1、精品文檔第8章直流穩(wěn)壓電源8.1 教學基本要求主要知識點教學基本要求熟練掌握正確理解一般了解直流穩(wěn)壓電源的組成及分類V單相橋式整流電路的工作原理及其主要性能指標V濾波電路的工作原理及其主要參數V穩(wěn)壓電路的主要性能指標V串聯(lián)反饋型線性穩(wěn)壓電路的組成及工作原理V三端集成穩(wěn)壓器及其應用電路V開關型穩(wěn)壓電路工作原理及電路V8.2 重點和難點一、重點單相橋式整流電路的工作原理及主要性能指標。、難點串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的分析。8.3 知識要點廠整流電路濾波電路直流穩(wěn)壓電源J穩(wěn)壓電路集成穩(wěn)壓器開關式穩(wěn)壓電源8.4 主要內容一、直流穩(wěn)壓電源的組成電子設備中需要直流電源，它們可以采用干電池、蓄電池或其它直流能源供電。

2、但這些電源成本高，容量有限，在有交流電網的地方，一般采用將交流電變?yōu)橹绷麟姷闹绷鞣€(wěn)壓電源。穩(wěn) 壓 電 路8-1所精品文檔圖8-1直流穩(wěn)壓電源組成框圖直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成，如圖示。精品文檔電源變壓器：將電網供給的交流電變換成符合整流電路要求的交流電。整流電路：將變壓器二次側的交流電壓變換為單向脈動的直流電壓。濾波電路：將脈動的直流電壓變換為平滑的直流電壓。穩(wěn)壓電路：將直流輸出電壓穩(wěn)定，減少電源電壓波動和負載變化對輸出直流電壓的影響。二、整流電路1 .整流電路的分類按交流電的類型：分為單相整流和三相整流。按輸出功率的大小：分為小功率整流和大功率整流。

3、小功率直流電源一般采用單相整流；大功率直流電源一般采用三相整流。按整流元件：分為可控整流和不可控整流。可控整流一般用可控硅元件，通過控制可控硅的導通角來控制輸出電壓的大小；不可控整流用二極管整流，輸出電壓大小不可控。本課程只討論單相、小功率、不可控整流電路。表8-1類型電路整流電壓的波形UoIDUrm特點單相半波一i。|UoU00.45U2Io/2U2電路簡單，輸出紋波大，電源的利用率低。單相全波CT7。爐D2fRl。U00.9U29。2V2U2紋波小，二極管的反向電壓高。單相橋式+6#Io卜飛jdljU0卜0.9U22Iov，r2U2電路復雜，紋波小，二極管的反向電壓小，應用最廣。2 .整流

4、電路的基本原理利用整流二極管的單向導電性，將雙向變化的交流電變成單向脈動的直流電。3 .單相整流電路及主要參數設U2為變壓器二次側的電壓有效值，Uo為輸出電壓的直流分量（平均值），I。為輸出平均電流，Urm為二極管的最大反向電壓，Id為流過二極管的平均電流。單相整流電路及主要參數如表8-1所示。三、濾波電路整流輸出的直流電壓脈動分量比較大，為減小脈動，在整流電路之后加上濾波電路。濾波分為電容濾波、電感濾波、復式濾波。濾波電路是利用電容和電感對不同頻率的信號表現出不同的電抗，構成低通濾波電路，以減小高頻紋波成份。電容在高頻時容抗小，和負載并聯(lián)；電感在高頻時感抗大，和負載串聯(lián)，可使高頻分量在負載上

5、的分壓大大降低，從而達到減小紋波的目的。幾種濾波電路的主要指標如表8-2所示。表8-2電路形式UoUrmId特點電半波整流旬22同2IoRlC越大，濾波效果越好。二極管的導通角容全波整流定1022同20.5Io小，沖擊電流大。一般適應于輸出電壓較高，濾波橋式整流M.2U2回20.5Io負載電流小且變化也小的場合。電半波整流0.45U2瓜21o二極管的導通角大，無沖擊電流。但由于鐵感全波整流0.9U22包0.5Io心的存在，電磁干擾大。適應于輸出電壓較低，濾波橋式整流0.9U2&U20.5Io輸出電流大且負載變化大的場合。四、穩(wěn)壓電路為使輸出的直流電壓不隨電源電壓的波動、負載的變化而變化

