目录 第18章直流稳压电源 第18.1节整流电路 第18.1.1题 第18.1.2题 第18.1.3题 第18.17题 第18.1.8题 第18.2节滤波器 第18.2.4题 第18.3节直流稳压电源 第18.3.1题 3333445556677 第18.3.4题 第18.3.6题
目录 第18章 直流稳压电源 3 第18.1节 整流电路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第18.1.1题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第18.1.2题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第18.1.3题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 第18.1.7题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 第18.1.8题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 第18.2节 滤波器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 第18.2.4题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 第18.3节 直流稳压电源 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 第18.3.1题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 第18.3.4题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 第18.3.6题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1
List of Figures 1习题18.1.1图 2习题18.1.7图 3习题18.2.4图 4习题18.3.1图 34668 5习题18.3.6图
List of Figures 1 习题18.1.1图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 习题18.1.7图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 习题18.2.4图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4 习题18.3.1图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 5 习题18.3.6图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2
18直流稳压电源 18.1整流电路 18.1.1 在图中,已知RL=8092,直流电压表v的读数为110V,试求:(1)直流电流 表A的读数;(②2)整流电流的最大值;(3)交流电压表V的读数;(4)变压器二次侧 电流的有效值。二极管的正向压降忽略不计。 [解] RI 图1:习题18.1.1图 Ln=C-110 A=1.38A RL Im=丌l=3.14×1.38A=4.33A V=244.4v 0.450.45 I=1.57=157×1.38=2.16A 18.1.2 在教材图18.1.1所示的单相半波整流电路中,已知变压器二次侧电流的有 效值U=30V,负载电阻RL=10092,试问:(1)输出电压和输出电流的平均 值U和L各为多少?(2)若电源电压波动士10%,二极管承受的最高反向电压为多 少?
18 直流稳压电源 18.1 整流电路 18.1.1 在图1中，已知RL = 80Ω，直流电压表V 的读数为110V ，试求：(1)直流电流 表A的读数；(2)整流电流的最大值；(3)交流电压表V1的读数；(4)变压器二次侧 电流的有效值。二极管的正向压降忽略不计。 [解] 图 1: 习题18.1.1图 (1) Io = Uo RL = 110 80 A = 1.38A (2) Iom = πIo = 3.14 × 1.38A = 4.33A (3) U1 = Uo 0.45 = 110 0.45 V = 244.4V (4) I = 1.57Io = 1.57 × 1.38A = 2.16A 18.1.2 在教材图18.1.1所示的单相半波整流电路中，已知变压器二次侧电流的有 效值U = 30V ，负载电阻RL = 100Ω，试问：(1)输出电压和输出电流的平均 值Uo和Io各为多少？(2)若电源电压波动±10%，二极管承受的最高反向电压为多 少？ [解] 3
