直流稳压电路复习及习题问题详解

第7章直流稳压电源7.1 本章主要知识点7.1.1 整流电路整流电路的作用是将交流电（正弦或非正弦）变换为单方向脉动的直流电，完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的核心元件。

常用整流电路如表7.1所示，应重点掌握单相桥式整流电路。

整流电路研究的主要问题是输出电压的波形以及输出电压的平均值U o（即输出电压的直流分量大小），均列于表7.1中。

表中还列出了各种整流电路的二极管中流过的电流平均值I D和二极管承受的最高反向电压U DRM，它们是选择二极管的主要技术参数。

变压器副边电流的有效值I2是选择整流变压器的主要指标之一。

分析整流电路工作原理的依据是看哪个二极管承受正向电压，三相桥式整流电路是看哪个二极管阳极电位最高或阴极电位最低，决定其是否导通。

分析时二极管的正向压降及反向电流均可忽略不计，即可将二极管视作理想的单向导电元件。

表7.1 各种整流电路性能比较表7.1.2 滤波电路滤波电路的作用是减小整流输出电压的脉动程度，滤波通常是利用电容或电感的能量存储功能来实现的。

最简单的滤波电路是电容滤波电路，滤波电容C 与负载电阻R L 并联，其特点是： （1）输出电压的脉动大为减小，并且电压较高。

半波整流：2o U U =全波整流：2o 2.1U U =（2）输出电压在负载变化时波动较大，只适用于负载较轻且变化不大的场合，一般要求时间常数满足：C R L =τ≥2)5~3(T（3）二极管导通时间缩短，电流峰值大，容易损坏二极管。

（4）单相半波整流时二极管承受的最高反向电压增大一倍，为：2DRM 22U U =除了电容滤波电路以外，还有电感滤波电路以及由电容和电感或电阻组成的LC 、CLC π型、CRC π型等复合滤波电路。

电感滤波电路的输出电压较低，一般2o 9.0U U =，峰值电流很小，输出特性较平坦，负载改变时，对输出电压的影响也较小，适用于负载电压较低、电流较大以及负载变化较大的场合，缺点是制作复杂、体积大、笨重，且存在电磁干扰。

LC 和CLC π型滤波电路适用于负载电流较大，要求输出电压脉动较小的场合。

负载较轻时常采用CRC π型滤波电路。

7.1.3 直流稳压电路直流稳压电路的作用是将不稳定的直流电压变换成稳定且可调的直流电压的电路，完成这一任务的是稳压管的稳压作用或在电路中引入电压负反馈。

1并联型线性稳压电路并联型线性稳压电路是将稳压管与负载电阻并联，稳压管工作在反向击穿区，可在一定的条件下使输出电压基本不变，从而起到稳定电压的作用，如图7.1所示。

oo图7.1 并联型直流稳压电路稳压过程：选择稳压管选择：oi omax ZM o)3~2()3~5.1(U U I I U U Z === 限流电阻选择：omaxZ Ziminomin ZM Z imax I I U U R I I U U --<<-- 2．串联型线性稳压电路串联型直流稳压电路的基本原理图如图7.2所示。

整个电路由4部分组成：（1）取样环节。

由R 1、R P 、R 2组成的分压电路构成。

它将输出电压U o 分出一部分作为取样电压U f ，送到比较放大环节。

（2）基准电压。

由稳压二极管VD Z 和电阻R 3构成的稳压电路组成。

它为电路提供一个稳定的基准电压U Z ，作为调整、比较的标准。

（3）比较放大环节。

由V 2和R 4构成的直流放大电路组成。

其作用是将取样电压U f 与基准电压U Z 之差放大后去控制调整管V 1。

（4）调整环节。

由工作在线性放大区的功率管V l 组成。

V l 的基极电流I B1受比较放大电路输出的控制，它的改变又可使集电极电流I C1和集、射电压U CEl 改变，从而达到自动调整稳定输出电压的目的。

I oo图7.2 串联型稳压电路 稳压过程：输出电压：Z U R R R U bba o +=用电位器R P 即可调节输出电压U o 的大小，但U o 必定大于或等于U Z 。

3．线性集成稳压器三端稳压器有W78××和W79××两种系列，如图7.3所示，其中电容C 1用以抵消较长线路的电感效应，防止产生自激振荡，电容C 2用以减小电路的高频噪声，C 1一般取0.1～1μF ，C 2取1μF 。

W78××系列输出正电压，W79××系列输出负电压，输出电压有5V 、6V 、8V 、9V 、10V 、12V 、15V 、18V 、24V 等多种，输出电流可达1A 、2A 等多种，最高输入电压为35V ，输入电压与输出电压之差最小为2～3V ，输出电压变化率为0.1％～0.2％。

o o（a ）输出固定正电压的电路 （b ）输出固定负电压的电路图 7.3 三端稳压器基本接线图3.4．开关稳压电路开关型稳压电路具有效率高、体积小、重量轻、对电网电压的要求不高等优点，其缺点是调整管的控制电路比较复杂，并且输出电压中纹波和噪声成分较大。

