第8章直流稳压电源习题及答案

图8.21
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第 8 章 半导体器件
8.5.2 试问在图 8.22（教材图 8.10）所示各电路中，晶体 管工作于什么状态？
图8.22
8.6.1 有一场效应晶体管，在漏源电压保持不变的情况下， 栅源电压 UGS 变化了 3 V 时，相应的漏极电流变化 2 mA，试问 该管的跨导是多少？
（2）负载电压 uO 的波形。
图8.17(a)
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第 8 章 半导体器件
8.2.8 在图 8.4 [教材 8.2.8 (a) ] 所示的单相桥式整流电容 滤波电路中，交流电源频率 f = 50 Hz，U2= 15 V，RL=300 。 试求：(1) 负载直流电压和直流电流;（2）选择整流元件和滤 波电容; (3) 电容失效（断路）和 RL 断路时的 UO 。
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第 8 章 半导体器件
8.2.4 在图8.15（a）(教材图 8.04 )所示电路中，设二
极管为理想二极管，且 ui 220 2 sint V 两个灯泡皆为
220 V ，40 W。(1) 画出 uO1 和 uO2 的波形；(2) 哪盏灯泡亮 些？为什么？
图8.15（a）
8.2.5 在单相桥式整流电路中，已知 U2 = 30 V， RL 120 ，试选择电路中的二极管。
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第 8 章 半导体器件
在输入信号 ui 的负半周期，二极管 D1 截止，D2 的状态则 取决于 ui 与 U2 的相对大小。当 ui < U2时，D2 导通，uO＝U2＝ 1 V；当 ui > U2 时，D2 截止，uO＝ ui。
可见，这是一个双向限幅电路，输出信号 uO 的波形如图 8.14（b）中实线部分所示。
8.2.2 图8.13 (a) (教材图 8.02 ) 所示电路中的二极管为理
想二极管，已知 E = 3V， ui 5sint V，试画出电压 UO 的
波形。
图8.13
【解】 uO波形如图 8.13（b）中的实线部分所示。 ui > E ＝3 V 时，二极管 D 截上，电路中无电流，uO＝E＝3 V。 ui < E＝3 V 时，二极管 D 导通，uO＝ ui 。 故该电路为单向 限幅电路。
如图 8.15（b）所示。 （2）由于灯泡 EL2 在正负半周都有电流流过，所产生的热
效应高，所以灯泡 EL2 比灯泡 EL1 亮一些。
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第 8 章 半导体器件
8.2.5 在单相桥式整流电路中，已知 U2 = 30 V， RL 120 ，试选择电路中的二极管。
【解】 UO 0.9 U2 0.9 30 V 27 V
查教材附录 Ⅲ 选 2CZ52A ( IF＝100 mA，UR＝25 V）二 极管作整流元件。
由式
RLC
(3
~
5)
T 2
，取RLC
4
T 2
C 4 1 4 1 F 133 μ F
2 f RL
2 50 300
电容耐压需大于 2 U2 21.2 V，查教材附录Ⅰ，选
C＝130 μF ，UCN ＝ 50 V的电容。 (3) 电容失效，电路相当于无电容滤波的整流电路，则负载
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第 8 章 半导体器件
8.2.4 在图8.15（a）(教材图 8.04 )所示电路中，设二
极管为理想二极管，且 ui 220 2 sint V 两个灯泡皆为
220 V ，40 W。(1) 画出 uO1 和 uO2 的波形；(2) 哪盏灯泡亮 些？为什么？
图8.15（a）
图8.15（b）
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第 8 章 半导体器件
（2）二极管如为锗二极管，设正向电压降 UD＝0.3 V，则
UF UB UD 1V 0.3 V 0.7 V
（3）二极管如为硅二极管，设正向电压降 UD＝ 0.7 V，则
UF UB UD 1V 0.7 V 0.3 V
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第 8 章 半导体器件
【解】 （1）负载直流电压
UO 1.2 U2 1.215 V 18 V
负载直流电流
IO
