第十章 直流电源 习 题 10.1 判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果填入空内。 （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，输出电压平均值变为原来的一半。（ ） 解：（1）√ （2）√ （3）× 10.2 判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果填入空内。 （1）对于理想的稳压电路，△UO/△UI＝0，Ro＝0。（ ） （2）线性直流电源中的调整管工作在放大状态，开关型直流电源中的调整管工作在开关状态。（ ） （3）因为串联型稳压电路中引入了深度负反馈，因此也可能产生自激振荡。（ ） （4）在稳压管稳压电路中，稳压管的最大稳定电流必须大于最大负载电流；（ ） 而且，其最大稳定电流与最小稳定电流之差应大于负载电流的变化范围。（ ） 解：（1）√ （2）√ （3）√ （4）× √ 10.3 选择合适答案填入空内。 （1）整流的目的是 。 A. 将交流变为直流 B. 将高频变为低频 C. 将正弦波变为方波 （2）在单相桥式整流电路中，若有一只整流管接反，则 。 A. 输出电压约为2UD B. 变为半波直流 C. 整流管将因电流过大而烧坏 （3）直流稳压电源中滤波电路的目的是 。 A. 将交流变为直流 B. 将高频变为低频 C. 将交、直流混合量中的交流成分滤掉 （4）滤波电路应选用 。 高通滤波电路 B. 低通滤波电路 C. 带通滤波电路 解：（1）A （2）C （3）C （4）B 10.4 选择合适答案填入空内。 （1）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，则应采用 。 A. 电容滤波稳压管稳压电路 B. 电感滤波稳压管稳压电路 C. 电容滤波串联型稳压电路 D. 电感滤波串联型稳压电路 （2）串联型稳压电路中的放大环节所放大的对象是 。 A. 基准电压 B. 采样电压 C. 基准电压与采样电压之差 （3）开关型直流电源比线性直流电源效率高的原因是 。 A. 调整管工作在开关状态 B. 输出端有LC滤波电路 C. 可以不用电源变压器 （4）在脉宽调制式串联型开关稳压电路中，为使输出电压增大，对调整管基极控制信号的要求是 。 A. 周期不变，占空比增大 B. 频率增大，占空比不变 C. 在一个周期内，高电平时间不变，周期增大 解：（1）D （2）C （3）A （4）A 10.5 在图10.2.5（a）所示电路中，已知输出电压平均值UO（AV）＝15V，负载电流平均值IL（AV）＝100mA。 （1）变压器副边电压有效值U2≈？ （2）设电网电压波动范围为±10％。在选择二极管的参数时，其最大整流平均电流IF和最高反向电压UR的下限值约为多少？ 解：（1）输出电压平均值，因此变压器副边电压有效值  （2）考虑到电网电压波动范围为±10％，整流二极管的参数为   10.6 电路如图P10.6所示，变压器副边电压有效值为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）和所承受的最大反向电压URmax的表达式。 图P10.6 解图P10.6 解：（1）全波整流电路，波形如解图P10.6所示。 （2）输出电压平均值UO（AV）和输出电流平均值IL（AV）为  （3）二极管的平均电流ID（AV）和所承受的最大反向电压UR为  10.7 电路如图P10.7所示，变压器副边电压有效值U21＝50V，U22＝20V。试问： 图P10.7 （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？ 解：（1）两路输出电压分别为 UO1≈0.45（U21＋U22）＝31.5V UO2≈0.9U22＝18V （2）D1的最大反向电压  D2、D3的最大反向电压  10.8 电路图P10.8所示。 （1）分别标出uO1和uO2对地的极性； （2）uO1、uO2分别是半波整流还是全波整流？ （3）当U21＝U22＝20V时，UO1（AV）和UO2（AV）各为多少？ （4）当U21＝18V，U22＝22V时，画出uO1、uO2的波形；并求出UO1（AV）和UO2（AV）各为多少？ 图P10.8 解：（1）均为上“＋”、下“－”。 （2）均为全波整流。 UO1（AV）和UO2（AV）为 UO1（AV）＝－UO2（AV）≈0.9U21＝0.9U22＝18V （4）uO1、uO2的波形如解图P10.8所示。它们的平均值为 UO1（AV）＝－UO2（AV）≈0.45U21＋0.45U22＝18V 解图P10.8 10.9 分别判断图P10.9所示各电路能否作为滤波电路，简述理由。 图P10.9 解：图（a）、（b）所示电路可用于滤波，图（c）所示电路不能用于滤波。 因为电感对直流分量的电抗很小、对交流分量的电抗很大，所以在滤波电路中应将电感串联在整流电路的输出和负载之间。因为电容对直流分量的电抗很大、对交流分量的电抗很小，所以在滤波电路中应将电容并联在整流电路的输出或负载上。 