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电工学简明教程（第二版） 习题解答 编者：王怀平（东华理工大学机电基础教学部） 第 12 章 直流稳压电源 习题 A 选择题选择题 12.1.1 （2） 12.1.2 （1） 12.1.3 （1） 12.2.1 （2） B 基本题基本题 12.1.4 图图 12.03 所示是什么整流电路？试说明其工作原理，并画出整流电压的波形。已知所示是什么整流电路？试说明其工作原理，并画出整流电压的波形。已知R 80，直流电压表，直流电压表 V的读数为的读数为 110 V，试求直流电流表，试求直流电流表A的读数、交流电压表的读数、交流电压表V1的读数和 整流电流的最大值。 的读数和 整流电流的最大值。 解答解答 （1）图 12.03 是单相半波整流电路，整流电 压 uo的波形如图所示，二极管 D 正半周导通，负 半周截至。 （2）直流电流表的读书即为整流电流值 A R U I L O O 38. 1 80 110 = （3）交流电压表的读数即为电压 u 的有效值 U。 因为 UUttdUO45. 0 2 )(sin2 2 1 0 = 所以V U U O 4 .244 45. 0 110 45. 0 = （4）整流电流的最大值 A R U I L M OM 32. 4 80 4 . 2442 = = 12.1.5 有电压为有电压为 110 V，电阻为，电阻为 55的直流负载，采用单相桥式整流电路（不带滤波器） 供电，试求变压器副绕组电压和电流的有效值。 的直流负载，采用单相桥式整流电路（不带滤波器） 供电，试求变压器副绕组电压和电流的有效值。 解答解答 VUO110= A R U I L O O 2 55 110 = 变压器副边电压 V U U O 122 9 . 0 110 9 . 0 = 1 电工学简明教程（第二版） 习题解答 编者：王怀平（东华理工大学机电基础教学部） 变压器副边电流 A I I O 22. 2 9 . 0 2 9 . 0 = 二极管中的平均电流 AII OD 12 2 1 2 1 = 二极管上最高反向电压 VUUDRM17312222= 可以选用 2CZ55E 型二极管，该二极管最大整流电流为 1000mA，反向工作峰值电压为 300V，能满足题目的需要。 12.1.6 今要求负载电压今要求负载电压 UO30 V，负载电流，负载电流 IO150 mA。采用单相桥式整流电路，带电 容滤波。已知交流频率为 。采用单相桥式整流电路，带电 容滤波。已知交流频率为 50 Hz，试选用管子的型号和滤波电容器。，试选用管子的型号和滤波电容器。 解答解答 变压器副边电压 V U U O 25 2 . 1 30 2 . 1 = 二极管中的平均电流 mAII OD 75150 2 1 2 1 = 二极管上的最高反向电压 VUUDRM3 .352522= 负载电阻 = = 200 10150 30 3 O O L I U R 取 s T CRL05. 0 2 50/1 5 2 5= 故电容器电容 F R C L 250 200 05. 005. 0 = 可选用 2CZ52B 型二极管，其最大整流电流为 100mA，反向工作峰值电压为 50V；选 用 C=250F，耐压为 50V 的极性电容器。 12.1.7 有一整流电路如图有一整流电路如图 12.04 所示，所示，(1)试求负载电阻试求负载电阻 RL1和和 RL2上整流电压的平均值上整流电压的平均值 UO1 和和 UO2，并标出极性；，并标出极性；(2)试求二极管试求二极管 D1,D2,D3中的平均电流中的平均电流 ID1,ID2,ID3及各管所承受的最高 反向电压。 及各管所承受的最高 反向电压。 解答解答 该电路是由 Dl组成的半波整流，由 D2和 D3组成的是变压器有中心抽头的全波整流。所以 （1） VUO45)1090(45. 0 1 =+= 2 电工学简明教程（第二版） 习题解答 编者：王怀平（东华理工大学机电基础教学部） 极性为上“”下“” 。 VUO9109 . 0 2 = 极性为上“”下“” 。 （2）mA R U II L O OD 5 . 