脉 宽 调 制 式串 联 型 开 关 稳 压 电 路 中 ， 为使 输 出 电 压 增 大 ， 对调 整管基极控制信号的要求是 。 A. 周期不变，占空 比增 大 B. 频率增大，占空 比不 变 C. 在一个周期内，高电平时间不变，周期增大 解 ：（1）D （2）C （3）A （4）A 10.5 在图 10. 2.5（ a）所示 电 路中 ，已 知 输出 电 压平 均 值 UO （ AV ） ＝1 5V， 负载电流平均值 IL （ AV ） ＝10 0mA。 （1）变压器副边电 压 有效 值 U2≈ ？ （2）设 电 网电 压 波动 范 围为 ±10％ 。在选 择 二极 管 的参 数 时 ，其 最 大整 流平均电流 I F 和最 高 反向 电 压 UR 的下 限 值约 为 多少 ？ 解 ：（1）输出电压平均值 O(AV) 9 2 U 0. U ，因 此 变压 器 副 边电 压 有效 值 16.7V 0.9 O(AV) 2 U U （2）考虑到电网 电压 波 动范 围 为±1 0％ ， 整流 二 极 管的 参 数为 55mA 2 1.1 L(AV) F = I I ＞ UR＞1.1 2U2 26V
10.6电路如图P10.6所示,变压器副边电压有效值为2U2。 (1)画出u2、uDt和uo的波形; (2)求出输出电压平均值Uo《AN)和输出电流平均值lL(AV)的表达式 (3)二极管的平均电流 ID cAV)和所承受的最大反向电压 UR的表达 式 220V 50 HZ 图P10.6 解图P10.6 解;(1)全波整流电路,波形如解图P10.6所示 (2)输出电压平均值Uo(A)和输出电流平均值L《Aⅴ,为 ≈0.9, 0.9 RL (3)二极管的平均电流lD(AV)和所承受的最大反向电压UR为 ln≈04020a=22U2 R 第十章题解一3
第十章题解－3 10.6 电路如图 P10.6 所 示， 变 压器 副 边电 压 有效 值 为 2U2。 （1）画出 u2、uD 1 和 uO 的 波 形； （2）求 出输 出 电压 平 均 值 UO （ AV ） 和输 出 电流 平均值 IL （ AV ） 的 表 达式 ； （3）二 极管 的 平均 电 流 I D （ AV ） 和所 承 受的 最 大反 向 电压 UR m ax 的 表达 式。 图 P10.6 解 图 P10.6 解 ：（1）全波整流电路，波形如解图 P10. 6 所示。 （2）输出电压平均 值 UO （ AV ） 和 输 出电 流 平均 值 IL （ AV ） 为 L 2 O(AV) 2 L(AV) 0.9 0.9 R U U U I （3）二极管的平均 电 流 I D （ AV ） 和所 承 受的 最 大反 向 电 压 UR 为 R 2 L 2 D 2 2 0.45 U U R U I =
10.7电路如图P10.7所示,变压器副边电压有效值U21=50V,U2=20V 试问 R 图P10.7 (1)输出电压平均值Uo1(AV)和Uo2(AV)各为多少? (2)各二极管承受的最大反向电压为多少? 解:(1)两路输出电压分别为 Uo1≈0.45(U21+U22)=31.5V Uo2≈0.9U22=18V (2)D1的最大反向电压 UR>√2(U2 D2、D3的最大反向电压 UR>2√2U22≈57V 第十章题解-4
第十章题解－4 10.7 电路如 图 P10.7 所 示，变压 器 副边 电 压有 效值 U2 1＝ 50V，U2 2 ＝2 0V。 试问： 图 P10.7 （1）输出电压平均 值 UO 1 （ AV ） 和 UO 2 （ AV ） 各为 多 少？ （2）各二极管承受 的 最大 反 向电 压 为多 少 ？ 解 ：（1）两路输出电压分别为 UO 1≈0.45（U2 1＋U2 2）＝ 31.5 V UO 2≈0.9U2 2＝18V （2）D1 的最大反向 电 压 UR＞ 2(U21 +U22) 99V D2、D3 的最大反向电 压 UR＞2 2U22 57V
10.8电路图P10.8所示 (1)分别标出uo1和uo2对地的极性 (2)uo、uo2分别是半波整流还是全波整流? (3)当U21=U2=20V时,Uo1(AV)和Uo2(AV)各为多少? (4)当U21=18V,U2=22V时,画出uo1、uo2的波形;并求出Uo1(AV 和Uo2(AV各为多少? D R 220V 50 HZ R D 2 3 图P10.8 解:(1)均为上“+”、下 (2)均为全波整流 (1)Uo1(AV)和Uo2(AV)为 Uo1cAv)=-Uo2(Av)≈0.9U21=0.9U22=18V (4)uo1、uo2的波形如解图P10.8所示。它们的平均值为 OlcaN)=-Uo2(AV)≈0.45U21+0.45U/22=18V ll llo 第十章题解一5