6、，還需要在濾波電路之后加穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路又分為并聯(lián)型穩(wěn)壓電路和串聯(lián)型穩(wěn)壓電路兩大類。1 .并聯(lián)型穩(wěn)壓電路并聯(lián)型穩(wěn)壓電路就是在濾波電路后，加上穩(wěn)壓管構成穩(wěn)壓電路, 如圖8-2所示。穩(wěn)壓管的選擇應遵循：Uz=U。IzM = (1.5 3) I OM > Ira Io+ R IzKUi DzZSUz RlH圖8-2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路十UoUi=(23)Uo穩(wěn)壓過程就是利用穩(wěn)壓管上電壓的微小變化，會引起穩(wěn)壓管電流的較大變化，電阻R感應這個電流變化，并調整使輸出電壓基本維持不變。其穩(wěn)定過程如下:當負載不變，輸入電壓Ui波動使得輸出電壓Uo升高，其調節(jié)過程為：UiT-Uo(Uz)TTzTTrTWrT一

7、Uo若輸入電壓Ui不變，負載發(fā)生變化，如Rl減小，其調節(jié)過程為：RlJUo(Uz)JTzJTrJUrJ-u°T當負載電阻Rl和輸入電壓Ui一定時，電阻R的選擇是根據穩(wěn)壓管的電流不超過正常工作范圍來選的。穩(wěn)壓管的電流是在Izmin<Iz<IZM之間，則I,-Ui-UZ_Uz;.IIZmincc-IZMrrl可得電阻r的取值范圍為Ui-UZDUi-UZI-一:；1ZM二一1Zmin二一RlRl這種穩(wěn)壓電路輸出電壓不能調節(jié)，負載電流變化范圍小，穩(wěn)壓效果差，但電路結構簡單。故在要求不高的小功率電子設備中得到廣泛應用。2.串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路組成框圖如圖8-3所示。它由

8、采樣環(huán)節(jié)（Ri、Rp、R2）、基準環(huán)節(jié)（R、Dz）、放大環(huán)節(jié)（A）、調整環(huán)節(jié)（T）四部分組成。輸出電壓的大小調節(jié)可以通過改變電位計Rp的位置來實現。其公式為：UoBR2Rp uR2R2Z當電位器調至最低點時，R2=0, Uo輸出最大值:U o maxR1R2RpR2Uz當電位器調至最高點時，R2=Rp, Uo輸出最小值:U o minRR2Rp UR2Rp Z精品文檔該穩(wěn)壓電路具有如下特點：（1）穩(wěn)定度高、紋波小、響應速度快。（2）輸出電壓可調、輸出電流范圍大、輸出電阻小。（3）調整管工作在線性狀態(tài)，管壓降較大（35V）,電路的功率變換效率較低，約30%50%。8-3所示電路類似。輸出電壓固定

9、的三端集成穩(wěn)五、集成線性穩(wěn)壓器集成線性穩(wěn)壓器的電路結構和工作原理與圖壓器有正輸出（LM78XX）和負輸出（LM79三種：LM78XX、LM79XX的最大輸出電流為XX）兩個系列。根據輸出電流的不同，又可分為1.5A;LM78MXX、LM79MXX的最大輸出電流為0.5A;LM78LXX、LM79LXX的最大輸出電流為0.1A。以上各型號中的XX表示輸出固定電壓值，一般有5V、6V、8V、12V、15V、18V、20V、24V等8種。輸出電壓可調的三端集成穩(wěn)壓器有LM317、LM117（輸出正電壓），LM337、LM137（輸出負電壓）。三端集成穩(wěn)壓器只有三個引腳：輸入端（in）、輸出端（out

