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 L o o 38.180
110
≈==
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
.0110
45.01≈==
（3）整流电流的最大值 A R U R U I L L OM OM 3.480
4
.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 U I L L L 5.4101045
3
111=⨯==
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 90100
9
222===
（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 U RM 141)1090(21≈+=
②单相全波整流
mA I I I L D D 45902
1
21232=⨯==
= V U U RM RM 2.28102232≈⨯==
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：⎰=
T
M dt t i T
I 0)(1
由于电桥实现了全波整流，)(t i 周期为)(t u i 的
2
1
，因此 ⎰
=
π
π0
)(1
dt t i I AB M
由于i u u u ==-+ ，于是 R
t u t i i AB )
()(=
故 R
U t d R t U dt R t u I i
i i M 9.0)(sin 21
)(1
===
⎰
⎰
π
π
ωωπ
π
（3）A I M μ100=时，V U i 1= 故 Ω=⨯⨯==
-k I U R M i 910
1001
9.09.06
（4）改为直流电流表，则 R
U I I
M =
所以 Ω=⨯==
-k I U R M I 1010
1001
6 4．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 L O O 250120
30
===
（2）二极管的平均电流
mA I I O D 1252502
1
21=⨯==
二极管的最大反向电压
V U U U O RM 352
.130
22.122≈⨯=⨯
== （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。

2
5T C R L ⨯
= 即 F fR R T C L L μ417120
5025
2525≈⨯⨯===
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m A 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 I
V 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
.13
O R I U R
7．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 L
u 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
02.01020
20
////≈=+≈+=∆∆Z Z L Z L Z I O 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。

D
D
15V
15V
15V
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。

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