第十章题解－5 10.8 电路图 P10.8 所示。 （1）分别标出 uO 1 和 uO 2 对地 的 极性 ； （2）uO 1、uO 2 分别是 半波 整 流还 是 全波 整 流？ （3）当 U2 1＝U2 2＝20 V 时 ， UO 1 （ AV ） 和 UO 2 （ AV ） 各为 多 少？ （4）当 U2 1＝ 18 V，U2 2 ＝2 2V 时，画 出 uO 1 、uO 2 的 波形 ；并 求 出 UO 1 （ AV ） 和 UO 2 （ AV ） 各为多 少 ？ 图 P10.8 解 ：（1）均为上“＋”、下 “ －”。 （2）均为全波整流 。 （1） UO 1 （ AV ） 和 UO 2 （ AV ） 为 UO 1 （ AV ） ＝－UO 2 （ AV ） ≈ 0.9U2 1 ＝0. 9U2 2 ＝18 V （4）uO 1、uO 2 的波形 如解 图 P 10.8 所 示。 它 们的 平 均值 为 UO 1 （ AV ） ＝－UO 2 （ AV ） ≈ 0.45 U2 1＋ 0.45 U2 2＝ 18V
解图P10.8 10.9分别判断图P10.9所示各电路能否作为滤波电路,简述理由 图P10.9 解:图(a)、(b)所示电路可用于滤波,图(c)所示电路不能用于滤波 因为电感对直流分量的电抗很小、对交流分量的电抗很大,所以在滤波 电路中应将电感串联在整流电路的输出和负载之间。因为电容对直流分量的 电抗很大、对交流分量的电抗很小,所以在滤波电路中应将电容并联在整流 电路的输出或负载上 10.10试在图P10.10所示电路中,标出各电容两端电压的极性和数值 并分析负载电阻上能够获得几倍压的输出 D DA 计↑饼 C= RL 图P10.10 解:在图(a)所示电路中,C1上电压极性为上“+”下“一”,数值为 倍压;C2上电压极性为右“+”左“一”,数值为二倍压;C3上电压极性 为上“+”下“一”,数值为三倍压。负载电阻上为三倍压 在图(b)所示电路中,C1上电压极性为上“-”下“+”,数值为一倍 第十章题解
第十章题解－6 解 图 P10.8 10.9 分别判断图 P10.9 所示 各 电路 能 否作 为 滤波 电 路， 简 述理 由 。 图 P10.9 解 ：图（ a）、（b）所示 电 路 可用 于 滤波 ，图（c）所 示电 路 不能 用 于滤 波。 因为 电 感对 直 流分 量 的电 抗 很小 、对 交流 分 量的 电 抗很 大 ，所以 在 滤波 电 路中 应 将 电 感串 联 在 整 流电 路 的 输 出和 负 载 之 间。 因 为 电 容 对直 流 分 量的 电 抗很 大 、 对 交流 分 量 的 电抗 很 小 ， 所以 在 滤 波 电路 中 应 将 电 容并 联 在 整流 电路的输出或负载上。 10.10 试在 图 P1 0.10 所 示电 路 中， 标 出各 电 容两 端 电压 的 极性 和 数值 ， 并分析负载电阻上能够获得几倍压的输出。 图 P10.10 解 ： 在图（a） 所示 电 路中 ，C1 上 电压 极 性为 上“ ＋” 下“ －”， 数 值为 一倍 压 ；C2 上 电 压极 性 为右 “ ＋” 左 “－ ”， 数 值 为二 倍 压； C3 上电 压 极性 为上“＋”下“－ ”， 数 值为 三 倍压 。 负载 电 阻 上为 三 倍压 。 在图（b）所 示 电路 中 ，C1 上 电 压极 性 为上“ － ”下“ ＋”，数值 为 一倍
压;C2上电压极性为上“+”下“一”,数值为一倍压:C3、C4上电压极性 均为右“十”左“一”,数值均为二倍压。负载电阻上为四倍压。 10.11电路如图T10.4所示,已知稳压管的稳定电压为6V,最小稳定电 流为5mA,允许耗散功率为240mW,动态电阻小于159。试问 (1)当输入电压为20~24V、RL为200~600Ω时,限流电阻R的选取 范围是多少? (2)若R=3909,则电路的稳压系数Sr为多少 解:(1)因为zmax=PzM/Uz=40mA,L=Uz/RL=10~30mA,所以R 的取值范围为 R 400g ILX Lmax lImux =360g (2)稳压系数为 U RU 10.12电路如图P10.12所示,已知稳压管的稳定电压为6V,最小稳定 电流为5mA,允许耗散功率为240mW;输入电压为20~24V,R1=3609。 试问 本R 图P10.12 (1)为保证空载时稳压管能够安全工作,R2应选多大? (2)当R2按上面原则选定后,负载电阻允许的变化范围是多少? 解:R1中的电流和稳压管中的最大电流为 39~50mA 40mA (1)为保证空载时稳压管能够安全工作 第十章题解一7