UO RL
18 A 0.06 300
A
图8.4
（2）二极管平均电流
ID
1 2
IO
1 0.06 2
A 0.03
A
一般取
IF 2ID 2 0.03A 0.06 A
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第 8 章 半导体器件
图8.18
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第 8 章 半导体器件
8.3.2 图 8.19（教材图 8.08）所 示稳压电路，稳压管的 UZ＝10 V， Izmax＝23 mA。试问稳压关的电流 IZ 是否超过 Izmax？若超过了怎么办？
图8.19
8.4.1 试用一个 CW7805 和一个 CW7905 三端集成稳压 器组成一个可输出±5 V的电路（电路中要包含变压器和整流
第 8 章 半导体器件
练习题
8.2.1 图 8.12 (教材 8.01) 所示电路 中的 UA= 0 V，UB= 1 V，试求下述情况 下输出端的电压 UF。 （1）二极管为理想二极管；
（2）二极管为锗二极管；
（3）二极管为硅二极管。
图8.12
8.2.2 图8.13 (a) (教材图 8.02 ) 所示电路中的二极管为理
（2）波形如图 8.17（b）所示。
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8.2.8 在图 8.4 [教材 8.2.8 (a) ] 所示的单相桥式整流电容 滤波电路中，交流电源频率 f = 50 Hz，U2= 15 V，RL=300 。 试求：(1) 负载直流电压和直流电流;（2）选择整流元件和滤 波电容; (3) 电容失效（断路）和 RL 断路时的 UO 。
（2）负载电压 uO 的波形。
图8.17（a）
图8.17（b）
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第 8 章 半导体器件
【解】( 1 ) 在 0≤ωt ＜π半个周期内，电压 a 电位最高， b点电位最低。此时二极管 D1 承受正向电压而导通，二极管 D2承受反向电压而截止，电流自 a 点经 D1 通过负载 RL 而由 O 点返回。在π≤ωt＜2π半个周期内，a 点电位最低，b 点 电位最高，此时 D1 反向截止，D2 正向导通，电流自 b 点经 D2 通过负载 RL 而由 O 点返回。可见，当电源电压交变一次，两 只二极管在正，负半周各自轮流通，从而使负载得到了单向流 动的全波脉动电流和电压。
想二极管，已知 E = 3V， ui 5sint V，试画出电压 UO 的
波形。
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第 8 章 半导体器件
8.2.3 在图 8.14（a）（教材图 8.03）所示电路中，D1 和
D2 为理想二极管，U1 = U2 = 1 V，ui 2 sint V，试画出输
出电压uo的波形。
图8.14
8.2.9 一单相桥式整流电容滤波电路，U2 = 40 V，试分 析判断如下几种情况下，电路是否发生故障？ 若有故障应该 是哪些元件损坏引起的：(1) UO = 48 V；(2) UO = 36 V； (3) UO = 56.6 V。
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第 8 章 半导体器件
8.3.1 现有两个稳压管 DZ1 和 DZ2 ，稳定电压分别是 4.5 V 和 9.5 V，正向电压降都是 0.5 V，试求图 8.18 ( 教材图8.07 ) 各 电路中的输出电压 UO 。
直流电压 UO 0.9 U2 0.915 V 13.5 V 负载 断路，则
UO 2 U2 2 15 V 21.2 V
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第 8 章 半导体器件
8.8.1 一单相桥式半控整流电路，RL 5 ，输入交流电 压 U2＝100 V，求α为 0和 60时 的输出直流电压和电流。
8.8.2 一单相桥式半控整流电路，需直流电压 100 V，现 直接由 220 V 交流电网供电，试求晶体管的控制角和导通角。
8.8.3 一单相桥式半控整流电路，要求直流输出电压UO在 40 ～90 V 的范围内可调，求输入交流电压和控制角的变 化范围。
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第 8 章 半导体器件
