189 一、 例题精解 【例题19.1】 计算表19.1所列几种常见整流电路的变压器副边电流的有效值I。 设为电阻性负载。 【解】 （1）单相半波 2 )d()sin( 2 1 π )d(sin 2 1 m 0 2 m m 0 mo I ttII I ttII == == ∫ ∫ π π ωω π ωω π oo 57.1 2 III = π = 故 （2）单相全波 2 m I I = π 2 m o I I = oo 79.0 4 π III == oo 57.1 2 III = π = 故 （3）单相桥式 π 2 m o I I = 2 )(d)sin( π 1 m π 0 2 m I ttII == ∫ ωω . 故 oo 11.1 22 π III == 【例题19.2】 带滤波器的桥式整流电路如图19.1所示，U 2 =20V，现在用直流电压 表测量R L 端电压U o ，出现下列几种情况，试分析哪些是合理的？哪些发生了故障，并 指明原因。 (1) U o =28V；(2)U o =18V；(3)U o =24V；(4)U o =9V。 1U ? 2U ? 1 D 2 D 3 D 4 D L RC oU 图19.1 例题19.2的图 【解】 （1）因为 ，所以可判定R L 开路。 2 228V ≈ U （2）因为18V=0.9U 2 ，所以滤波电容开路。 （3）因为24V=1.2U 2 ，所以U o =24V合理。 （4）因为9V=0.45U 2 ，所以可判定D 1 、D 2 、D 3 、D 4 中有一个二极管开路 和滤波电容开路。 ,22 o UU = 电工学试题精选与答题技巧 190 【例题19.3】 图19.2是二倍压整流电路， 试分析之，并标出U o 的极性。 1 C 2 C L R o U 1 D 2 D u 图19.2 例题19.3的图 分析：当u在正半周时, D 1 导通，D 2 截止，C 1 被充电到u的最大值 (极性左正 右负)。到负半周时，D 1 截止，D 2 导通，u和C 1 两端电压相加。这时，电源一方面经 D 2 供给R L 电流，同时经D 2 给C 2 充电,充到等于u的最大值 和C 1 两端电压之和。 由于C 1 放电很慢，其上电压近似为 。因此，C 2 两端电压接近 (极性下正上 负)，此即为R L 上电压U o 。当D 2 截止时，C 2 通过R L 放电，但因一般阻值较大，放电时 间常数很大，所以C 2 两端电压U o 衰减很少，基本维持在 值 。由于U o 基本上为 变压器副绕组电压最大值的2倍，故称为二倍压整流电路。 2 2 2 22 22 U U U U U 倍压整流电路中，两个二极管所承受的最大反向电压为 ，电容C 1 的耐压应 大于 ，C 2 的耐压应大于 。 22 222 U U U 【例题19.4】 设计一个桥式整流滤波电路，要求输出电压U o =20V，输出电流 I o =600mA。交流电源电压为220V，50Hz。 【解】由单相桥式整流电路的工作原理和结论可知，桥式整流电容滤波输出电压平 均值U o = 1.2U 2 （U 2 为整流变压器副边电压有效值）。每个二极管承受的反向峰值电 压为 2 2U , 通过每个二极管的电流为 。 1 I （1）选择二极管。流过二极管的电流 ，二极管承 受的最大反向电压为 2 2U。因为 300600 11 o =×== II o 2 mA 22 D V7.16 2.1 20 1.2 o 2 === U U 所以 V4.237.1622 2 =×=U 因此可选用2CP33B（最大整流电流为500mA，最大反向工作电压为100V）。 (2) 选择滤波电容器C。一般要求 ，现取 5~(R ≥ 2 )3 L T C s03.0 2 02.03 2 3 L = × == T CR 又因为 ?33 6.0 20 o o L === I U R 所以 F10900 33 3.0 6? ×==C 取C=1 000μF，耐压50V。 (3) 对变压器副边电压和电流有效值的计算。 第十九章 直流稳压电源 191 变压器副边电压有效值 V7.16 2.1 20 2.1 o 2 === U U 变压器副边电流有效值 A67.06.011.111.1 o2 =×== II 选变压器副边电流有效值I 2 = 0.7A，电压有效值U 2 = 17V。 【例题19.5】 有一整流电路如图19.3所示。（1）试求负载电阻R L1 和R L2 上整流电 压的平均值U o1 和U o2 ，并标出极性；（2）试求二极管D 1 、D 2 、D 3 中的平均电流I D1 、I D2 、 I D3 以及各管所承受的最高反向电压。 