第十章题解－7 压； C2 上电 压 极 性为 上 “＋ ” 下“ －”， 数值 为 一 倍压 ； C3、 C4 上电 压 极性 均为右“＋”左“ －”， 数值 均 为二 倍 压。 负 载 电阻 上 为四 倍 压。 10.11 电路 如 图 T10. 4 所 示 ，已 知 稳压 管 的稳 定 电 压为 6V，最小 稳 定电 流为 5mA，允许耗 散 功率 为 2 40m W，动 态 电阻 小 于 15Ω 。试 问 ： （1）当输 入 电压 为 20～24 V、RL 为 2 00～60 0Ω 时， 限 流电 阻 R 的 选取 范围是多少？ （2）若 R＝390Ω， 则电 路 的 稳压 系 数 Sr 为 多 少？ 解 ：（1）因为 I Z max ＝P Z M / UZ＝40 mA ，IL ＝UZ /RL ＝1 0～ 30m A，所以 R 的取值范围为 = + − = = + − = 360 400 Zmax Lmin Imax min Z Lmax Imin Z max I I U U R I I U U R Z （2）稳压系数为 0.154 Z Z I r U U R r S 10.12 电路 如图 P 10.12 所示 ， 已 知稳 压 管的 稳 定电 压为 6V，最 小 稳定 电流 为 5 mA，允 许 耗散 功 率为 240 mW； 输入 电 压为 20～24 V，R1 ＝3 60Ω。 试问： 图 P10.12 （1）为保证空载时 稳 压管 能 够安 全 工作 ，R2 应选 多 大？ （2）当 R2 按上面原则 选 定 后， 负 载电 阻 允许 的 变化 范 围是 多 少？ 解 ： R1 中的电流和稳压管中的最大电流为 40mA 39 ~ 50mA ZM max 1 I Z 1 = = − = Z Z R U P I R U U I （1） 为保证空载时稳压管能够安全工作
R, 600g IEX (2)负载电流的最大值 负载电阻的变化范围 RL =250g R1=∞ 10.13电路如图T10.3所示,稳压管的稳定电压Uz=4.3V,晶体管的 E=0.7V,R1=R2=R3=3009,R0=59。试估算: (1)输出电压的可调范围; (2)调整管发射极允许的最大电流; (3)若U=25V,波动范围为±10%,则调整管的最大功耗为多少 解:(1)基准电压UR=Uz+UBE=5V,输出电压的可调范围 R1+R2+R3 R+r+r R+r 75~15V (2)调整管发射极最大电流 /Emax=UBE/R0≈140mA (3)调整管的最大管压降和最大功耗分别为 UcEmax= Imax Comin= 20V PT≈ lEmax Uce≈2.8W 10.14电路如图P10.14所示,已知稳压管的稳定电压Uz=6V,晶体管 的UBE=0.ⅣV,R1=R2=R3=3009,U1=24V。判断出现下列现象时,分别 因为电路产生什么故障(即哪个元件开路或短路) R Ur R1 图 P10.14 第十章题解-8
第十章题解－8 = − = 600 ( ) 1max max 2 R Z Z I I U R （2） 负载电流的最大值 ILmax = I R1min − I R2－I Z min = 24mA 负载电阻的变化范围 = = = Lmin Lmax Lmin 250 R I U R Z 10.13 电路 如 图 T10. 3 所 示， 稳 压管 的 稳 定电 压 UZ＝4.3 V，晶 体 管的 UBE＝0.7V，R1＝R2＝R3＝3 00Ω，R0 ＝5Ω 。试 估 算： （1）输出电压的可 调 范围 ； （2）调整管发射极 允 许的 最 大电 流 ； （3）若 UI＝25V，波 动 范围 为±10％， 则 调整 管 的最 大 功耗 为 多少 。 解 ：（1）基准电压 UR＝UZ＋ UBE ＝5 V， 输 出电 压 的可 调 范围 7.5 ~ 15V ~ Z 3 1 2 3 Z 2 3 1 2 3 O = + + + + + = U R R R R U R R R R R U （2）调整管发射极 最 大电 流 IE max＝UBE / R0≈140mA （3）调整管的最大 管 压降 和 最大 功 耗分 别 为 UCE max＝UImax －UO mi n＝ 20V PTmax≈IE max UCE max≈2.8W 10.14 电路 如图 P10.1 4 所示 ， 已知 稳 压管 的 稳定 电 压 UZ＝6 V， 晶 体管 的 UBE ＝0. 7V，R1 ＝R2 ＝R3＝ 30 0Ω ， UI＝2 4V。 判 断出 现 下 列 现象 时 ， 分别 因为电路产生什么 故 障（ 即 哪个 元 件开 路 或短 路 ）。 图 P10.14