8.2.6 图 8.16 ( a ) (教材图 8.05 )为一单相半波整流电 路，试求：（1）uO 的波形；（2）UO 与 U2 的关系； （3）ID与IO 的关系；（4）URm与 U2 的关系。
图8.16（a）
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第 8 章 半导体器件
8.2.7 图8.17（a）(教材图 8.06 )为一全波整流电路，试 求： （1）在交流电压的正，负半周内,电流流通的路径；
IO
UO RL
27 A 0.225 120
A
ID
IO 2
0.225 A 0.1125 2
A
IF ID 0.1125 A
UR 2 U2 1.41 30 V 42.3 V
可选用 2CZ53B（IF＝300 mA，UR＝50 V）。
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8.2.6 图 8.16 ( a ) (教材图 8.05 )为一单相半波整流电 路，试求：（1）uO 的波形；（2）UO 与 U2 的关系； （3）ID与IO 的关系；（4）URm与 U2 的关系。
【解】 在 ui 的半周期时，输入信号 ui > 0，二极管 D 正向导
通，灯泡两端电压 uO1 0 V，uO2 ui 220 2 sint V；
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第 8 章 半导体器件
在 ui 的负半周期时，输入信号 ui < 0 ，D 反向截止，由
于两灯泡皆为 220 V，40 W，则电源电压平均分配在两灯泡 上，uO1＝uO2＝（220 2 sint）/ 2 110 2 sint V 。波形
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练习题解答
8.2.1 图 8.12 (教材 8.01) 所示电路中 的 UA= 0 V，UB= 1 V，试求下述情况下 输出端的电压 UF 。 （1）二极管为理想二极管； （2）二极管为锗二极管； （3）二极管为硅二极管。
图8.12
【解】 由于UA< UB ，即加在二极管 DB 上的正向电压大 于加在二极管DA上的正向电压，所以 DB 优先导通。DB 导通后: （1）二极管如为理想二极管，即正向电压降 UD＝0 V，因而 UF ＝ UB－UD＝（1－0 ）＝ 1 V。使得 DA 承受反向电压而截 止，从而割断了 UA 对 UF 的影响。
图8.16（a）
图8.16（b）
【解】 （1）设变压器二次绕组的电压
u2 2U2 sint ，当 0≤ωt ＜π时，二极管 D 正向导通，
电流经二极管 D 流过负载 RL ；当π≤ωt＜2π时，二极管D反向 截止，负载上没有电流。
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第 8 章 半导体器件
因此，尽管电压 u2 是交变的，由于二极管 D 的单向导电 性，在负载上得到了方向不变而大小随时间变化的电压，这样 的电压称半波脉动电压。波形如图 8.16（b）所示。
（2）负载直流电压平均值
1
UO 2
0
2U2 sin t dt
2
U2 0.45 U2
（3）二极管电流也就是负载电流，其平均值为
ID
IO
UO RL
0.45
U2 RL
（4）在负半周期，整流元件D所受的最大反向电压
URm U2m 2 U2
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8.2.7 图8.17（a）(教材图 8.06 )为一全波整流电路，试 求： （1）在交流电压的正，负半周内,电流流通的路径；
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第 8 章 半导体器件
8.2.3 在图 8.14（a）（教材图 8.03）所示电路中，D1 和
D2 为理想二极管，U1 = U2 = 1 V，ui 2 sint V，试画出输
出电压uo的波形。
图8.14（a）
图8.14（b）
【解】 在输入信号 ui 的正半周期，二极管 D2 截止，D1的 状态则取决于 ui 与 U1 的相对大小，当 ui > U1 时，D1 导通，uO ＝U1＝1 V；当 ui < U1 时，D1 截止，uO＝ ui 。
滤波电路）。
8.5.1 图8.21（教材图 8.09）为某晶体管的输出特性曲线,
试求: UCE＝10 V时，（1） IB 从 0.4 mA变到 0.8 mA ；从 0.6 mA变到
0.8 mA 两种情况下的动态电流放大系
数；（2）IB等于0.4 mA 和 0.8 mA 两 种情况下的静态电流放大系数。