直流稳压电源知识题解答

第六章习题参考答案6-1 在图6-23中，已知直流电压表V 2的读数为90V ，负载电阻Ω100=L R ，二极 管的正向压降忽略不计。

试求：①直流电流表A 的读数；②交流电压表V 1的读数；③变压器二次侧电流有效值。

图6-23 习题6-1图解 1）直流电流表A 的读数 A 9.0100902===L A R U I 2）交流电压表1V 的读数 V 20045.09045.021===U U 3）变压器二次侧电流有效值 A 245.0==A II6-2 图6-24为变压器二次侧绕组有中心抽头的单相整流电路，二次侧电压有效值为U ，试分析：1）标出负载电阻L R 上电压o u 和滤波电容C 的极性;2）分别画出无滤波电容和有滤波电容两种情况下o u 的波形。

整流电压平均值o U 与变压器二次侧电压有效值U 的数值关系如何？3）有无滤波电容两种情况下,二极管上所承受的最高反向电压DRM U 各为多大? 4）如果二极管VD 2虚焊；极性接反；过载损坏造成短路，电路会出现什么问题? 5）如果变压器二次侧中心抽头虚焊；输出端短路两种情况下电路又会出现什么问题?图6-24 习题6-2图解 1）负载电阻L R 上电压o u 和滤波电容C 的极性如题6-2解图（a ）所示。

2）无滤波电容和有滤波电容两种情况下o u 的波形分别如题6-2解图（b ）和题6-2图4－2 题4－2图解图（c ）所示。

无滤波电容时 U U o 9.0= 有滤波电容时 U U o 2.1=3）有无滤波电容两种情况下，二极管上所承受的最高反向电压皆为U U DRM 22=。

4）二极管V 2虚焊时相当于开路，电路变为单相半波整流电路，输出电压将降为原来的一半。

极性接反和过载损坏造成短路时，在输入电压正半周，1V 、2V 通路导通，由于二极管正向电阻很小，产生很大电流，将造成电源、变压器和二极管烧毁。

5）变压器二次侧中心抽头虚焊时相当于断路，无论是u 的正半周还是u 的负半周都不会构成电流的通路，因此负载电阻没有电压输出。

输出端短路时，由于二极管电阻很小，会产生很大电流，使电源、变压器和二极管烧毁。

6-3 图6-25电路中，已知Ωk 5=1L R ，Ωk 3.0=2L R ，其他参数已标在图中。

试求：①VD 1、VD 2、VD 3各组成何种整流电路?②计算1o U 、2o U ，及流过三只二极管电流的平均值各是多大?③选择三只二极管的型号。

解 1）1V 单相半波整流电路；2V 、3V 组成单相桥式整流电路。

2） V 45)1090(45.01-=+⨯-=o UV 9109.02=⨯=o UmA 95451==V I mA 303.0932===V V I I 图6-25 习题6-3图3）1V 反向电压最大值V 1411002=⨯=DRM U2V 、3V 反向电压最大值题6-2解图（b ）题6-2解图（c ）V 2.281022=⨯=DRM U选择二极管型号时，考虑留有充分余量应选二极管的最大整流电流V oM I I 2≥，最 高反向工作电压DRM RM U U 2≥。

所以1V 选择2CZ12D ，2V 和3V 选择2CZ11A 。

6-4 在图6-2a 的单相桥式整流电路中，已知变压器二次侧电压有效值V 100=U ，Ωk 1=L R ，试求o U 、o I ，并选择整流二极管型号。

解 输出电压 V 901009.09.0=⨯==U U o输出电流平均值 mA 90190===L o o R U I 流过整流二极管电流的平均值 mA 4521==o DF I I 整流二极管承受最高反向电压 V 1411002=⨯=DRM U考虑留有充分余量 m A 902=≥V oM I IV 2822=≥DRM RM U U整流二极管型号可选择2CZ11C 。

6-5 某电阻性负载，要求直流电压60V ，电流20A ，现采用单相半波可控整流电路， 直接由220V 交流电网供电，试计算晶闸管的导通角、电流的有效值，并选用晶闸管。

解 单相半波可控整流电路输出电压U U o 2cos 145.0α+= 所以 21.0122045.0120145.02cos =-⨯=-=U U o α 导通角10278180180=-=-=αθΩ===33060o o L I U R 电流有效值 A 7.582sin 21=-+=παπαπLR U I 流过晶体管电流的平均值 A 1021==o DF I I晶体管承受反向电压峰值 V 3102202=⨯=DRM U考虑留有充分余量 A 202=≥DF F I IV 6202=≥DRM RM U U晶体管选择为KP20。

6-6 单相半波可控整流电路，负载电阻Ω10=L R ，直接由220V 交流电网供电，控制角°60=α，试计算输出电压、电流的平均值，并选择晶体管。

解 V 25.7422025.0145.02cos 145.0=⨯+⨯=+=U U o α A 425.71025.74===L o o R U I 流过晶体管电流的平均值 A 7.321==o DF I I晶体管承受正反向电压峰值 V 3102202=⨯==RM FM U U考虑留有充分余量 A 4.72=≥DF F I IV 6202=≥RM DRM U UV 6202=≥FM DFM U U晶体管可选择为KP10。

