模拟电子技术_第8章_直流稳压电源B

第 8 章 直流稳压电源 171 第第 8 章章 直直流流稳稳压压电电源源 8 1 教教学学基基本本要要求求 教 学 基 本 要 求 主 要 知 识 点 熟练掌握 正确理解 一般了解 直流稳压电源的组成及分类 单相桥式整流电路的工作原理及其主要性能指标 滤波电路的工作原理及其主要参数 稳压电路的主要性能指标 串联反馈型线性稳压电路的组成及工作原理 三端集成稳压器及其应用电路 开关型稳压电路工作原理及电路 8 2 重重点点和和难难点点 一 重点 单相桥式整流电路的工作原理及主要性能指标 二 难点 串联型稳压电路的分析 8 3 知知识识要要点点 整流电路 滤波电路 直流稳压电源 稳压电路 集成稳压器 开关式稳压电源 8 4 主主要要内内容容 一一 直直流流稳稳压压电电源源的的组组成成 电子设备中需要直流电源 它们可以采用干电池 蓄电池或其它直流能源供电 但这些电源 成本高 容量有限 在有交流电网的地方 一般采用将交流电变为直流电的直流稳压电源 整 流 电 路 滤 波 电 路 稳 压 电 路 0 t 0 t t 0 t t L R 图8 1 直流稳压电源组成框图 Tr 0 0 1 u 2 u 3 u 4 u o U 直流稳压电源一般由电源变压器 整流电路 滤波电路和稳压电路四部分组成 如图 8 1 所 示 第 8 章 直流稳压电源 172 电源变压器 将电网供给的交流电变换成符合整流电路要求的交流电 整流电路 将变压器二次侧的交流电压变换为单向脉动的直流电压 滤波电路 将脉动的直流电压变换为平滑的直流电压 稳压电路 将直流输出电压稳定 减少电源电压波动和负载变化对输出直流电压的影响 二二 整整流流电电路路 1 整流电路的分类 按交流电的类型 分为单相整流和三相整流 按输出功率的大小 分为小功率整流和大功率整流 小功率直流电源一般采用单相整流 大 功率直流电源一般采用三相整流 按整流元件 分为可控整流和不可控整流 可控整流一般用可控硅元件 通过控制可控硅的 导通角来控制输出电压的大小 不可控整流用二极管整流 输出电压大小不可控 本课程只讨论单相 小功率 不可控整流电路 表 8 1 类 型 电 路整流电压的波形UoIDURM特点 单 相 半 波 D L R o u o i 2 u 0 45U2Io2 2U 电路简单 输出纹波 大 电源 的利用率 低 单 相 全 波 1 D L R o u 2 D 2 u o I 2 u 0 9 U2o 2 1 I 2 22U 纹波小 二极管的 反向电压 高 单 相 桥 式 1 D L R o u 2 D 3 D 4 D 2 u o I 0 9 U2o 2 1 I 2 2U 电路复杂 纹波小 二极管的 反向电压 小 应用 最广 2 整流电路的基本原理 利用整流二极管的单向导电性 将双向变化的交流电变成单向脉动的直流电 3 单相整流电路及主要参数 设 U2为变压器二次侧的电压有效值 为输出电压的直流分量 平均值 Io为输出平均 o U 电流 URM为二极管的最大反向电压 ID为流过二极管的平均电流 单相整流电路及主要参数如 表 8 1 所示 三三 滤滤波波电电路路 u o 0 t u o 0 t u o 0 t 第 8 章 直流稳压电源 173 整流输出的直流电压脉动分量比较大 为减小脉动 在整流电路之后加上滤波电路 滤波分 为电容滤波 电感滤波 复式滤波 滤波电路是利用电容和电感对不同频率的信号表现出不同的电抗 构成低通滤波电路 以减 小高频纹波成份 电容在高频时容抗小 和负载并联 电感在高频时感抗大 和负载串联 可使 高频分量在负载上的分压大大降低 从而达到减小纹波的目的 几种滤波电路的主要指标如表 8 2 所示 四四 稳稳压压电电路路 为使输出的直流电压不随电源电压的波动 负载的变化而变化 还需要在滤波电路之后加稳 压电路 稳压电路又分为并联型稳压电路和串联型稳压电路两大类 1 并并联联型型稳稳压压电电路路 并联型稳压电路就是在滤波电路后 加上稳压管构成稳压电路 如图 8 2 所示 稳压管的选择应遵循 UZ Uo IZM 1 5 3 IOM UI 2 3 Uo 稳压过程就是利用稳压管上电压的微小变化 会引起稳压管电流的较大变化 电阻 R 感应这 个电流变化 并调整使输出电压基本维持不变 其稳定过程如下 当负载不变 输入电压 UI波动使得输出电压 Uo升高 其调节过程为 UI Uo UZ IZ IR UR Uo 若输入电压 UI不变 负载发生变化 如 RL减小 其调节过程为 RL Uo UZ IZ IR UR Uo 当负载电阻 