第8章 直流稳压电源-习题解答

Uz

R1
U 0max R2
R3
R3

U 0max

R1

R2 R3
R3
Uz

24 V
当 R2 滑动头滑到最上方时，调整过程与上述相反，U0 输出将达到最小。

U 0min

R1 R2 R3 R2 R3
Uz
12 V
因此 U0=12～24V
8.14 利用 W7805 固定输出集成稳压器, 通过外接电路来改变输出电压值, 电路
u1
u2
T
C
Ui
IE
IRL
IR
R1
IR1
R
R2 RL
u0
uf
Dz
R3
题 8.13 图
【解】 (1)根据桥式整流电容滤波电路经验公式
U i = 1.2U 2
有
U2
=
Ui 1.2
=
30 1.2
=
25V
(2)当 R2 滑动头滑到最下方时，反馈信号 uf 最弱，运放器净输入信号最强， 其输出信号最强，即调整管 T 的基极电位最高，则 IB 最大，IC 最大，调整管的 UCE 电压最小，所以，此时 U0 输出最大。
②半波 ③桥式
（3）电路如题 8.2（3）图所示，Uz 为稳压管 Dz 的稳定电压，当 UI > Uz 时， 能保持 RL 两端电压为 Uz 的电路为( b )。
8.3 判断题
题 8.2（3）
（1）整流电路可将正弦电压变为脉动的直流电压。（ √ ）
（2）电容滤波电路适用于小负载电流，而电感滤波电路适用于大负载电流。
（√ ）
（3）在单相桥式整流电容滤波电路中，若有一只整流管断开，则输出电压
平均值变为原来的一半。（ X ）
【简单计算题】
8.4 电路如题 8.4 图所示全波整流电路，变压器两端的副边电压有效值为 2U2。（1）
画出 u2、uD1 和 uO 的波形；（2）求出输出电压平均值 UO（AV）和输出电流平均值 IL（AV）的表达式；（3）二极管的平均电流 ID（AV）和所承受的最高反向电压 UDRM
如题
8.14
图所示,
试验证关系U 0

5 ( R1 )(1 R2 R1
R4 R3
)
并按图中所给数据计算输
出电压 U0 的范围。
题 8.14 图
【解】U 32 = 5V ,
U R1
=
R1 R1 + R2
× 5V ,U R3
=
R3 R3 + R4
•UO
据虚短U +
= U- ,
则（5 - U R1）=（5 - U R3）⇒
的表达式。
【解】(1)全 波 整 流 电 路 ， 波 形 见 题 8.4(b)所 示 ；
(2)输 出 电 压 平 均 值 UO(AV)和 输 出 电 流 平 均 值 IL(AV)分 别 为
U O(AV) 0.9U 2
I L(AV)

0.9U 2 RL
(3)二 极 管 的 平 均 电 流 ID(AV)和 所 承 受 的 最 大 反 向 电 压 UDRM 分 别 为
【解】(1)两路输出电压分别为 UO1(AV)≈0.45(U21＋ U22)＝ 31.5V UO 2 (AV )≈ 0.9U22 ＝ 18V (2)D1 的最高反向电压为
U DRM1 2(U 21 U 22 ) 99V D2、D3 的最高反向电压为
题 8.5 图
U DRM2 = 2 2U 22 ≈57V 8.6 试分析题 8.6 图桥式整流电路中负载电压 uo 的波形。若二极管 D2 断开时， uo 的波形如何？如果 D2 接反，结果如何？如果 D2 被短路，结果又如何？
（7）串联型稳压电路中的放大环节所放大的对象是什么？
（8）在串联型线性稳压电路中，作为电压调整器的晶体管工作于何种工作
状态？
8.2 选择题
（1）下列何种整流电路输出波形品质较佳？( ④ )
①桥式整流 ②全波整流 ③半波整流 ④三相整流
（2）下列何种整流电路之电源变压器需要中间抽头？( ① )
① 全波
R1 R1 + R2
× 5V =
R3 R3 + R4
•UO
所以U 0