(1)Uo≈24V (2)Uo≈23.3V; (3)Uo≈12V且不可调: (4)Uo≈6V且不可调; (5)Uo可调范围变为6~12V 解:(1)T的c、e短路 (2)Rε短路 (3)R2短路; (4)T2的b、c短路; (5)R1短路 10.15直流稳压电源如图P10.15所示。 (1)说明电路的整流电路、滤波电路、调整管、基准电压电路、比较 放大电路、采样电路等部分各由哪些元件组成。 (2)标出集成运放的同相输入端和反相输入端。 (3)写出输出电压的表达式。 R'IT CI=U 本 太 图P10.15 解:(1)整流电路:D1~D4:滤波电路:C1:调整管:T1、T2;基准电 压电路:R、Dz、R、Dz;比较放大电路:A:取样电路:R1、R2、R3 (2)为了使电路引入负反馈,集成运放的输入端上为“一”下为“+”。 (3)输出电压的表达式为 R1+R2+R3 Uz≤Uo≤ R1+R2+R3 R,+R 第十章题解-9
第十章题解－9 （1）UO≈24V； （2）UO≈23.3V； （3）UO≈12V 且 不可 调 ； （4）UO≈6V 且不 可调 ； （5）UO 可调范围变 为 6～1 2V。 解 ：（1）T1 的 c、e 短路 ； （2）Rc 短路； （3）R2 短路； （4）T2 的 b、c 短 路； （5）R1 短路。 10.15 直流稳压电源如图 P 10.1 5 所示。 （1） 说 明 电 路 的 整流 电 路 、 滤 波 电 路 、 调 整 管、 基 准 电 压 电 路 、 比较 放大电路、采样电路等部分各由哪些元件组成。 （2）标出集成运放 的 同相 输 入端 和 反相 输 入 端。 （3） 写出输出电压的表达式。 图 P10.15 解 ：（1）整流 电 路： D1～ D4； 滤 波 电路 ：C1 ； 调整 管 ：T1 、 T2； 基 准电 压电路： ' Z ' R、D 、R、DZ； 比较 放 大电 路 ：A； 取样 电 路：R1 、R2、R3 。 （2）为 了使 电 路 引入 负 反馈 ，集成 运 放的 输 入端 上 为“ － ”下为“ ＋”。 （3）输出电压的表 达 式为 Z 3 1 2 3 Z O 2 3 1 2 3 U R R R R U U R R R R R + + + + +
10.16电路如图P10.16所示,设1≈lo=1.5A,晶体管T的Um≈UD, R1=19,R2=29,D>>lB。求解负载电流h与lo的关系式 W7805 CI Uo 图P10.16 解:因为UB≈Ub,lR1≈lDR2≈1R2≈loR2,lc≈l,≈l,所以 R l≈n2·lo R1 R2y 4.5A R 10.17在图P10.17所示电路中,R1=2409,R2=3k9;W117输入端和 输出端电压允许范围为3~40V,输出端和调整端之间的电压UR为1.25V。试 求解 W117 (1)输出电压的调节范围 (2)输入电压允许的范围 CRI 解:(1)输出电压的调节范围 Uo≈(1+y/gp=125~169V (2)输入电压取值范围 UImax=Comin +U12max s 4 1.25V 第十章题解-10
第十章题解－10 10.16 电路 如图 P10.1 6 所示 ， 设 1.5A ' O ' I I I = ，晶 体管 T 的 UEB UD， R1＝1Ω，R2＝2Ω，I D＞ ＞IB。 求 解负 载 电流 IL 与 ' O I 的关 系 式。 图 P10.16 解 ： 因为 2 C E ' 2 O ' EB D E 1 D 2 I U U ，I R I R I R I R ， I I ，IC≈IE，所以 (1 ) 4.5A ' O 1 2 L ' O 1 2 C + = I R R I I R R I 10.17 在图 P 10.1 7 所 示 电路 中 ，R1＝ 240Ω ，R2＝ 3kΩ；W 11 7 输 入 端和 输出 端 电压 允 许范 围 为 3～4 0V，输 出 端和 调 整端 之 间的 电 压 UR 为 1.2 5V。试 求解： （1）输出电压的调 节 范围 ； （2）输入电压允许 的 范围 ； 解 ：（1）输出电压的调节范围 (1 ) REF 1.25 16.9V 1 2 O + U = ～ R R U （2）输入电压取 值范 围 图 P10.17 41.25V 20V Imax Omin 1 2max Imin Omax 1 2min = + = + U U U U U U