0.45U=0.45×30V=13.5V 13.5 lo=R-100 A=0.135A UDEM=1.1v2U=1.1×1.414×30V=46.7V 18.13 若采用教材图18.1.3所示的单相桥式整流电路,试计算上题 解] Uo=0.9U=0.9×30V=27V I。=RL A=0.27 UDEM=1.12U=1.1×1.414×30=467V 18.1.7 图2是二倍压整流电路,U=2√2U,试分析之,并标出U的极性。 「分析 当u在正半周时,D1导通,D2截止,C1被充电到u的最大值√2U(极性左正 图2:习题18.1.7图 右负)。到u负半周时,D1截止,D2导通,u和C1两端电压相加。这时,电源 方面经D2供给R电流,同时经D2给C2充电,充到等于u的最大值√2U和C1两 端电压之和。由于C1放电很慢,其上电压近似为√2U。因此,C2两端电压接 近22U(极性下正上负),此即为R上的电压U。当D2截止时,C2通过RL放 电,但因一般R阻值较大,放电时间常数很大,所以C2两端电压U。衰减很小
(1) Uo = 0.45U = 0.45 × 30V = 13.5V Io = Uo RL = 13.5 100 A = 0.135A (2) UDRM = 1.1 √ 2U = 1.1 × 1.414 × 30V = 46.7V 18.1.3 若采用教材图18.1.3所示的单相桥式整流电路，试计算上题。 [解] (1) Uo = 0.9U = 0.9 × 30V = 27V Io = Uo RL = 27 100 A = 0.27A (2) UDRM = 1.1 √ 2U = 1.1 × 1.414 × 30V = 46.7V 18.1.7 图2是二倍压整流电路，Uo = 2√ 2U，试分析之，并标出Uo的极性。 [分析] 当u在正半周时，D1导通，D2截止，C1被充电到u的最大值 √ 2U（极性左正 图 2: 习题18.1.7图 右负）。到u负半周时，D1截止，D2导通，u和C1两端电压相加。这时，电源 一方面经D2供给RL电流，同时经D2给C2充电，充到等于u的最大值 √ 2U和C1两 端电压之和。由于C1放电很慢，其上电压近似为 √ 2U。因此，C2两端电压接 近2 √ 2U（极性下正上负），此即为RL上的电压Uo。当D2截止时，C2通过RL放 电，但因一般RL阻值较大，放电时间常数很大，所以C2两端电压Uo衰减很小， 4
基本维持在2√2U值。由于U基本上为变压器二次绕组电压最大值的两倍,故称 为二倍压整流电路。 倍压整流电路中,每个二极管所承受的最大反向电压为2V2U,电容C1的耐 压应大于√2U,C2的耐压应大于2V2U。 18.18 有一电解电源,采用三相桥式整流。如要求负载直流电压U。=20V,负载电 流。=200A,(1)试求变压器容量为多少千伏安;(2)选用整流元件。考虑到变 压器二次绕组和管子上的压降,变压器的二次侧电流要加大10%。 [解]查教材表181.1 (1)变压器二次侧相电压的有效值为 V=8.55V 2.34 考虑到变压器二次绕组和管子上的压降,变压器的二次侧电压要加 大10%,即 U=1.1×8.55V=9.4V 变压器二次侧相电流的有效值为 =0.82l=0.82×200A=164A 三相变压器的容量为 S=3Ur=3×9.4×164V·A=46248V·A≈4.6kV·A 取5kV·A容量的变压器 (2)通过每管的电流平均值为 ID=l。=×200A=66.74 管子截止时承受的最高反向电压为 UDRM=2.45U=2.45×9.4v=23V 可选用100A、50V的整流管。 18.2滤波器 18.2.4 在图3具有π形RC滤波器的整流电路中,已知交流电压U=6V,今要求负载 输出电压U=6V,负载输出电流I。=100mA,试计算滤波电阻R。 5
基本维持在2 √ 2U值。由于Uo基本上为变压器二次绕组电压最大值的两倍，故称 为二倍压整流电路。 倍压整流电路中，每个二极管所承受的最大反向电压为2 √ 2U，电容C1的耐 压应大于 √ 2U，C2的耐压应大于2 √ 2U。 18.1.8 有一电解电源，采用三相桥式整流。如要求负载直流电压Uo = 20V ，负载电 流Io = 200A，(1)试求变压器容量为多少千伏安；(2)选用整流元件。考虑到变 压器二次绕组和管子上的压降，变压器的二次侧电流要加大10%。 [解]查教材表18.1.1 (1) 变压器二次侧相电压的有效值为 U = Uo 2.34 = 20 2.34 V = 8.55V 考虑到变压器二次绕组和管子上的压降，变压器的二次侧电压要加 大10%，即 U = 1.1 × 8.55V = 9.4V 变压器二次侧相电流的有效值为 I = 0.82Io = 0.82 × 200A = 164A 三相变压器的容量为 S = 3UI = 3 × 9.4 × 164V · A = 4624.8V · A ≈ 4.6kV · A 取5kV · A容量的变压器。 (2) 通过每管的电流平均值为 ID = 1 3 Io = 1 3 × 200A = 66.7A 管子截止时承受的最高反向电压为 UDRM = 2.45U = 2.45 × 9.4V = 23V 可选用100A、50V 的整流管。 18.2 滤波器 18.2.4 在图3具有π形RC滤波器的整流电路中，已知交流电压U = 6V ，今要求负载 输出电压Uo = 6V ，负载输出电流Io = 100mA，试计算滤波电阻R。 [解] 5
Uc羋cau 图3:习题18.24图 取Ua1=1.2U=1.2×6V=7.2V 故P=a=U072-6 9=129 100×10-3 18.3直流稳压电源 18.3.1 稳压二极管稳压电路如图4所示,已知u=282 sin wt v,Uo=6V,RL= k32,R=1.2k2。试求:(1)S1断开,S2合上时的U和1z;(2)S1和S2均合上时 的U和Ⅰz,并说明R=0和Dz接反两种情况下电路能否起稳压作用。 张:< c本 图4:习题183.1 (1)S1断开,S2合上,此时无电容滤波 0.9=09X82 V=0.9×20v=18v 18-6 1.2×103 A=3×10-3A=3mA RL 1 Iz = IR-Io=(10-3)mA=7mA