5 ( R1 )(1 R2 R1
R4 R3
)
8.15 如题 8.15(a)、(b)图分别为三端固定式集成稳压器与集成运放构成的输出电
压扩展电路及恒流源电路。试计算图(a)的输出电压和图(b)的输出电流值。
采用何种滤波电路更合适？
（4）工频电网电压为 50Hz、220V，则经过半波和桥式整流之后的电压平
均值为多少？再经过滤波环节后的电压平均值如何估算？
（5）图 8.3.4 中集成运放需要的工作电源取自哪里？与反相输入形式而言，
同相输入形式的恒压源电路带负载能力更佳，为什么？
（6）为什么说稳压管稳压电路的带负载能力差？
【解】(1) 对于单相桥式整流滤波电路，有
U0 1.2U 2 1.2 20 24V ；
取 RLC

5

T 2

5
0.02 2

0.05 s
；
则 RL

0.05 C

0.05 250 106

200
；
负载电流 I0

Uo RL

24 200
120 mA ；
二极管的平均电流IDຫໍສະໝຸດ I D ( AV )
0.45U 2 RL
U DRM 2U 2m 2 2U 2
U2m u2
题 6.1 图
uO
uD1 iL uD1 0 ωt
‐2U2m
(a)
(b)
题 8.4 图
8. 5 电路如题 8.5 图所示，变压器副边电压有效值 U21＝50V，U22＝20V。试问： （1）输出电压平均值 UO1（AV）和 UO2（AV）各为多少？（2）各二极管承受的最大 反向电压为多少？
Uo
R2
–
–
题 8. 10 图
【 解 】（ 1 ） 假 设 IQ=0 ， LM7805 输 出 端 与 公 共 端 电 压 为 5V ， 则
Uo
=
5 R1
• (R1 + R2' )V
，其中 R2' 为电阻 R2 的取值。（2）具有电压源的性质，改变 R2' 的
值，就可改变输出电压。
【综合应用题】
8.11 有一单相桥式整流电容滤波电路，已知其变压器副边电压 U2=20V，现在分 别测得直流输出电压为 28V、24V、20V、18V、9V，试判断说明每种电压所示
工作电压为 100V。
选择滤波电容
因为负载电阻
RL
=
U O(AV) Io
=
0.2k
根据
RLC ≥ (3
~
5)
T 2
，取RL
C
=
5
T 2
=
5× 0.01(S )
=
0.05(S)
由此得滤波电容 C
=
0.05 RL
=
0.05 200
F
=
250μF
考虑到电网电压波动±10%，则电容所承受的最高电压为
U CM = 2U 2 (1 + 10%) = 38.5(V) 因此，可选用标称值为 250μF 左右，耐压超过 50V 的电解电容。 （2）如果是单相半波整流电容滤波电路
RL max

U0 I L min

6 0.06

100
即当稳压管电流变化范围为 5～40mA 时，RL 的变化范围为 63～100。
8.9 电路如题 8.9 图所示，负载两端电压 U0=5V，稳压管的稳定电流 IZ=10mA，
限流电阻 R=0.7K，负载电阻 RL=500。求: (1)电压U ' 及变压器副边有效值 U2 。
习题解答
第 8 章 直流稳压电源
【基本概念题】 8.1 思考题
（1）与全波整流电路相比，桥式整流电路有什么优点？ （2）分别判断题 8.1（2）图各电路能否作为滤波电路，简述理由。
R
+
+
+
U1
C
Uo
L
+
+
U1 + C
Uo
C
+
+
U1
L1
L2 Uo
–
–
–
–
–
–
(a)
(b)
(c)
题 8.1（ 2） 图
（3）若要组成输出电压可调、最大输出电流为 3A 的直流稳压电源，则应
(2)流过整流二极管的平均电流 ID 及二极管所承受的反向峰值电压 UDRM。
【解】(1) I0
U0 RL