10、）、公共端（com）。圖8-4、圖8-5是不可調和可調三端集成穩(wěn)壓器的典型應用電路。U2LM7805_IN OUTGNDC22F 0.33 gF4卜0.1 g FC41004UopFU2 二CiLM3171 IN OUTADJ-O +pRwR240 QC4C3Uo? 9-4夕4?號呷!?E?II鏟*?%? ?窗9855毒端集則愉g涯里腳物型應用六、開關式穩(wěn)壓電源當穩(wěn)壓電源中的調整管T在控制脈沖作用下，工作于開關狀態(tài)，通過適當調整開通和關斷的時間，可使輸出電壓穩(wěn)定的穩(wěn)壓電源稱為開關穩(wěn)壓電源。調整管開通和關斷時間的控制方式有兩種：一種是固定開關頻率，控制脈沖寬度(PWM-脈沖寬度調制)；一種是固定

11、脈沖寬度，控制開關頻率(PFM脈沖頻率調制)。開關式穩(wěn)壓電源有如下特點：(1)調整管工作在開關狀態(tài)，功耗低，電源的功率轉換效率高，約60%80%,甚至可高達90%以上。(2)由于控制脈沖的頻率高，一般在幾十千赫茲以上，濾波電感、電容的數值較小。故大多數開關電源沒有工頻電源變壓器，體積小，重量輕。(3)電路的其它性能均略低于線性電源。8.5 典型例題分析例8-1有一整流電路如例8-1圖所示。試求：(1)負載電阻Rli和Rl2上整流電壓的平均值Uoi和Uo2,并標出極性；(2)二極管Di、D2、D3上的平均電流Idi、ID2、ID3以及各管所承受的最高10kR L1U O2例8-1圖AU O1反向

12、電壓。解：(1)D3構成的為半波整流電路，其對應的變壓器二次側的交流電壓有效值為：U'2=90+10=100V則Rl1兩端的直流電壓為：UO1=0.45U2=0.45x100=45VA端為直流輸出電壓的負極。DD2構成全波整流電路，其對應的變壓器二次側的交流電壓有效值為U2=10V則Rl2兩端的直流電壓為：UO2=0.9U2=0.9X10=9VB端為直流輸出電壓的正極。(2)全波整流電路中二極管D1、D2的平均電流為:Id1=Id2=(1/2)Io2=0.5X(Uo2/Rl2)例8-2圖=0.5X(9/100)=0.045A半波整流電路中二極管D3的平均電流為：ID3=IO1=uo1/

13、Rl1=45/104=4.5mA二極管承受的最大反向電壓：URM1=Urm2=2、.2U2=20、2VrrUrm3=2U2=100:2V(如例8-2圖所示)，設U2 =20 V。現用直流電壓表測量 Rl端例8-2在橋式整流電容濾波電路中電壓U。，出現下面幾種情況，試分析哪些是合理的？哪些發(fā)生了故障？并指明原因。(1) Uo =28V ； (2) Uo =18V ； (3) Uo =9V ； (4)Uo =24V。解：橋式整流加電容濾波電路正常輸出的直流電壓平均值為1.26；如果負載開路，則輸出為 &U2；如果不接電容，則為橋式整流，輸出為0.95;如果不接電容,并且橋式整流電路某個二極

14、管虛焊,成為半波整流，則輸出為0.45U2。所以有：(1) Rl斷開或虛焊，電容上電壓無放電回路，保持在最大值Uo = J2U2 = 28V。(2)電容Cl斷開或虛焊，是全波整流輸出Uo = 0.9 U2=18V。(3)電容Cl和某一整流二極管斷開或虛焊，為半波整流輸出(4)正常輸出 U o = 1.2 U2 = 24V o例8-3電路如圖8-3所示。已知Uz=6V、R1=2kC、的電流放大系數 P=50。試求：(1)輸出電壓的變化范圍；Uo = 0.45 U2= 9V。R2 =1kC、Rp =3kC、Ui =30V、T(2)當 Uo=15V、Rl=156 時，調整管T的管耗和運算放大器的輸出

15、電流。解：(1)由于 UoRiR2Rp .Z-U zR2R2當電位器調至最低點時,r2=0, Uo輸出最大值:U o maxR1R2R2Rp2 13U Z = 6 = 36 V1例8-3圖串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成框圖當電位器調至最高點時，R2=Rp, Uo輸出最小值:p p ，_ RiR2RpU o min _R2RpUz2 13 , 6 =9V1 3(2)三極管兩端的電壓為:負載上的電流：IoU ce =U i -U o =15VUoo =0.1ARl三極管集電極上的電流：Ice"Io=0.1A三極管上的功耗：Pr=UceIce=1.5WIce運放的輸出電流：lout=2mA8.6 習