6-7有一电阻负载，它需可调直流电压V 60~0=o U ，电流A 10~0=o I ，现采用单相半控桥式整流电路，试计算变压器二次侧电压，并选用整流元件。

如果不用变压器，输入接220V 交流电网，试选用整流元件。

解 设晶闸管导通角 °180=θ(°0=α)时，180=o U V ，A 6=o I 。

交流电压有效值 V 67V 9.0609.0===o U U 实际上还应考虑电网电压的波动，管压降以及导通角一般达不到°180(—般只是°170~°160)等因素，交流电压要比计算值适当加大10％左右，实际选74=U V 。

晶闸管承受的最高正、反向电压和二极管承受的最高反向电压都为V 0417441.12=⨯===U U U RM FM考虑留有充分余量，通常根据下式选取晶闸管的FRM U 和RRM UFM FRM U U 2≥ RM RRM U U 2≥本题 V 082V 1042=⨯==RRM FRM U U 流过晶闸管和二极管的平均电流A 5A 21021===o oT I I 考虑留有充分余量应选晶闸管的正向平均电流A 102=≥oT F I I根据以上计算选用晶闸管KP10两只，二极管2CZ11C 两只。

输入接220V 交流电网，此时晶闸管承受的最高正、反向电压和二极管承受的最高反向电压都为310V =V 220×41.1=2==U U U RM FM620V V 3102=⨯==RRM FRM U U所以可选用晶闸管KP10两只，二极管2CZ11G 两只。

6-8 试分析图6-26所示可控整流电路的工作情况，控制 角α的变化范围，输出电压平均值的计算公式。

图6-26 习题6-8图题6－8解图解 设电源变压器二次侧电压t U u ωsin 2=（V ），波形题6－8解图 (a)所示。

如果控制极未加触发电压，晶闸管在电压u 的正、负半周内均不导通。

在输入交流电压u 的正半周内某一时刻t 1(αω=t )给控制极加上触发脉冲，题6－8解图（b ）所示，晶闸管道通，忽略管压降，电压u 全部加在负载电阻L R 上，负载上电压电流波形如题6－8解图（c ）所示。

在电压u 的负半周时某一时刻t 2(απω+=2t )给控制极加上触发脉冲，如题6－8解图（b ）所示，晶闸管道通，电压u 全部加在负载电阻L R 上，负载上电压电流波形题6－8解图（c ）所示。

控制角α的变化范围为π~0；输出电压平均值U t d t U U 2cos 19.0)(sin 210αωωππα+==⎰ 6-9 已知交流电源电压为220V ，频率f ＝50Hz ，负载要求输出电压平均值为20V ，输出电流平均值为50mA ，试设计单相桥式整流电容滤波电路，求变压器的变比及容量，并选择整流、滤波元件。

解 U U o 2.1= 变压器副边电压有效值 V 71V 2.1202.1===o U U 流过二极管电流平均值 25mA 502121=⨯==o DFI I 二极管承受最高反向电压 V 42V 1722=⨯==U U DRM选用四只2CZ11A 二极管。

根据 2)5~3(≥TC R L 0.02s =s 501=1=f T 取 2×5=TC R L所以 μF 12510502005.0253=⨯=⨯=-LR T C选容量μF 125，耐压50V 的极性电容。

6-10 在图6-9中，滤波电容F μ100=C ，交流电源频率f ＝50HZ ，Ωk 1=L R ，要求输出电压平均值V 10=o U ，问：1）变压器二次侧电压?=U2）该电路工作过程中，若L R 增大，o U 是增大还是减小?二极管的导通角是增大还是减小?解 1）变压器二次侧电压 V 3.82.1102.1===o U U 2）若L R 增大，电容放电时间常数L R C 变大，按指数规律放电减慢，导通角增大，输出电压平均值o U 增大。

6-11整 流 滤 波 电 路 如 图 6-27所 示，二 极 管 是 理 想 元 件，电 容 F 500C μ=，负 载 电 阻Ω=k 5L R ， 开 关 S 1闭 合、S 2 断 开 时，直 流 电 压 表 )V (的 读 数 为 V 4.141，求：1） 开 关 S 1 闭 合、S 2 断 开时， 直 流 电 流 表 )A (的 读 数 ;2） 开 关 S 1 断 开、S 2 闭 合 时， 直 流 电 流 表 )A (的 读 数 。

(设 电 流 表 内 阻 为 零， 电 压 表 内 阻 为 无 穷 大 )。

3）两个开关均闭合u 1-+图6-27 题6-11图解 开 关 S 1闭 合、S 2 断 开 时，直 流 电 压 表 )V (的 读 数 应为V 4.14122==U U o 则 V 1002=U1）开 关 S 1 闭 合、S 2 断 开时， 直 流 电 流 表 )A (的 读 数 为0； 2） 开 关 S 1 断 开、S 2 闭 合 时， V 909.02==U U o直 流 电 流 表 )A (的 读 数 为 mA 18590==I 。

3）两个开关均闭合时 V 1202.12==U U o 。

直 流 电 流 表 )A (的 读 数 为 mA 245120==I 。