RL和输入电压 UI一定时 电阻 R 的选择是根据稳压管的电流不超过正常工作范 围来选的 稳压管的电流是在 IZmin IZ IZM之间 则 ZM L ZZI min I R U R UU IZ 表 8 2 电路形式 o U URMID特点 半波整流 2 U 2 22U o I 全波整流 2 2 1 U 2 22U o 5 0 I 电 容 滤 波 桥式整流 2 2 1 U 2 2U o 5 0 I RLC 越大 滤波效果越好 二极管的导通角 小 冲击电流大 一般适应于输出电压较高 负载电流小且变化也小的场合 半波整流0 45 U22 2U o I 全波整流0 9 U2 2 2 2U o 5 0 I 电 感 滤 波 桥式整流0 9 U22 2U o 5 0 I 二极管的导通角大 无冲击电流 但由于铁 心的存在 电磁干扰大 适应于输出电压较低 输出电流大且负载变化大的场合 R DZ RL IUo U Z U 图8 2 稳压管稳压电路 R I Z I oI 第 8 章 直流稳压电源 174 可得电阻 R 的取值范围为 L Z Zmin ZI L Z ZM ZI II R U UU R R U UU 这种稳压电路输出电压不能调节 负载电流变化范围小 稳压效果差 但电路结构简单 故 在要求不高的小功率电子设备中得到广泛应用 2 串串联联型型稳稳压压电电路路 串联反馈式稳压电路组成框图如图 8 3 所示 它由采样环节 R1 RP R2 基准环节 R DZ 放大环节 A 调整环节 T 四部分组成 输出电压的大小调节可以通过改变电位计 RP的位置来实现 其公式为 Z U RR RRR U 22 P21 o 当电位器调至最低点时 UO输出最大值 0 2 R Z U R RRR U 2 P21 maxo 当电位器调至最高点时 输出最小值 p2 RR o U Z U RR RRR U p2 P21 mino 该稳压电路具有如下特点 1 稳定度高 纹波小 响应速度快 2 输出电压可调 输出电流范围大 输出电阻小 3 调整管工作在线性状态 管压降较大 3 5V 电路的功率变换效率较低 约 30 50 五五 集集成成线线性性稳稳压压器器 集成线性稳压器的电路结构和工作原理与图 8 3 所示电路类似 输出电压固定的三端集成稳 压器有正输出 LM78 和负输出 LM79 两个系列 根据输出电流的不同 又可分为 三种 LM78 LM79 的最大输出电流为 1 5A LM78M LM79M 的最大输出电 流为 0 5A LM78L LM79L 的最大输出电流为 0 1A 以上各型号中的 表示输出固 定电压值 一般有 5V 6V 8V 12V 15V 18V 20V 24V 等 8 种 输出电压可调的三端集成稳压器有 LM317 LM117 输出正电压 LM337 LM137 输出 负电压 三端集成稳压器只有三个引脚 输入端 in 输出端 out 公共端 com 图 8 4 图 8 5 是 不可调和可调三端集成稳压器的典型应用电路 LM7805 2 U o U 1 C 2 C 3 C 4 C 9 4 1 2 3 INOUT GND F 33 0 F 202 F 001 F 1 0 LM317 2 U o U 1 C 2 C 3 C 4 C 图9 5 三端集成可调稳压电路的典型应用 1 2 3 1 R w R INOUT ADJ 402 图8 4 三端集成稳压电路的典型应用图8 5 三端集成可调稳压电路的典型应用 六六 开开关关式式稳稳压压电电源源 当稳压电源中的调整管 T 在控制脉冲作用下 工作于开关状态 通过适当调整开通和关断的 图8 3 串联型稳压电路的组成框图 A i Uo U L R T Z U F U 1 R 2 R R Z D B u P R 2 R 1 R 第 8 章 直流稳压电源 175 时间 可使输出电压稳定的稳压电源称为开关稳压电源 调整管开通和关断时间的控制方式有两种 一种是固定开关频率 控制脉冲宽度 PWM 脉冲宽度调制 一种是固定脉冲宽度 控制开关频率 PFM 脉冲频率调制 开关式稳压电源有如下特点 1 调整管工作在开关状态 功耗低 电源的功率转换效率高 约 60 80 甚至可高 达 90 以上 2 由于控制脉冲的频率高 一般在几十千赫兹以上 滤波电感 电容的数值较小 故大 多数开关电源没有工频电源变压器 体积小 重量轻 3 电路的其它性能均略低于线性电源 8 5 典典型型例例题题分分析析 例例 8 1 有一整流电路如例 8 1 图所示 试求 1 负载电阻和上整流电压的平均值 1L R 2L R 