16、題及其解答(供參考)一、自測題8-1思考題(1)衡量穩(wěn)壓電路質量的性能指標有哪些？答：主要指標有輸入調整率Su,穩(wěn)壓系數Sr,負載調整特性SI,輸出電阻R,溫度系數St。(2)如何根據單相橋式整流電路的工作原理分析電路故障現象？答：若其中一個二極管開路，則為半波整流，一個半周導通，另外半周截止，輸出電壓Uo=0.45U2；若其中一個二極管反接或短路，則將燒毀變壓器，Uo=0Vo橋式整流加電容濾波電路正常輸出的精品文檔直流電壓平均值為1.2U2；如果負載開路，則輸出為“,句2；如果不接電容，則為橋式整流，輸出為0.9U2；如果不接電容，并且橋式整流電路某個二極管虛焊，成為半波整流，則輸出為0.4

17、5U2。（3）試說明常見濾波電路類型以及其外特性。在實際應用中應如何選擇電路類型及其元器件的參數？答：常用的濾波電路有電容濾波、電感濾波和復式濾波等。電容濾波的電路結構簡單，外特性比較軟，輸出電壓較高，脈動較小，但帶負載的能力不強，因此適合負載電流不大且負載變化較小的電子系統(tǒng)。電感濾波的外特性比較硬，整流管的導電角較大，峰值電流很小，輸出特性比較平坦，但由于鐵心的存在，笨重，體積大，易引起電磁干擾，一般只適用于大電流的場合。復式濾波器結構簡單，能兼起降壓、限流作用，濾波效能也較高，濾波效能很高，幾乎沒有直流電壓損失，適用于負載電流較大、要求紋波很小的場合。電容濾波可針對不同頻率的諧波濾波分量，

18、選擇相應的電容器容量及數量，濾波電容容量由RLCL之（35）T確定，電容器耐壓應大于J2U2。濾波一2電感的選擇：如頻率不高，如小于70kHz以下，可以選擇鐵粉心的環(huán)，這種環(huán)飽和磁通密度大，可以承受比較大的直流電流，并且成本很低，但損耗高一些；頻率再高一點，如70kHz<f<100kHz,可以選擇鐵硅鋁等材質的，它的特點和鐵粉心差不多，但損耗只有鐵粉心的1/8左右，但成本比較高。如果頻率再高，考慮到鐵心損耗，鐵氧體就是唯一的選擇，因為其磁損很小，但鐵氧體飽和磁通密度低，所以使用于高頻。（注意鐵氧體做電感是要開氣息的，避免飽和。）（4）分別判斷圖8-40所示各電路能否作為濾波電路，并

19、簡述理由。圖8-40 題 8-1(4)圖出成擾國ib）熄即電哪圖答：（a）圖可以作為濾波電路，構成低通濾波器；（b）圖不可以作為濾波電路，應將電感L置于電容器C之前；（c）圖也不可以作為濾波電路，應將電感換成電容，電容換成電感。（5）直流穩(wěn)壓電源主要由哪幾部分組成，各部分的功能是什么？答：直流穩(wěn)壓電源是由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成。電源變壓器是將交流電源電壓變換成符合整流、穩(wěn)壓需要的交流電壓；整流電路是將變壓器二次側交流電壓變化為單向脈動電壓，其中整流元件常采用具有單向導電性的晶體二極管或晶閘管；濾波電路是為了減小整流輸出電壓的脈動程度，采用濾波電路減小脈動電壓的紋波幅