【解】 （1） U o1 和U o2 的极性如图19.3所示。 (2) 1002 V9109.0 V45)1090(45.0 o2 o1 =×= =+×= U U 45mAA045.0 91 mA5.4 10 45 D3D2 D1 ==×== == II I 1 D 2 D 3 D L1 R L2 R o1 U 220V o2 U k10 ? 100? 90V 10V 10V + - + - 各管所承受的最高反向电压为 图19.3 例题19.5的图 2 =×=U V3.281022 V141100 D3RMD2RM D1RM =×==UU 【例题19.6】 图19.4为稳压管稳压电路。当稳压管的电流I Z 所示的变化范围为 5~40mA时，问R L 的变化范围为多少？ 【解】（1）当I Z = I Z min = 5mA时，负载电流最大，R L 阻值最小。 R I o U L U Z I L R L I + 16V Z U 6V mA955100 100mAA1.0 100 616 min ZRmax L Lo R =?=?= == ? = ? = III R UU I 所以 图19.4 例题19.6的图 L ?=== 63 095.0 6 max min L I U R L （2）当I Z =I Z max =40mA时，负载电流最小，阻值最大。 ?=== =?=?= 100 06.0 6 mA6040100 min L max L max ZRmin L I U R III L 由上面的分析和计算可知，当稳压管电流变化范围为5~40mA时，R L 的变化范围 为63~100。 ? 【例题19.7】 稳压管稳压电路中负载R L =600?，要求输出直流电压U L = 6V，桥 式整流，电容滤波后的电压为18V。（1）画出此桥式整流、电容滤波、稳压管稳压电路 图；（2）若稳压管稳定电流I Z =10mA，求限流电阻的值；（3）求整流元件的整流电流I D 电工学试题精选与答题技巧 192 及最高反向电压U DRM 各为多少？ 【解】 （1）桥式整流、电容滤波、稳压管稳压电路如图19.5所示。 U 1 D 2 D 3 D 4 D L U L R Z D I D R I R Z I L I 18V 图19.5 例题19.7的图 （2）因为 10mAA01.0 600 6 L L L ==== R U I 而 mA10 Z =I 所以 （3）整流元件的整流电流 ， 取 1 == II ?== + ? = k6.0 20 12618 LZ II R mA10 2 RD V2.21 2.1 18 22 V 2.1 18 DRM ≈×== = UU U 【例题19.8】 单管串联式稳压电路如图19.6所示。 变压器副边电压U 2 = 10V， R =1k ,U? BE =0.7V（假设不随发射极电流变化）。稳压管内阻 ≤，电压 ?20 Z r = Z Z I U ? ? U Z = 8.7V，滤波电容足够大。试计算电网电压U 1 变化%10±时,U L 的变化范围及相对变 化率。 1U ? 2U ? o U L U L R Z D R T C 图19.6 例题19.8的图 【解】当滤波电容足够大时， o U 当U 1 变化时, U%10± 2 、U o 也变化%10±， V12102.12.1 2 =×== U V024.0)2.1( 0001 20 V2.112)1.0( o Z Z Z oZ o ±=±=?≈ + ?= ±=×±=? U R r Rr r UU U 又因为 V024.0 V87.07.8 ZL BEZL ±=?≈? =?=?= UU UUU 第十九章 直流稳压电源 193 所以 V976.7024.08 V024.8024.08 LLLmin LLLmax =?=??= =+=?+= UUU UUU U L 的变化范围是7.976~8.024V。 U L 因U 1 变化所产生的相对变化率为 %3.0003.0 8 024.0 L L ±=±= ± = ? U U 应当注意，因为忽略了3? U BE ，所以 同实际值存在很大误差。 L /? 【例题19.9】 电路如图19.7所示。已知U Z =6V，R 1 =2k , R? 2 =1k , R ? 3 =2k ,U? 1 =30V, L UU T的电流放大系数β=50。试求：(1) 电压输出范围；(2) 当U o =15V、 R L =150Ω时,调整 管T的管耗和运算放大器的输出电流。 【解】 （1）求电压输出范围。 