第9章_直流稳压电源习题解答

第9章 直流稳压电源习题解答1．如图9.34所示，已知Ω=80L R ，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 V 1 的读数。

二极管的正向压降忽略不计。

图 9.34 习题1图解：图9.34所示为单相半波整流电路。

（1）直流电流表的电流即通过二极管的电流，也是通过负载的电流A R U I Lo o 38.180110≈==为计算方便，调整一下计算顺序。

（2）交流电压表的读数V U U o 4.24445.011045.01≈==（3）整流电流的最大值 A R U R U I LLOM OM 3.4804.244221≈⨯===2．电路参数如图9.35所示，图中标出了变压器副边电压有效值和负载电阻值，若忽略二极管的正向压降和变压器内阻，试求： （1）负载1L R 、2L R 两端的电压1L U 、2L U和电流1L I 、2L I （平均值）；（2）通过整流二极管1D 、2D 、3D 的平均电流和二极管承受的最大反向电压。

D图9.35 习题2图解：在图9.35中，含有两个整流电路。

（1）负载上电压和电流的平均值①变压器副边（90+10）V ，二极管D 1和负载R L1，构成了单相半波整流电路。

V U L 45)1090(45.01=+=mA R UI L L L 5.41010453111=⨯==②变压器副边（10+10）V （中间有抽头），二极管D 2、D 3和负载R L2，构成了单相全波整流电路。

V U L 9109.02=⨯=mA R U I L L L 901009222===（2）二极管的平均电流和最大反向电压 ①单相半波整流mA I I L D 5.411==V URM 141)1090(21≈+=②单相全波整流mA I I I L D D 45902121232=⨯===V U U RM RM2.28102232≈⨯==3．图9.36所示为一高输入阻抗交流电压表电路，设A 、D 都为理想器件，被测电压t U u i i ωsin 2=。

（1）当i u 瞬时极性为正时，标出流出表头M 的电流的方向，说明哪几个二极管导通；（2）写出流过表头M 电流的平均值的表达式；（3）表头的满刻度电流为100μA ，要求当V 1=i U 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 应如何改变？图9.36 习题3图解：（1）i u 瞬时极性为正时，->u u o ，电流方向是由输出流向输入，D 3、D 1导通，表头M 上的电流是由A 流向B 。

（2）电流平均值：⎰=TM dt t i TI 0)(1由于电桥实现了全波整流，)(t i 周期为)(t u i 的21，因此⎰=ππ)(1dt t i I AB M由于i u u u ==-+ ，于是 Rt u t i i AB )()(=故 RU t d RtU dt Rt u I ii i M 9.0)(sin 21)(1===⎰⎰ππωωππ（3）A I M μ100=时，V U i 1= 故 Ω=⨯⨯==-k I U R Mi 91010019.09.06（4）改为直流电流表，则 R U I I M =所以 Ω=⨯==-k I U R MI 1010100164．图9.37所示为二倍压整流电路，U U O 22=，试分析之，并标出O U 的极性。

O +图9.37 习题4图解：在图9.37所示二倍压整流电路中，电容C 1和C 2的作用是积累充电电荷。

（1）电源电压正半周时，电压加在电容C 1和二极管D 1的串联电路上，形成通路（D 1导通，D 2截止），向C 1充电，电压可充至U U m 2=，极性如图所示。

（2）电源电压负半周时，C 1上电压与电源电压相加，向C 2充电（D 2导通，D 1截止），C 2上电压可充至U U m 222=。

C 2上电压就是R L 上电压，即U U o 22=，极性如图所示。

5．桥式整流电容滤波电路如图9.38所示，已知交流电频率为50Hz ，负载电阻Ω=120L R ，直流输出电压V 30=O U 。

试求：（1）负载上的直流电流；（2）二极管的整流电流和最大反向电压；（3）选择滤波电容的容量。

O−图9.38 习题5图解：（1）负载上的直流电流mA R U I LO O 25012030===（2）二极管的平均电流mA I I O D 1252502121=⨯==二极管的最大反向电压V U U U O RM 352.13022.122≈⨯=⨯==（3）选择滤波电容的容量为了得到比较平直的输出电压，可按式（9.3.1）选取滤波电容。

25T C R L ⨯=即 F fR R T C LLμ41712050252525≈⨯⨯===所以，可选用容量为F μ470的电容器。

6．图9.39所示为具有RC π型滤波器的桥式整流电路。

已知交流电压V 6=U ，若要求负载电压V 6=O U ，负载电流mA 100=O I ，试计算滤波电阻R 的值。

U O图9.39 习题6图解：整流桥将交流电压u 整流，再经电容器C 1滤波，得直流电压U IV U U I 2.762.12.1=⨯==电压U I 经R 和R L 分压（C 1和C 2均可看作开路），R 上电压为V U U U O I R 2.162.7=-=-=所以 Ω=⨯==-12101002.13OR I U R7．并联稳压电路如图9.40所示，已知稳压管Z D 的稳定电压V 6=Z U ，V 18=I U ，F 1000μ=C ，Ω=k 1R ，Ω=k 1L R 。