20、度，以適應負載的需要；穩(wěn)壓電路是當交流電源電壓波動或負載變化時，通過穩(wěn)壓電路使直流輸出電壓穩(wěn)定。在某些對直流電壓的穩(wěn)定度要求不高的電子電路中，穩(wěn)壓電路可以采用簡單的穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路或不需要穩(wěn)壓環(huán)節(jié)。（6）串聯(lián)反饋式直流穩(wěn)壓電路主要由哪幾部分組成，各部分的功能是什么?答：串聯(lián)反饋式直流穩(wěn)壓電路主要由采樣環(huán)節(jié)、基準環(huán)節(jié)、放大環(huán)節(jié)、精品文檔精品文檔調整環(huán)節(jié)四部分組成。如右圖所示。各部分作用的功能：VT為調整管，它工作在線性放大區(qū)，故又稱為線性穩(wěn)壓電路。R3和穩(wěn)壓管VZ組成基準電壓源，為集成運放A的同相輸入端提供基準電壓；Ri、R2和Rp組成取樣電路，它將穩(wěn)壓電路的輸出電壓分壓后送到集成運放A的反相輸入

21、端；集成運放A構成比較放大電路，用來對取樣電壓與基準電壓的差值進行放大。(7)試說明常見線性集成穩(wěn)壓電路的種類及其使用特點。答：常見線性集成穩(wěn)壓電路有三端固定式集成穩(wěn)壓器和三端可調式集成穩(wěn)壓器兩類，前者輸出直流電壓固定不變，后者輸出直流電壓可以調節(jié)。使用特點：體積小，性能穩(wěn)定可靠，使用靈活，價格低廉，外圍元件少。(8)使用線性集成穩(wěn)壓器時應該注意什么？如何正確選用線性集成穩(wěn)壓器？答：使用線性集成穩(wěn)壓器時應該注意：不同型號，不同封裝的線性集成穩(wěn)壓器的三個電極的位置是不同的，使用前要查手冊確定；通常輸入電壓Ui應比輸出電壓端U。高3V以上；為減小輸出電壓紋波，應在穩(wěn)壓器調整端與地之間接入一個10p

22、F左右的電容；三端集成穩(wěn)壓器是一個功率器件，它的最大功耗取決于內部調整管的最大結溫，因此，要保證集成穩(wěn)壓器能夠在額定輸出電流下正常工作，就必須為集成穩(wěn)壓器采取適當的散熱措施。要根據實際電路選擇合適的穩(wěn)壓器。(9)試比較單相半波整流和單相橋式整流電路的各項性能指標，哪種整流電路最好？答：單相半波整流電路簡單，易于調節(jié)，但電源利用率低，輸出紋波較大，輸出電壓低。而橋式整流電路的優(yōu)點是輸出電壓高，紋波電壓較小，管子所承受的最大反向電壓較低，同時因電源變壓器在正負半周內都有電流供給負載，電源變壓器得到充分的利用，效率較高。因此，這種電路在半導體整流電路中得到了廣泛的應用。因此橋式整流電路優(yōu)于半波整流。

23、8-2選擇題(1)單相橋式整流的目的是A。A.將交流變?yōu)橹绷鰾.將高頻變?yōu)榈皖lC.將正弦波變?yōu)榉讲?2)在單相橋式整流電路中，若有一只整流管接反，則C。A.輸出電壓約為2UdB.變?yōu)榘氩ㄖ绷鰿.整流管將因電流過大而燒壞(3)直流穩(wěn)壓電源中濾波電路的目的是B。A.將交流變?yōu)橹绷鰾.將高頻變?yōu)榈皖lC.將交、直流混合量中的交流成分濾掉(4)直流穩(wěn)壓電源的濾波電路應選用B。A.高通濾波電路B.低通濾波電路C.帶通濾波電路(5)當輸出電壓平均值相等時，單相橋式整流電路中的二極管所承受的最高反向電壓為12V,則單相半波整流電路中的二極管所承受的最高反向電壓為A。A.12VB.6VC.24VD.8V。(6)

24、已知整流二極管的反向擊穿電壓為20V,按通常規(guī)定，此二極管的最大整流電壓為D。A.20VB.15VC.10VD.5V(7)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時，其工作在C;發(fā)光二極管發(fā)光時，其工作在一A一。A.正向導通區(qū)B.反向截止區(qū)C.反向擊穿區(qū)8-3填空題(1)穩(wěn)壓二極管是利用二極管的反向擊穿特性工作的。(2)如果變壓器二次側(即副邊)電壓的有效值為12V,橋式整流后(不帶濾波)的輸出電壓為10.8V,經過電容濾波后為17V,二極管所承受的最大反向電壓為17V。(3)直流穩(wěn)壓電源是一種將交流電轉換為直流信號的波形變換電路。(4)穩(wěn)壓電源主要是要求在輸入信號和負載發(fā)生變化1的情況下，其輸出電壓基本不變。(5)在