电位计R 1 调到最上端 V6 Zomin ==UU 电位计R 1 调到最下端 故U o 的输出范围为6~18V。 V186 1 12 Z 2 21 omax =× + = + = U R RR U （2）求T的管耗和运算放大器的输出电流。 由于R L 比R 1 、R 2 、R 3 都小得多， 故 T的管耗为 运算放大器的输出电流为 100I ∞ i U o U 1 R 2 R 3 R Z U f U Z D o I L R T 100mAA1.0 150 15 L o oC ===≈≈ R U II W5.11.0)1530( CCEC =×?== IUP 图19.7 例题19.9的图 2===I mA 50 C B β 【例题19.10】 串联型晶体管稳压电路如图19.8所示。（1）若使输出电压数值增加， 则取样电阻1k?上的滑动头应向上移动，还是向下移动？（2）求输出电压的可调范围， 设U BE2 =0.6V。 1 R 2 R Z U o U 1 T 2 T ' R ' U k6.0 ? 0.6k? k1 ? 6V Z D 电工学试题精选与答题技巧 194 图19.8 例题19.10的图 【解】（1）设可变电阻1k?下段阻值为R′，取样电阻下半部分的电压为U。 ′ 因为 V6.666.0' ZBE2 =+=+= UUU 而 ，所以 (' o RU +× o U + = + = '6.0 6.62.2 '6.0 '2.2 RR U × )'6.0 6.016.0 U ++ = 要使U o 增加，则减少R ‘ 阻值，所以取样电阻1kΩ上的滑动头应向下移动。 （2）根据 ，当R′=0时，输出电压为最大值，即 62 o U = V2.24 6.0 6.62.2 max oo = × ==UU '6.0 6.2. R+ × 当R′=1k?时，输出电压为最小值，即 V075.9 16.0 6.62.2 min oo = + × ==UU 【例题19.11】 图19.9所示为三端集成稳压器组成的恒流源电路。已知W7805芯 片3、2间的电压为5V，I w =4.5mA。求电阻R=100?、R L =200?时，负载R L 上的电流 I o 和输出电压U o 值。 【解】 由于三端集成稳压器W7805输出电压恒为5V，即U 32 = 5V，故负载R L 上 的电流应为 W7805 w I L R o U o I i U 1 2 3 R F3.0 μ F1μ + + -- mA5.545.4 1.0 5 w 32 o =+=+= I R U I 电路的输出电压U o 为 图19.9 例题19.11的图 545 =×+=+= IU V9.152.05. Lo32o RU 【例题19.12】三端集成稳压器W7805组成如图19.10所示的电路。已知D Z 管的稳 压值U Z =5V，允许电流5~40mA，U 2 =15V，电网电压波动 ，最大负载电流 ± %10 I L max =1A。 W7805 1 u 2 u 1 C 2 C 3 C 4 C 1 R L R D Z i U o U 01.0 Fμ ?10k F01.0 μ R 1 2 3 + - 3 000 2 200 Fμ Fμ 图19.10 例题19.12的图 (1)求限流电阻R的取值范围； (2)估算输出电压U o 的调整范围； (3)估算三端稳压器的最大功耗。 【解】 （1）限流电阻的取值范围 根据本题给定的条件，可得到电容C 1 上直流电压平均值U i 的最大、最小值 第十九章 直流稳压电源 195 U i max 、U i min ，即有 V2.16%)101(2.1 V8.19%)101(2.1 2min i 2max i =?= =+= UU UU 当U i = U i max 时，稳压管中的电流I Z 不应超过其额定的电流值I Z max ，此时电阻R 应满足 max Z 1 ZZmax i I R U R UU <? ? 由上式得电阻R的下限值，即有 1 Z max Z Zmax i R U I UU R + ? > 带入本例参数后，有 ?= + ? > k365.0 10 5 40 58.19 R 当U I = U I min 时，稳压管中的电流I Z 应大于额定的最小值I Z min ，故电阻R应满足 由上式得电阻R的上限值，即有 min Z 1 ZZmin i I R U R UU >? ? 1 Z minZ Zmin i R U I UU R + ? < 带入本例参数后，有 ?= + ? < k04.2 10 5 5 52.16 R 所以限流电阻 R的取值范围为 ?<<? 