10.10 试在图P10.10所示电路中，标出各电容两端电压的极性和数值，并分析负载电阻上能够获得几倍压的输出。 图P10.10 解：在图（a）所示电路中，C1上电压极性为上“＋”下“－”，数值为一倍压；C2上电压极性为右“＋”左“－”，数值为二倍压；C3上电压极性为上“＋”下“－”，数值为三倍压。负载电阻上为三倍压。 在图（b）所示电路中，C1上电压极性为上“－”下“＋”，数值为一倍压；C2上电压极性为上“＋”下“－”，数值为一倍压；C3、C4上电压极性均为右“＋”左“－”，数值均为二倍压。负载电阻上为四倍压。 10.11 电路如图T10.4所示，已知稳压管的稳定电压为6V，最小稳定电流为5mA，允许耗散功率为240mW，动态电阻小于15Ω。试问： （1）当输入电压为20～24V、RL为200～600Ω时，限流电阻R的选取范围是多少？ （2）若R＝390Ω，则电路的稳压系数Sr为多少？ 解：（1）因为IZmax＝PZM /UZ＝40mA ，IL＝UZ /RL＝10～30mA，所以R的取值范围为  （2）稳压系数为  10.12 电路如图P10.12所示，已知稳压管的稳定电压为6V，最小稳定电流为5mA，允许耗散功率为240mW；输入电压为20～24V，R1＝360Ω。试问： 图P10.12 （1）为保证空载时稳压管能够安全工作，R2应选多大？ （2）当R2按上面原则选定后，负载电阻允许的变化范围是多少？ 解：R1中的电流和稳压管中的最大电流为  为保证空载时稳压管能够安全工作  负载电流的最大值  负载电阻的变化范围  10.13 电路如图T10.3所示，稳压管的稳定电压UZ＝4.3V，晶体管的UBE＝0.7V，R1＝R2＝R3＝300Ω，R0＝5Ω。试估算： （1）输出电压的可调范围； （2）调整管发射极允许的最大电流； （3）若UI＝25V，波动范围为±10％，则调整管的最大功耗为多少。 解：（1）基准电压UR＝UZ＋UBE＝5V，输出电压的可调范围  （2）调整管发射极最大电流 IEmax＝UBE / R0≈140mA （3）调整管的最大管压降和最大功耗分别为 UCEmax＝UImax－UOmin＝20V PTmax≈IEmax UCEmax≈2.8W 10.14 电路如图P10.14所示，已知稳压管的稳定电压UZ＝6V，晶体管的UBE＝0.7V，R1＝R2＝R3＝300Ω，UI＝24V。判断出现下列现象时，分别因为电路产生什么故障（即哪个元件开路或短路）。 图P10.14 （1）UO≈24V； （2）UO≈23.3V； （3）UO≈12V且不可调； （4）UO≈6V且不可调； （5）UO可调范围变为6～12V。 解：（1）T1的c、e短路； （2）Rc短路； （3）R2短路； （4）T2的b、c短路； （5）R1短路。 10.15 直流稳压电源如图P10.15所示。 （1）说明电路的整流电路、滤波电路、调整管、基准电压电路、比较放大电路、采样电路等部分各由哪些元件组成。 （2）标出集成运放的同相输入端和反相输入端。 写出输出电压的表达式。 图P10.15 解：（1）整流电路：D1～D4；滤波电路：C1；调整管：T1、T2；基准电压电路：、R、DZ；比较放大电路：A；取样电路：R1、R2、R3。 （2）为了使电路引入负反馈，集成运放的输入端上为“－”下为“＋”。 （3）输出电压的表达式为  10.16 电路如图P10.16所示，设，晶体管T的，R1＝1Ω，R2＝2Ω，ID＞＞IB。求解负载电流IL与的关系式。 图P10.16 解：因为，IC≈IE，所以  10.17 在图P10.17所示电路中，R1＝240Ω，R2＝3kΩ；W117输入端和输出端电压允许范围为3～40V，输出端和调整端之间的电压UR为1.25V。试求解： （1）输出电压的调节范围； （2）输入电压允许的范围； 解：（1）输出电压的调节范围  （2）输入电压取值范围 图P10.17  10.18 试分别求出图P10.18所示各电路输出电压的表达式。 图P10.18 解：在图（a）所示电路中，W7812的输出为UREF，基准电压  输出电压的表达式  在图（b）所示电路中，输出电压的表达式 UO＝UZ＋UREF＝（UZ＋1.25）V 在图（c）所示电路中，输出电压的表达式  10.19 两个恒流源电路分别如图10.19（a）（b）所示。 （1）求解各电路负载电流的表达式； （2）设输入电压为20V， 晶体管饱和压降为3V， b-e间电压数值│UBE│＝0.7V；W7805输入端和输出端间的电压最小值为3V；稳压管的稳定电压UZ＝5V；R1＝R＝50Ω。分别求出两电路负载电阻的最大值。 图P10.19 解：（1）设图10.19（b）中W7805的输出电压为。图示两个电路输出电流的表达式分别为  （2）两个电路输出电压的最大值、输出电流和负载电阻的最大值分别为  10.20 在图10.6.3所示电路中，已知采样电压大于基准电压，试定性画出uN2、uP2、uB和uO的波形。 解：参阅图10.6.2和10.6.4。 10.21 在图10.6.8所示电路中，若需要输出电压有一定的调节范围，则应如何改进电路，请画出电路来。 解：改进电路如解图10.21所示。值得注意的是通常开关型稳压电源输出电压的可调范围很小，故R2的取值较R1、R3要小。 解图10.21