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。
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。