25、圖8-41所示電路中，調整管為T1_,采樣電路由R1l理和電組成，基準電壓電路由R和Dz_組成，比較放大電路由工組成，保護電路由T3和Rq組成；輸出電壓最小值的表達式為Uo=R1+R2*R3u最大值的表達R3R2圖8-41圖8-3(5)串聯(lián)穩(wěn)壓電源電路、,R1R2R3式為Uo=23UZoR3(6)在變壓器二次側電壓和負載電阻相同的情況下，橋式整流電路的輸出電流是半波整流電路輸出電流的2倍。(7)若U2為電源變壓器二次側電壓的有效值，則半波整流電容濾波電路的輸出電壓為_U2_；全波整流電容濾波電路在空載時的輸出電壓為J2U,。2-、習題8-4試畫出線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路的組成框圖，并從反饋角度分析其工

26、作原理及影響穩(wěn)壓性能的主要因素。串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路穩(wěn)定輸出電壓是利用了電壓負反饋穩(wěn)定輸出電壓的基本原理。當輸入電壓Ui增加(或負載電流Io增大)時，導致輸出電壓 Uo增加，隨之反 饋電壓Uf= UoR= Fu Uo也增加(Fu為反饋系R1 R2數)。Uf與基準電壓 Uref相比較，其差值電壓經比較放 大器放大后使uB和Ic減小，調整管T的c 極間的電壓UiR ： 基。； 準¥ ；電壓.1_iR1。I比較放大調 整U REF(I取 樣R2題8-4圖串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的原理電路Uo,RL精品文檔圖8-42題8-5圖Uce增大，使Uo下降，從而維持Uo基本恒定。同理，當輸入電壓Ui減小(或負載

27、電流Io減小)時,也將使輸出電壓基本保持不變。8-5如圖8-42所示電路為全波整流電路，變壓器二次側電壓有效值為2U2。(1)畫出U2、iD1、iD2和uo的波形；(2)求出輸出電壓uo的平均值Uo和輸出電流Io的表達式；(3)二極管的平均電流ID和所承受的最大反向電壓URM的表達式。解：(1)各處波形如題8-5解圖所示(2)Uo-0.9U2Uo0.9U2Rl一Rl（3）Id=Io=0.4522RlUrm=2©8-6全波整流電路如圖8-3(a)所示，變壓器一次側接220V交流電壓，(1)變壓器二次側交流電壓為15V,負載電阻為750。試求輸出直流電壓U。、直流輸出電流I。、整流二極管

28、平均整流電流Id和二極管最大反向峰值電壓Urm;(2)若要求輸出直流電壓為5V,試確定電源變壓器二次側電壓U2和一次側與二次側線圈的匝數比。解：（1） Uo =0.9U2 =0.9父15 =13.5VoUo13.575"=0.18A11I d = I。= 0.18 =0.09A22URm = J2U215-21.21V+Uo1（2）若要求輸出直流電壓為5V,則Uo 5U2 =5.56 V0.9 0.9圖8-43題8-7圖一次側與二次側線圈的匝數比為2205.56=408-7電路如圖8-43所示，變壓器一次側接220V交流電壓。(1)標出Uo1和Uo2對地的極性。Uo1和Uo2的波形是

29、全波整流還是半波整流？(2)若U21 =U22 =20 V ,計算出uo1和uo2的平均值。(3)若U21=18V,U22=22V,畫出U0和U02的波形,并求出U01和Uo2 的平均值。解：(1 )如圖所示，Uo1和Uo2的波形都是全波整流；(2)若 U21 =U 22 =20 V ,則Uo1 =Uo2 =0.9U21 =0.9 20 =18V 若U21=18V, U22=22V,其u01和u02的波形如題87解圖所示Uo1 =Uo2 =0.45U210.45U22 =0.45 18 0.45 22 = 18VRl2M2題8-7解圖8-8如圖8-3(a)所示橋式整流電路所示，已知變壓器二次側