（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2U 、输出电压O U 的值；（3）若稳压管Z D 的动态电阻Ω=20Z r ，求稳压电路的内阻o R 及I O U U ∆∆的值；（4）将电容器C 断开，试画出I u 、O u 及电阻R 两端电压R u 的波形。

R Lu I /u O /u R /22=U图 9.40 习题7图 图解习题7解：（1）稳压管D Z 接反使U O 降至0.7V ；限流电阻R 短路，L Z R r <<，I R 电流过大，使I Z 电流超过允许值，从而烧坏稳压管。

（2）V 6==Z O U U ，根据式（9.3.2），取V 152.1182.12===I U U（3）Ω=20Z r ，Ω=k 1R ，稳压电路内阻Ω=≈=20//Z Z o r R r R一般Z L r R >>，由Ω=k 1L R ，有02.0102020////≈=+≈+=∆∆ZZ LZ L Z IO r R r R r R R r U U（4）电容器C 断开，I u 、O u 和R u 波形如图解习题7所示，其中R O I u u u +=。

8．如何连接图9.41中的各个元器件以及接“地”符号才能得到对“地”为V 15±的直流稳压电源，并写出其导通路径。

DD15V15V图 9.41 习题8图解：在图9.41中，变压器副边和各个元器件的连接，如图解习题8所示。

图中C1=C2=C，R1=R2=R，D Z1=D Z2=D Z。

15V图解习题8在图解习题8中，以公共地线为界，可分为上、下两个独立的整流、滤波和稳压电路，上边输出电压为+15V，下边输出电压为-15V。

两个独立整流、滤波与稳压电路的路径：①变压器副边电压为正半周时：A、B和Aʹ电位极性如图解9.8所示。

整流桥D1和D3导通，构成两个通路：上通路的路径为使下通路的路径看起来清晰，我们逆着电流方向看，便也有和上通路一样的路径。

下通路的路径②变压器副边电压为负半周时：A、B和Aʹ电位极性与正半周时相反，整流桥D2和D4导通，构成上、下两个通路，整流桥电流流出方向不变。

通路的路径也可按上述方法画出。

9．串联式稳压电路如图9.42所示。

（1）改正电路中的错误，使之能正常工作。

要求不得改变IU和OU的极性；（2）若已知：V6=ZU，V30=IU，Ω=k21R，Ω=k12R，Ω=k23R，调整管T的电流放大系数50=β，试求输出电压OU的调节范围；（3）当V15=OU，Ω=150LR时，试求调整管T的管耗和运算放大器的输出电流。

OO图 9.42 习题9图 图解习题9解：（1）图9.42中有三处错误，应将调整管的集电极和发射极对换位置、运算放大器的两个输入端对换以及稳压二极管的接法换向，改正后的电路如图解习题9所示。

（2）输出电压的调节范围由式（9.4.1）可知 Z O U R R R U ⎪⎪⎭⎫⎝⎛''+'+=1211 当01='R 时， V U U Z O 6==当11R R ='时， V U R R U Z O 1863121=⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+= 所以，输出电压可调节的范围是6~18V 。

（3）运算放大器的输出电流和调整管的管耗mAmA A mA mA R U R R U R U U I L O O ZO E 5.109)10055.4(1501512152615213=++=+++-=+++-=运算放大器的输出电流就是调整管的基极电流，即mA I I E B 15.25015.1091=+=+=β调整管的管耗为WmW I U UI U P BO IC CE C 61.15.161215.250)1530()(==⨯⨯-=-==β10．如图9.43所示电路，试求输出电压O U 的可调范围是多大？图 9.43 习题10图解：稳压器的输出电压为 V U XX5=运算放大器反相输入端的电位为XXO UR R R U U 433+-=-运算放大器同相输入端的电位为O PU R R R R R U ++'+=+2122式中2R '为电位器P R 滑动端以下的部分电阻。

由于运算放大器+-=U U ，即XXO UR R R U 433+-O PU R R R R R ++'+=212255.25.25.2⨯+-O U O U R 5.25.15.05.22++'+=整理得2225.11R U O '+=当02='R 时 V U O 625.5225.11== 当Ω='k R 5.12时 V U O 5.225.1225.11=-=所以，O U 的可调范围是5.625V~22.5V 。

11．可调恒流源电路如图9.44所示。

（1）当V 2.1==REF I U U ，R 从Ω120~8.0改变时，恒流电流O I 的变化范围如何？；（2）当L R 用待充电电池代替，若mA 50恒流充电，充电电压V 5.1=E U ，求电阻?=L RΩO图 9.44 习题11图解：（1）由于0≈adj I ，所以恒流电流RV I REF O =，又因为Ω≤≤Ω1208.0R ，所以O I 的变化范围为：A A 8.02.1~1202.1 ，即 A A 5.1~01.0 。