5V 0.5K
10 mA ，
U ' (I0 IZ )R U0 (10 10) 0.7 5 19 V
由于U ' 1.2U 2
，故
U2

U' 1.2

19 1.2
IR
Ui
U0 R

16 6 100
100 mA
ILmax IR IZ min 100 5 95 mA
RLmin

U0 I L max

6 0.095
63
(U0=UZ=6V)
(2)当 Iz=Izmax= 40mA 时， I Lmin IR IZ max 100 40 60 mA
工作电压为 100V。
选择滤波电容
因为负载电阻
RL
=
U O(AV) Io
=
0.2k
根据
RLC ≥ (3
~
5)
T 2
，取RL
C
=
5
T 2
=
5× 0.01(S )
=
0.05(S)
由此得滤波电容 C
=
0.05 RL
=
0.05 200
F
=
250μF
考虑到电网电压波动±10%，则电容所承受的最高电压为
U CM = 2U 2 (1 +10%) = 46.2(V)
+
D4
D1
~
u2
+
–
D3
D2
RL uo –
题 8.6 图
8.7 单相桥式整流滤波电路如题 8.7 图所示，变压器副边 u2=20 2 sint V,
RLC=(3~5)T/2。求(1)负载电流 I0， 每个二极管的平均电流 ID，二极管承受的反 向峰值电压 UDRM；(2)当 D1 管发生短路时的负载电流 I0，D4 管的电流 ID4；
(4) 电容损坏，相当于电容 C 开路, 桥式全波整流工作状态
U 0 = 0.9U 2 = 18V
(5) 有一二极管 D 虚焊断路；电容 C 损坏、开路，半波整流工作状态
U 0 = 0.45U 2 = 9V
8.12 设计单相桥式整流电容滤波电路，其输出平均电压为 U0=30V，平均电流为 I0=150mA，电源频率 f=50HZ，考虑电网电压波动范围 10% ，请选择合适的整 流二极管和滤波电容； 与单相半波整流电容滤波电路相比，整流二极管和滤波

I0
U0 RL
100 mA ，
UDRM 2 2U2 40 2 V 。 8.8 简单稳压管稳压电路如题 8.8 图，Ui=16V，UZ=6V。当稳压管的电流 Iz 的变 化范围为 5～40mA 时，问 RL 的变化范围为多大？
IR
R 100 Ui
Dz
IL
U0 RL
题 8.8 图
【解】(1) 当 Iz=Izmin=5mA 时，负载电流最大，RL 阻值最小，其中
电容的参数有何不同？
【解】(1)根据桥式整流电容滤波电路经验公式，变压器副边电压为：
U o = 1.2U 2 选择整流二极管
有
U2
=
U o(AV) 1.2
=
30 1.2
=
25V
流经整流二极管的平均电流为
ID
=
Io 2
= 75mA
二极管承受的最大反向电压为
UDRM 2U2 35(V)
根据手册，可选用整流二极管 2CP12，其最大整流电流为 100mA, 最大反向

1 2
I0

60 mA
；
题 8.7 图
二极管承受的反向峰值电压UDRM 2U2 20 2 V ；
(2) Tr(变压器)副边短路，通常 Tr 输出端熔断器熔断，则 ID=ID4=0；
(3) 当 D1 管断路时，则电路工作在半波整流电容滤波的状态下，则
U0
U2

20 V
，若 RL

200 ，那么 ID
15.8V
Tr
ui
u2
I0
R
+
u0
C
DZ
RL
题 8.9 图
(2)
ID

1 2
(I0

IZ
)

1 2
(10

10)

10mA
，U
DRM

2U 2 10 2V
8. 10 电路如题 8.10 图所示，假设 IQ=0，问：(1) U0 值为多少？ (2) 电路是否具
有电压源的特性？
LM7805
+
+
R1 5.1 IQ UI
因此，可选用标称值为 250μF 左右，耐压超过 50V 的电解电容。
8.13 集成运算放大器构成的串联型稳压电路如题 8.13 图所示，问：(1)在该电
路中，若测得 Ui=30V，试求变压器副边电压有效值 U2；(2)在 Ui=30V，Uz=6V，
R1=2k，R2=1k，R3=1k的条件下，求输出电压 U0 的调节范围；
根据经验公式，变压器副边电压为：
U2
=
U o(AV) 1.0
=
30 1.0
=
30V
选择整流二极管
流经整流二极管的平均电流为
I D = Io = 150mA
二极管承受的最大反向电压为
U DRM = 2 2U 2 = 84V
根据手册，可选用整流二极管 2CP21，其最大整流电流为 300mA, 最大反向
的工作状态是正常还是故障？
【解】 (1) 桥式全波整流以及电容 C 滤波工作状态，输出开路（无 RL)
U 0 = 2U 2 = 28V
(2) 桥式全波整流工作状态，有电容 C 滤波，接负载 RL
U 0 = 1.2U 2 = 24V
(3)有一二极管 D 虚焊断开，形成半波整流电容滤波工作状态
U 0 = U 2 = 20V