和 并标出极性 2 二极管 D1 D2 D3上的平均电流 以及各管所承 1o U 2o U 1D I 2D I 3D I 受的最高反向电压 解 1 D3构成的为半波整流电路 其对应的变压器二 次侧的交流电压有效值为 U 2 90 10 100V 则 RL1两端的直流电压为 UO1 0 45U 2 0 45 100 45V A 端为直流输出电压的负极 D1 D2构成全波整流电路 其对应的变压器二次侧的交流电压有效值为 U2 10V 则 RL2两端的直流电压为 UO2 0 9U2 0 9 10 9V B 端为直流输出电压的正极 2 全波整流电路中二极管 D1 D2的平均电流为 ID1 ID2 1 2 IO2 0 5 UO2 RL2 0 5 9 100 0 045A 半波整流电路中二极管 D3的平均电流为 ID3 IO1 UO1 RL1 45 104 4 5mA 二极管承受的最大反向电压 V220222 2RM1RM UUU V21002 23RM UU 例例 8 2 在桥式整流电容滤波电路中 如例 8 2 图所示 设 现用直流电压表测量端电压 出现下面几种情况 试分析哪些V20 2 U L R o U D 1 D 2 例8 1图 D 3 90V 10V 10V 10k 100 220V U O1 U O2 R L1 R L2 A B Tr 例8 2图 1 D L R o u o I 2 D 3 D 4 D 1 u 2 u L C 第 8 章 直流稳压电源 176 是合理的 哪些发生了故障 并指明原因 1 2 3 4 V82 o UV18 o UV9 o UV24 o U 解 桥式整流加电容滤波电路正常输出的直流电压平均值为 1 2U2 如果负载开路 则输出为 如果不接电容 则为桥式整流 输出为 0 9U2 如果不接电容 并且桥式整流电路某个二 2 2U 极管虚焊 成为半波整流 则输出为 0 45U2 所以有 1 断开或虚焊 电容上电压无放电回路 保持在最大值 28V LR o U 2 2U 2 电容 CL断开或虚焊 是全波整流输出 0 9 U2 18V o U 3 电容 CL和某一整流二极管断开或虚焊 为半波整流输出 0 45 U2 9V o U 4 正常输出 1 2 U2 24V o U 例例 8 3 电路如图 8 3 所示 已知 V6 Z U T 的电流放大系数 试求 1 输出 k2 1 R k1 2 R k3 P RV30 i U50 电压的变化范围 2 当 时 V15 o U 150 L R 调整管 T 的管耗和运算放大器的输出电流 解 1 由于 Z U RR RRR U 22 P21 o 当电位器调至最低点时 输出最大值 0 2 R o U V366 1 312 2 P21 maxo Z U R RRR U 当电位器调至最高点时 UO输出最小值 p2 RR V96 31 312 p2 P21 mino Z U RR RRR U 2 三极管两端的电压为 V15 oiCE UUU 负载上的电流 A1 0 L o o R U I 三极管集电极上的电流 A1 0 oCE II 三极管上的功耗 W5 1 CECET IUP 运放的输出电流 mA2 CE out I I 8 6 习习题题及及其其解解答答 供供参参考考 一 自测题自测题 8 1 思考题 1 衡量稳压电路质量的性能指标有哪些 答 主要指标有输入调整率 稳压系数 负载调整特性 输出电阻 温度系数 ST u S r S I S o R 2 如何根据单相桥式整流电路的工作原理分析电路故障现象 答 若其中一个二极管开路 则为半波整流 一个半周导通 另外半周截止 输出电压 Uo 0 45U2 若其中一个二极管反接或短路 则将烧毁变压器 Uo 0V 桥式整流加电容滤波电 例8 3图 串联型稳压电路的组成框图 A i Uo U L R T Z U F U 1 R 2 R R Z D B u P R 2 R 1 R 第 8 章 直流稳压电源 177 路正常输出的直流电压平均值为 1 2U2 如果负载开路 则输出为 如果不接电容 则为桥 2 2U 式整流 输出为 0 9U2 如果不接电容 并且桥式整流电路某个二极管虚焊 成为半波整流 则 输出为 0 45U2 3 试说明常见滤波电路类型以及其外特性 在实际应用中应如何选择电路类型及其元器件的参数 答 常用的滤波电路有电容滤波 电感滤波和复式滤波等 电容滤波的电路结构简单 外特性比 较软 输出电压较高 脉动较小 但带负载的能力不强 因此适合 负载电流不大且负载变化较小 的电子系统 电感滤波的外特性比较硬 