4 1010 45 3 1 1 11 = = mA R UI II L OO DD 45 100 9 2 1 2 1 2 2 22 32 = VUDRM141)1090(2 1 =+= VUU DRMDRM 3 .281022 32 = 12.2.2 在图在图 12.05 所示的整流电路中，已知变压器二次侧电压的有效值所示的整流电路中，已知变压器二次侧电压的有效值 U=20V，负载电阻，负载电阻 RL=50，滤波电阻，滤波电阻 R=20。试分别计算开关。试分别计算开关 S1S4在不同合断情况下，负载两端电压在不同合断情况下，负载两端电压 UO， 电流 ， 电流 IO，每只二极管中流过的电流，每只二极管中流过的电流 ID和承受的最高反向电压和承受的最高反向电压 URM。 （1）S1和和 S2合上，其他断开；合上，其他断开； （2）S1合上，其他断开；合上，其他断开； （3）S1S4均合上；均合上； （4）S1，S3，S4合上，合上，S2断开；断开； （5）S1S4均断开。均断开。 解答解答 （1） S1 和 S2 合上， 其他断开时， 电路为 单相桥式整流电路， 则 VVUUO18209 . 09 . 0=，AA R U I L O O 36. 0 50 18 = AAII OD 18. 036. 0 2 1 2 1 =，VUURM 3 . 282= （2）S1 合上，其他断开时，电路还是单相桥式整流电路，不过是负载又多了个 R，则 VVUUO18209 . 09 . 0=， RR U I L O O + =， RR U II L O OD + = 2 1 2 1 ， VUURM3 .282= （3）S1S4 均合上时，电路变为带有电容滤波器的单相桥式整流电路，则 3 电工学简明教程（第二版） 习题解答 编者：王怀平（东华理工大学机电基础教学部） VVUUO24202 . 12 . 1=，AV R U I L O O 48. 0 50 24 = AAII OD 24. 048. 0 2 1 2 1 =，VUURM 3 . 282= （4）S1，S3，S4 合上，S2 断开时，电路变为带有形 RC 滤波器的单相桥式整流电路， 则 VVUUO24202 . 12 . 1=，AV R U I L O O 48. 0 50 24 = AAII OD 24. 048. 0 2 1 2 1 =，VUURM 3 . 282= 虽然，从数据上（3）和（4）相同，但两种滤波器应用场合不同，形滤波器应用于输出电 压较小且变化较小，电流变化较小场合，而 C 滤波器应用于输出电压较大，且变化较大场 合。 （5）S1S4 均断开时，电路为单相半波整流电路，此时负载为 RL+R，则有 VVUUO92045. 045 . 0 =， RR U I L O O + =，VUURM 3 . 282= 12.3.1 稳压二极管稳压电路如图稳压二极管稳压电路如图 12.06 所示，已知所示，已知tVusin2 .28=，稳压二极管的稳定电 压 ，稳压二极管的稳定电 压 UZ=6V，R2=k,R=1.2k。试求：。试求： （1）S1断开，断开，S2合上时的合上时的 IO，IR和和 IZ； （2）S1和和 S2均合上时的均合上时的 IO，IR和和 IZ，并说明，并说明 R=0 和和 DZ接反两种情况下电路能否起稳压 作用。 接反两种情况下电路能否起稳压 作用。 解答解答 （1）由于 u=6V 时，可推出6sin2 .28=t，则t=0.076rad 则较小，所以有 + + + = 1 1 1 0 sin2 .286sin 2 . 28 1 td RR R ttdtd RR R tU LL L O 式中rad076. 0 1 =，由于0076. 0 1 =rad，则有VUO6。 我们可以把 R，DZ，RL当作负载，有VVUUi18209 . 09 . 0=，有 mAA R U I L O O 3 102 6 3 = =，mAA R UU I Oi R 10 102 . 1 618 3 = = = 4 电工学简明教程（第二版） 习题解答 编者：王怀平（东华理工大学机电基础教学部） mAmAIII ORZ 7)310(= （2）若 S1 和 S2 均合上，我们同样可将 R，DZ，RL 当作负载，只是比（1）多一个电 容滤波器，有VVUUi24202 . 12 . 1=，则 mAA R U I L O O 3 102 6 3 = =，mAA R UU I Oi R 15 102 . 1 624 3 = = = mAmAIII ORZ 12)315(= 当 R=0 和 DZ接反两种情况下电路均不能起稳压作用。