2.04kk365.0 R （2）输出电压的调整范围。 当R 1 上滑动头处于最下方时, U o 有最小值U o min ,其值为 V5 min o =U 当R 1 上滑动头处于最上方时, U o 有最大值U o max ，其值为 V1055 max o =+=U 所以U o 的调整范围为5~10V。 （3）三端稳压器的最大功耗P CM 。 当U i = U i max , U o = U o min ，且负载电流I L =I Lmax 时，稳压器上有最大的功耗P CM ，且 W8.141)58.19()( max Lmin omax iCM =×?=×?= IUUP 电工学试题精选与答题技巧 196 二、 习题精选 【习题19.1】 在图19.11中，已知R L =80?，直流伏特计V的读数为110V。试求： 直流安培计A的读数；（2）整流电流的最大值：（3）交流伏特计V 1 的读数；（4）变压 器副边电流的有效值。二极管的正向压降忽略不计。 【习题19.2】 桥式全波整流电路如图19.2所示。若电路中二极管出现下述各种情 况,将会出现什么问题? （1）D 1 因虚焊而开路; （2）D 2 误接造成短路; （3）D 3 极性接反; （4）D 1 、D 2 极性都接反; （5）D 1 开路，D 2 短路。 A V 1 V L R D ~ 2 D 1 D 4 D 3 D o UL R2 u 1 u 图19.11 习题19.1的图 图19.12 习题19.2的图 【习题19.3】 某人用一个直流电压表测量图19.12所示电路中二极管D 1 的电压， 发现不是0.7V。你认为是多少？电压表的正负接线端应如何联接才能使电表指针正偏 转。 【习题19.4】 桥式整流电路如图19.13所示。分析电路，试说明： （1） R L1 、R L2 两端为何种整流波形。 （2） 若U 21 = U 22 =25V，则U o1 、 U o2 各为多少伏？ （3） 若二极管D 2 因虚焊而开路，U o1 、U o2 怎样变化？ 1 D 2 D 3 D 4 D L1 R L2 R 21 u 22 u o1 u 2o u + - + - 1 D 2 D 3 D 4 D L RC 1 u 2 u o u 图19.13 习题19.4的图 图19.14 习题19.6的图 【习题19.5】 在图19.13所示电路中，若将U 21 、U 22 之值改为U 21 =30V, U 22 =20V， 则R L1 、R L2 两端的电压平均值各应为多少伏？各二极管承受的最高反向电压为多少 伏？若因D 2 虚焊而开路，U o1 、U o2 怎样变化？ 【习题19.6】 桥式整流滤波电路如图19.14所示。已 知 ，在下述不同情况,说明u o 端对应的直流 u = Vsin220 2 tω O U i U Z D R 第十九章 直流稳压电源 197 电压平均值U o 各为多少伏？ 电容C因虚焊未接上； (1) 有电容C，但R L =∞（负载R L 开路）； (2)整流桥中有一个二极管因虚焊而开路，有电容C； (3)R L =∞； 图19.15 习题19.7的图 （4）有电容C，但R L ≠∞； (5) 同上述第（3）小题，但R L ≠∞，即一般负载情况下 【习题19.7】 稳压管组成如图19.15所示电路。 已知U Z = +6V， P ZM =300mW D Z 中电流不宜低于10mA， 当U I = 9V时，试确定电阻R的范围。 【习题19.8】 稳压管组成如图19.16所示电路。 已知U Z1 = 6V，U Z2 = 7V，试确定U I 分别为24V和 12V时,电路输出u o 的值。 【习题19.9】 稳压管稳压电路如图19.17所示。 已知Vsin220 2 tu ω=，电网电压波动%20±， 限流电阻R=100 ?，负载电阻R L 变化范围为 100~200，D? Z 的稳压值U Z = +6V，为确保电路正 图19.16 习题19.8的图 O U i U Z1 D Z2 D R L R 常工作，应选用额定功耗P Z 为多大的稳压管？ 【习题19.10】 基本串接型稳压电路如图19.18所示。已知三极管T的U BE = 0.7V， β=100, r be =595?,稳压管的稳压值U Z = +6V，r Z = 8?，限流电阻R=100?，R L =1k。 ? （1） 当U i 不变，稳压管中的电流变化量? I Z 为1mA时，负载R L 上的电流变化 量应为多少？ （2） 试计算电路的输出电阻r o 的大小。 