7.2 习题解答7-1 有一单相桥式整流电路，已知变压器副绕组电压为100V ，负载电阻为2k Ω,忽略二极管的正向电阻和反向电流。

试求：(1)负载电阻R L 两端电压的平均值U o 及电流的平均值I L ；(2)二极管中的平均电流I D 及各管承受的最高反压U DRM 。

解： (1) V 900.9o 2==U UI L =mA R U L 45102900.932=⨯=- (2) V 14122DRM ==U U , I D =2LI =22.5mA7-2 单相桥式整流电路中，若有一个二极管相反、短接以及断开会出现什么现象？解：若一二极管极性接反，会造成副边绕组和部分二极管过流以至被烧毁；若一二极管开路，此时全波整流变成半波整流；若一二极管被短路，此时变压器副边线圈可能烧毁。

分析：对于单相桥式整流电路桥式全波整流电路的各种故障及现象(1)二极管D 1开路、未接通，此时全波整流变成半波整流。

u 2正半周的波形无法送到R L 上。

(2)二极管D l 被短路，此时二极管D 2和变压器副边线圈可能烧毁。

(3)二极管D 1极性接反，这样在u 2负半周时，变压器副边输出直接加在两个导通的二极管Dl 、D2上，造成副边绕组和二极管D 1、D 2过流以至被烧毁。

(4)二极管D 1、D 2极性都接反，此时正常的整流通路均被切断，电路无输出，u o 为0。

(5)二极管D 1开路，D 2被短路，此时全波整流变成半波整流，u 2负半周时输出负载R L 上有整流后的波形。

7-3 图7-21电路中，二极管为理想元件，u 1为正弦交流电压，已知交流电压表V 1的读数为100V ，负载电阻R L = 1k Ω，求开关S 断开和闭合时直流电压表V 2和电流表A 的读数。

（设各电压表的内阻为无穷大，电流表的内阻为零）图7-21 题7-3图解： 开关S 断开，电路为半波整流电路电压表(V2)的读数为V 4545.0o 2==U U ，电流表(A)的读数为LL R U I 245.0==45mA 。

开关S 闭合，单路是单向全波整流电路电压表(V2)的读数为V 909.0o 2==U U ，电流表(A)的读数为LL R U I 29.0==90mA 。

7-4 整流电路见图7-22，二极管为理想元件，它能提供两种整流电压。

已知变压器二次电压有效值V 8021=U ，V 202322==U U ，负载电阻Ω=k 51L R ，Ω=k 502L R 。

试求：(1) 通过两个负载的平均电流1o I 和 2o I ；(2) 每个二极管承受的最高反向电压 。

图7-22 题7-4图解：图P8－3所示整流电路可分作两部分：次级线圈21U 、22U (80 +20)V 、V D 1、 R L1构成一个半波整流电路；两段22U 、23U 20V 线圈、V D 2、V D 3、R L2构成一个全波整流电路。

(1) mA 36.01050209.0mA 910510045.032O 31O -=⨯⨯-==⨯⨯=I I (2) V 1411002)(22221DRM1=⨯=+=U U U ,V 56.5620222222DRM3DRM2=⨯===U U U分析：做本题的时候应该注意整流电路电流的方向和二极管箭头的方向一致，O2I 的实际方向和参考方向相反，所以是负值。

7-5 电路见图7-23，已知变压器二次边电压V 314sin 2202t u =，滤波电容μF 500=C ，负载电阻Ω=50L R ，试 求：(1) 当开关S 断开时，输出电压平均值, 二极管所承受的最高反向电压；(2) 当开关S 闭合时，输出电压平均值, 流过二极管的电流平均值。

图7-23 题7-5图解: (1) 当开关S 断开时;电路为单相全波整流电路不带有滤波环节，V 189.020==U U ;V 28.2822==U U DRM(2) 当开关S 闭合时;电路为单相全波整流电路带有滤波环节,V 242.120==U U ;mA 4.250245.05.0D ===L I I 7-6 整流滤波稳压电路见图7-24，已知V 30I =U ，V 12o =U ，Ω=k 2R ，Ω=k 4L R ，稳压管的稳定电流m A 5zmin =I 与mA 18zmax =I 试求：(1) 通过负载和稳压管的电流 ；(2) 变压器二次电压的有效值；(3) 通过二极管的平均电流和二极管承受的最高反向电压。

图7-24 题7-6图解： (1) mA R U I L L 31041230R =⨯==，0330129210I R U U I mA R --===⨯,R 6mA Z RL I I I =-= (2)因为电容的滤波作用 22.1U U I = 所以 V U 252.1/302==。

(3) D R 0.5 1.5mA I I ==，V 35.3522DRM ==U U7-7 串联型稳压电路见图7-25，稳压管VS 的稳定电压为5.3V ，电阻R 1=R 2=200Ω，晶体管的U BE =0.7V 。

(1) 试说明电路的如下4个部分分别由哪些元器件构成：调整管、放大环节、基准环节、取样环节；(2) 当R P 的滑动端在最下端时，U o =15V ，求R P 的值；(3) 当R P 的滑动端移至最上端时，问U o =？图7-25 题7-7图解：⑴ 所示为一完整的整流、滤波、稳压电路。

其中的串联式稳压电路包含：调整管、基准电压、取样环节、放大环节四部分。

它们分别由下列元器件构成：调整管由三极管V 1构成。

基准电压由电阻R 和稳压管组成。

取样环节由电阻R 1、R 2和电位器R P 组成。

放大环节由三极管V 2和电阻R C2组成。