30、電壓U2 =100V,負載電阻Rl = 2 kQ。忽略二極管的正向壓降和反向電流。(1)求負載電阻Rl兩端的電壓平均值Uo和電流平均值Io；(2)求二極管中的平均電流Id和各管承受的最高反向電壓Urm；(3)若有某只二極管接反、短路或斷開，將會出現何種情況?精品文檔解：Uo=0.9U2=0.9100=90VRl902 103=45mA精品文檔,1,1”“(2)Id=Io=45=22.5mA22URM=W2U2=2100-141.4V(3)若有某只二極管接反、短路，則會將變壓器二次側被短路；若有某只二極管斷開，則成為單相半波整流。8-9在如圖8-5(a)所示橋式整流電路中，已知輸出電壓平均值Uo

31、=15V,負載電流平均值Io=100mA。(1)求變壓器二次側電壓有效值U2；(2)設電網電壓波動范圍為220(1±0%)V,在選擇二極管的參數時，其最大整流平均電流If和最高反向電壓Urm的下限值約為多少？解：(1)橋式整流電容濾波電路的輸出為Uo=1.2U2，則Uo15_U212.5V1.21.2(2)為了使整流二極管能安全工作，通常應大于輸出平均電流的(23)倍，即If-(23)Io-(200300)mA對于單相橋式整流電路而言，無論有無濾波電容，二極管的最高反向工作電壓都是J2U2,實際應用中常選Urm之2U2m的整流二極管，即URM-2U2m(110%)=2212.5(11

32、0%)=38.89Vo1Vfa + %小口坨如4oXXo -圖8-44題8-10圖8-10如圖8-44所示電路，已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為5V,最小穩(wěn)定電流為5mA,允許耗散功率為300mW;輸入電壓為2025V,Ri=300Q。(1)為保證空載時穩(wěn)壓管能夠安全工作，R2應選多大？(2)當R2按上述原則選定后，負載電阻允許的變化范圍是多少?解：穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)壓電流為I ZMPzm 300 10-3U7二 5=60 mA(1)由題意有I R1 min20 -5二50 mA , 0.3kQI R1 max25-50.3 kQ=66.667 mA當Ui=25V,IzM=60mA時，IR2=66.6676

33、0=6.667mA5V因此，為保證空載時穩(wěn)壓管能夠安全工作，R2=75006.667mA(2)當R2取750時，負載電阻的選擇應使穩(wěn)壓管的電流為IZMIZ-IZmin為了滿足IZ=IR-IR-ILILmax=IR1min-IR2-IZmin=50-6.67-5=38.33mARLmin=工=130QILmax38.3310RLmax:-8-11在圖8-45所示穩(wěn)壓電路中，已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓Uz為6V,最小穩(wěn)定電流IZmin=5mA,最大穩(wěn)定電流IZM=40mA;輸入電壓UI為15V,波動范圍為±0%;限流電阻R=200QO(1)電路是否能空載？為什么?(2)作為穩(wěn)壓電路的指標，負載

34、電流IL的范圍為多少?解：(1)當空載時，其穩(wěn)壓管的電流為I Z maxU J5 15 10%6=52.5mA . Izm0.2kQ故負載不能開路。題8-11圖根據IzminI L maxU Imin 一 U Z .:- IRU Imin -Uz _ IL max ,負載電流的最大值根據I ZmaxRUImax UzRDzmin = 32.5mA-ILmin ,負載電流的最小值I L minUImax -UzR-ID max =12.5mA d Z 11 iax所以，負載電流的范圍為12.532.5mA。8-12具有整流濾波和比較放大器的穩(wěn)壓 電路如圖8-46所示。題8-12圖Ti、T2各起什