图 3: 习题18.2.4图 取 Uc1 = 1.2U = 1.2 × 6V = 7.2V 故 R = Uc1 − Uo Io = 7.2 − 6 100 × 10−3 Ω = 12Ω 18.3 直流稳压电源 18.3.1 稳压二极管稳压电路如图4所示，已知u = 28.2 sin ωt V ，Uo = 6V ，RL = 2kΩ，R = 1.2kΩ。试求：(1)S1断开，S2合上时的UI和IZ；(2)S1和S2均合上时 的UI和IZ，并说明R = 0和DZ接反两种情况下电路能否起稳压作用。 [解] 图 4: 习题18.3.1图 (1) S1断开，S2合上，此时无电容滤波 UI = 0.9U = 0.9 × 28.2 √ 2 V = 0.9 × 20V = 18V IR = UI − Uo R = 18 − 6 1.2 × 103 A = 10 × 10−3A = 10mA Io = Uo RL = 6 2 × 103 A = 3 × 10−3A = 3mA IZ = IR − Io = (10 − 3)mA = 7mA 6
(2)S1和S2均合上,此时带电容滤波 1.2U=1.2×20V=24V Ur-U024-6 A=15×10-3A=15mA R 1.2×10 3m a IR-o=(15-3)mA=12m 如R=0,因Ur=24V,它直接加在Uz为6V的稳压管上,引起很大的反 向击穿电流而使稳压管损坏。一般而言,R=0,电路失去稳压作用。 如将Dz反接,U。=0.7V,达不到输出6V的要求。 18.3.4 电路如教材图18.3.3所示。已知Uz=6V,R1=2k92,R2=1k92,R3 92,U1=30V,T的电流放大系数B=50。试求:(1)电压输出范围;(2)当Uo 15V,RL=150Ω时,调整管T的管耗和运算放大器的输出电流 解 (1)求电压输出范围 电位计R1调到最上端 Uo=Uz=6V 电位计R1调到最下端 Do R1+R2 2+1 ×6V=18V 故U的输出范围为6~18V (2)求T的管耗和运算放大器的输出电流 由于RL比R1,R2,R3都小的多,故 A=0.1A=100mA RL 1 T的管耗为 P=UElc=(30-15)×0.1W=15W 运算放大器的输出电流为 lc100 B 18.3.6 在图5中,试求输出电压U的可调范围为多少? [解]运算放大器接成电压跟随器,输出端电位(即W7805的3端电位)和同相 输入端电位相同,而u+≈u-,故图中Uxx=5V
(2) S1和S2均合上，此时带电容滤波 UI = 1.2U = 1.2 × 20V = 24V IR = UI − Uo RL = 24 − 6 1.2 × 103 A = 15 × 10−3A = 15mA Io = 3mA IZ = IR − Io = (15 − 3)mA = 12mA 如R = 0，因UI = 24V ，它直接加在UZ为6V 的稳压管上，引起很大的反 向击穿电流而使稳压管损坏。一般而言，R = 0，电路失去稳压作用。 如将DZ反接，Uo = 0.7V ，达不到输出6V 的要求。 18.3.4 电路如教材图18.3.3所示。已知UZ = 6V ，R1 = 2kΩ，R2 = 1kΩ，R3 = 2kΩ，U1 = 30V ，T的电流放大系数β = 50。试求：(1)电压输出范围；(2)当UO = 15V ，RL = 150Ω时，调整管T的管耗和运算放大器的输出电流。 [解] (1) 求电压输出范围 电位计R1调到最上端UOmin = UZ = 6V 电位计R1调到最下端UOmax = R1 + R2 R2 UZ = 2 + 1 1 × 6V = 18V 故Uo的输出范围为6 ∼ 18V 。 (2) 求T的管耗和运算放大器的输出电流 由于RL比R1，R2，R3都小的多，故 IC ≈ Io ≈ Uo RL = 15 150 A = 0.1A = 100mA T的管耗为 PC = UCEIC = (30 − 15) × 0.1W = 1.5W 运算放大器的输出电流为 IB = IC β = 100 50 mA = 2mA 18.3.6 在图5中，试求输出电压Uo的可调范围为多少？ [解] 运算放大器接成电压跟随器，输出端电位（即W7805的3端电位）和同相 输入端电位相同，而u+ ≈ u−，故图中UXX = 5V 。 7
W7805 22020V Uxx 43.3kQ )# 5.1kQ Uo 000ul 3.3 kQ 图5:习题18.36图 R+Rp+R2 3.3+5.1+33 Ri+Rp 51+3.3×5V=6.96V Ri+Rp+ R2 3.3+51+33 5V=17.73V
图 5: 习题18.3.6图 UOmin = R1 + Rp + R2 R1 + Rp UXX = 3.3 + 5.1 + 3.3 5.1 + 3.3 × 5V = 6.96V UOmax = R1 + RP + R2 R1 UXX = 3.3 + 5.1 + 3.3 3.3 × 5V = 17.73V 8
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