R L Z D U O R C 2 u U I U O R L I L R T D Z 图19.17 习题19.9的图 图19.18 习题19.10的图 【习题19.11】 电路如图19.19所示。已知U Z = +6V，R 1 = R 2 = R 3 =1k?；电源电压 为220V。电路输出端接负载电阻R L ，要求负载电流I o = 0~50mA。（1）计算电压输出范 围；（2）若T 1 管的最低管压降为3V，计算变压器副边电压的有效值U。 1 R 2 RZ U o U 1 T 2 T i U 3 R 4 R BE1 U BE2 U CE2 U f U o I L R p R ' 1 R ' 2 RC Z D 图19.19 习题19.11的图 【习题19.12】 三端集成稳压器W7805组成如图19.20所示的电路。 （1）说明图中三端稳压器在使用时应注意哪些问题？ 电工学试题精选与答题技巧 198 （2）分析电路中电容C 1 ~ C 4 的作用。 2 u 1 C 3 C i U W7805 1 2 3 2 C 4 C L R + - Fμ0002 Fμ0002Fμ1.0 Fμ1.0 o U 图19.20 习题19.12的图 【习题19.13】 三端集成稳压器W7805组成19.21所示的电路。已知I w =8mA。 （1） 试计算输出电压U o 值； （2） 输入U i = 20V时，求三端稳压器的最大功耗。 C W7805 i U o U 1 2 C 3 C 4 C W I 1 2 3 ?120 ?100 图19.21 习题19.13的图 【习题19.14】 三端集成稳压器W7815和W7915组成的直流稳压电路如图19.22 所示，已知副边电压 。7900系列稳压器为负电压输出。 Vsin220 tu ω= (1) 在图中标明电容的极性； 2221 u = (2) 确定U o1 、U o2 值； (3) 当负载R L1 、R L2 上电流I L1 、I L2 均为1A时，估算稳压器上的功耗P CM 值。 W7815 W7915 1 C 2 C 3 C 4 C 1 3 2 1 3 1 D 2 D 3 D 4 D L1 R L2 R o1 U 21 u 22 u o2 U + + - - 图19.22 习题19.14的图 三、 习题答案 【习题19.1】 (1) 1.38A；(2) 4.33A；(3) 244.4V；(4) 2.16A。 【习题19.2】 (1) 全波整流变成半波整流； （2） D 1 和变压器副边绕组可能被烧毁； （3）正半周时, D 3 、D 4 和副边绕组过流可能被烧毁； （4）正常整流通路被切断, R L 上无输出波形； 第十九章 直流稳压电源 199 （5）全波整流变成半波整流, u 2 正半周时R L 上有整流后的波形。 【习题19.3】 D 1 两端的电压不应当是0.7V，而应约为0.45U 2 。电压表的正负应当 是D 1 的阴极为正，阳极为负，才能使电表指针正偏转。 【习题19.4】 （1） R L1 、R L2 两端均为单相全波整流波形； （2） U o1 = U o2 = 22.5V； （3） u o1 变成单相半波输出，U o1 =11.25V； u o2 不变，仍为全波整 流波形。 【习题19.5】 U o1 = U o2 =22.5V，U RM =70.7V U o1 =13.5V，U o2 =22.5V 【习题19.6】 （1） U o =18V，（2） U o = 28.3V，（3） U o =28.3V ，（4） U o = 24V （5） U o = 20V。 【习题19.7】 60Ω< R<300Ω 【习题19.8】 U I = 24V时，U o = 6V，U I = 12V时，U o = 4V。 【习题19.9】 P Z =1.188W 【习题19.10】 （1）I? L =114mA （2） 1 β ?= + + = 0.6 // Zbe o Rrr r 【习题19.11】 (1) 9~18V (2 ) 17.5V 【习题19.12】 （1） 三端集成稳压器W7805主要参数I o max =1.5A，U o = +5V，使 用时U I max <30V，输入1端和输出3端间的压降应≥3V。 （2） C 1 、C 4 滤波，起平滑作用，降低脉动系数；C 2 、C 3 高频滤 波，抵消输入导线较长时的电感效应，C 3 抑制高频噪声。 【习题19.13】 （1）U o = 9.97 V；（2） P CM =15W。 【习题19.14】 （1）电容C 1 ~ C 4 极性均为上正下负； （2）U o1 = +15V，U o2 = -15V； （3）两稳压器功耗P CM 均为9W。