35、么(1)分析電路中各個元件的作用，從反饋放大電路的角度來看哪個是輸入量?作用？反饋是如何形成的?(2)若 U p = 24 V ,穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓 U z =5.3V ,晶體管 U be = 0.7V U ces = 1V , R3= R4=Rw=1k Q, 試計算Uo的可調范圍。(3)試問變壓器二次側電壓的有效值U2大約是多少？若 R3改為2 kQ,調節(jié)Rw時能輸出的Uo最大值是多少?解：(1)由DiD4構成橋式整流電路；由 Ci構成電容濾波電路；Ti構成調整電路;R3,Rw與R4組成反饋網絡用來反映輸出電壓的變化(取樣)；Dz和R2構成基準穩(wěn)壓電路；從反饋放大電路來看，T2管的輸出為 Ti輸

36、入量，Ti構成電壓反饋，穩(wěn)定輸出電壓，T2構成誤差放大。輸出電壓的變化量由反饋網絡 R3 電壓降，從而達到穩(wěn)定輸出電壓Rw與R4取樣后，經放大管T2放大后去控制調整管 Uo的目的。Ti的ce極間的(2)由于在深度負反饋情況下,UnR3R4RwR3R4RwU o U Z R4Rw若Rw的滑動端在最下端時，其輸出電壓最大，即Uomax ： UzR3 & J.3 山二 15.9VR4若Rw的滑動端在最上端時，其輸出電壓最小，即Uomin ： UzR R4 R 11134- =5.3 = 7.95VR4Rw故Uo的可調范圍為7.95V15.9 V 。由于U pU2二24 VUp1.2 1.2,

37、而U P = 1.2U2 ,故變壓器二次側電壓的有效值U 2為24二20V若R3改為2kQ,調節(jié)Rw時能輸出的Uo最大值Uomax : UzR3R4RwR42 11-5.3 = 21.2V18-13圖8-47所示電路中,Uz =6V,放大系數(1)片80。求輸出電壓(2)出電流I當 Uo=15V解：(1)由于UF為可變電阻器滑動觸頭下面的電阻。則Uo的調節(jié)范圍;Rl=150 時,R2RwUR1R2Rw精品文檔UzRiR2RwR2Rw當RW=0時，輸出電壓最大，為RiR2Rw215UomaxUZ-2w=6二48VR21當R'w=Rw=5ka時，輸出電壓最小，為U ominR1R2Rw21

38、5R2RwUz2w=6=8V故輸出電壓Uo的調節(jié)范圍為(848)V。(2)當 U0=15V . oUIo,Rl=15015時，輸出電流為Rl150= 0.1A題8-15圖采樣支路的電流為I1Uo15R1R2Rw3 = 1.875mA(2 15) 10故三極管發(fā)射極電流Ie忠I。=0.1A,則比較放大器的輸出電流即三極管基極電流為,Ie100mAI=1.25mA808-14采用橋式整流電容濾波電路和集成穩(wěn)壓器設計一個直流穩(wěn)壓電源。已知R=5500Q,要求輸出電壓Uo=+5V。(1)試確定電源變壓器二次側電壓U2和一次側與二次側線圈的匝數比；(2)確定整流二極管平均整流電流Id和二極管最大反向峰值

39、電壓Urm；(3)選擇電路中其他元器件參數，并畫出電路圖。解：(1)由于要求輸出電壓Uo=+5V,故若采用三端集成穩(wěn)壓器，則其最小輸入輸出電壓之差為23V,則取濾波輸出電壓為8V。若采用橋式整流電容濾波電路，則變壓器二次側電壓U2應取Uo題8-14圖6.7V。若變壓器一次側輸入為220V,則變壓器的匝數比應取33;(2)由于輸出最大電流為1A,則整流二極管平均整流電流Id為0.5A,二極管最大反向峰值電壓URM為J2M6.7=9.5V。電路如題8-14圖所示，其中二極管選擇2CZ11A;電容C1選10F/50V;C2選擇0.33科F;C3選擇1F；C4選10F/10V；8-15全波整流電路如題8-15圖所示，變壓器一次側接220V交流電壓，若采用集成穩(wěn)壓器LM7812給精品文檔精品文檔負載RL供電。(1)試確定電源變壓器二次側電壓U2和一次側與二次側線圈的匝數比；(2)若Rl=50300Q,求輸出直流電壓Uo、輸出直流電流I。、整流二極管平均整流電流Id