若 R=0，这样 Ui直接加在稳压 管 DZ上，很容易烧毁稳压管，如果 DZ接反，则直接将负载短路，此时 UO=0。 12.3.2 如何连接图如何连接图 12.07 中的各个元器件以及接“地”符号才能得到对“地”为中的各个元器件以及接“地”符号才能得到对“地”为15V 的直 流稳压电源，并写出其导通路径。 的直 流稳压电源，并写出其导通路径。 解答解答 根据要求，所设计电路如下图所示。正半周期 D4和 D2导通，负半周期 D1和 D3导通。 12.3.3 在图在图 12.08 中，试求输出电压中，试求输出电压 UO的可调范围是多大？的可调范围是多大？ 解答解答 因，于是由基尔霍夫电压定律可得 + UU O P U RRR RR U RR R 21 11 43 3 + + = + 5 电工学简明教程（第二版） 习题解答 编者：王怀平（东华理工大学机电基础教学部） + + + =U RR R RR RRR U P O 43 3 11 21 当时 P RR = 1 VUO6 . 55 5 . 25 . 2 5 . 2 5 . 15 . 0 5 . 25 . 15 . 0 = + + + = 01=R时 VUO5 .225 5 . 25 . 2 5 . 2 5 . 0 5 . 25 . 15 . 0 = + + = 所以，UO的可调范围为 5.622.5V。 12.3.4 在图在图 12.09 中，试求输出电压中，试求输出电压 UO的可调范围是多少？的可调范围是多少？ 解答解答 因为，所以可得 + UU = + + UU RRR RR O P21 11 + + =U RR RRR UO P 11 21 当时 P RR = 1 VUO96. 65 1 . 53 . 3 3 . 31 . 53 . 3 = + + = 当时 01=R VUO73.175 3 . 3 3 . 31 . 53 . 3 = + = 所以，UO的可调范围为 6.9617.73V。 *12.4.1 有一电阻性负载，它需要可调的直流电压有一电阻性负载，它需要可调的直流电压 UO=060V，电流，电流 IO=010A。现采用单相 半控桥式整流电路，试计算变压器二次侧的电压。 。现采用单相 半控桥式整流电路，试计算变压器二次侧的电压。 解答解答 因为需要输出的直流电压可调，所以采用晶闸管整流电路。 当导通角=180，控制角=0 时，UO=60V。此时变压器副边电压 V U U O 7 .66 9 . 0 60 9 . 0 = 晶闸管和二极管中的最大平均电流 AIII ODT 510 2 1 2 1 = 晶闸管和二极管上最高反向电压 VUUUU DRMFMRM 947 .6622= 6 电工学简明教程（第二版） 习题解答 编者：王怀平（东华理工大学机电基础教学部） 可选用 10A，200V 的晶闸管和 10A，100V 的二极管，因为二极管的反向工作峰值电压一般 是反向击穿电压的一半，已有较大的余量，所以选用 100V 已足够。 C 拓宽题拓宽题 12.1.8 在图在图 12.10 所示的整流电路中，变压器二次侧电压有效值所示的整流电路中，变压器二次侧电压有效值 U1=20V，U2=50V；R1=100 ,R2=30；二极管最大整流电流；二极管最大整流电流 IOM和反向工作峰值电压和反向工作峰值电压 URWM见表见表 12.01。 （1）试校核电路中各整流桥所选用的二极管型号是否合适。）试校核电路中各整流桥所选用的二极管型号是否合适。 （2）若将绕组）若将绕组 2-2的极性接反，对整流电路有无影响，为什么？的极性接反，对整流电路有无影响，为什么？ （3）若将）若将 a，b 间连线去掉，电路是否仍能工作？此时输出电压间连线去掉，电路是否仍能工作？此时输出电压 UO和输出电流和输出电流 IO等于多 少？所选用的二极管是否合适？ 等于多 少？所选用的二极管是否合适？ 解答解答 （1）在图中，两个桥式整流电路是相 互独立的。对 1-1电路： VUUO18209 . 09 . 0 11 = A R U I O O 18. 0 100 18 1 1 1 = AII OD 09. 0 2 18. 0 2 1 11 = VUUDRM3 .282022 11 = 所选用的二极管 2CZ52C 的 IOMID1，UDRM2UDRM1，满足电路的要求。 对