整流管的导电角较大 峰值电流很小 输出特性比较平 坦 但由于铁心的存在 笨重 体积大 易引起电磁干扰 一般只适用于大电流的场合 复式滤 波器结构简单 能兼起降压 限流作用 滤波效能也较高 滤波效能很高 几乎没有直流电压损 失 适用于负载电流较大 要求纹波很小的场合 电容滤波可针对不同频率的谐波滤波分量 选 择相应的电容器容量及数量 滤波电容容量由确定 电容器耐压应大于 2 5 3 LL T CR 2 2U 滤波电感的选择 如频率不高 如小于 70kHz 以下 可以选择铁粉心的环 这种环饱和磁通密度 大 可以承受比较大的直流电流 并且成本很低 但损耗高一些 频率再高一点 如 70kHz f 100kHz 可以选择铁硅铝等材质的 它的特点和铁粉心差不多 但损耗只有铁粉心的 1 8 左右 但成本比较高 如果频率再高 考虑到铁心损耗 铁氧体就是唯一的选择 因为其磁损很 小 但铁氧体饱和磁通密度低 所以使用于高频 注意铁氧体做电感是要开气息的 避免饱和 4 分别判断图 8 40 所示各电路能否作为滤波电路 并简述理由 答 a 图可以作为滤波电路 构成低通滤波器 b 图不可以作为滤波电路 应将电 感 L 置于电容器C 之前 c 图也不可以作为滤波电路 应将电感换成电容 电容换成 电感 5 直流稳压电源主要由哪几部分组成 各部分的功能是什么 答 直流稳压电源是由电源变压器 整流电路 滤波电路和稳压电路四部分组成 电源变压器是 将交流电源电压变换成符合整流 稳压需要的交流电压 整流电路是将变压器二次侧交流电压变 化为单向脉动电压 其中整流元件常采用具有单向导电性的晶体二极管或晶闸管 滤波电路是为 了减小整流输出电压的脉动程度 采用滤波电路减小脉动电压的纹波幅度 以适应负载的需要 稳压电路是当交流电源电压波动或负载变化时 通过稳压电路使直流输出电压稳定 在某些对直 流电压的稳定度要求不高的电子电路中 稳压电路可以采用简单的稳压管稳压电路或不需要稳压 环节 6 串联反馈式直流稳压电路主要由哪几部分组成 各部分的功能是什么 图8 40 题8 1 4 图 第 8 章 直流稳压电源 178 答 串联反馈式直流稳压电路主要由采样环节 基准环节 放大环节 调整环节四部分组成 如 右图所示 各部分作用的功能 VT 为调整管 它工作在线性放大区 故又称为 线性稳压电路 R3和稳压管 VZ 组成基准电压源 为集成运放 A 的同相输入端提供基准电压 R1 R2和 Rp组成取样电路 它将稳压电路的输出电压分压后送到集成运放 A 的反相输入端 集 成运放 A 构成比较放大电路 用来对取样电压与基准电压的差值进行放大 7 试说明常见线性集成稳压电路的种类及其使用特点 答 常见线性集成稳压电路有三端固定式集成稳压器和三端可调式集成稳压器两类 前者输出直 流电压固定不变 后者输出直流电压可以调节 使用特点 体积小 性能稳定可靠 使用灵活 价格低廉 外围元件少 8 使用线性集成稳压器时应该注意什么 如何正确选用线性集成稳压器 答 使用线性集成稳压器时应该注意 不同型号 不同封装的线性集成稳压器的三个电极的位置 是不同的 使用前要查手册确定 通常输入电压 Ui应比输出电压端 Uo高 3V 以上 为减小输出电 压纹波 应在稳压器调整端与地之间接入一个 10 F 左右的电容 三端集成稳压器是一个功率器件 它的最大功耗取决于内部调整管的最大结温 因此 要保证集成稳压器能够在额定输出电流下正 常工作 就必须为集成稳压器采取适当的散热措施 要根据实际电路选择合适的稳压器 9 试比较单相半波整流和单相桥式整流电路的各项性能指标 哪种整流电路最好 答 单相半波整流电路简单 易于调节 但电源利用率低 输出纹波较大 输出电压低 而 桥式 整流电路的优点是输出电压高 纹波电压较小 管子所承受的最大反向电压较低 同时因电源变 压器在正负半周内都有电流供给负载 电源变压器得到充分的利用 效率较高 因此 这种电路 在半导体整流电路中得到了广泛的应用 因此桥式整流电路优于半波整流 8 2 选择题选择题 1 单相桥式整流的目的是 A 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 C 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 B 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 直流稳压电源的滤波电路应选用 B A 高通滤波电路 B 低通滤波电路 C 带通滤波电路 5 当输出电压平均值相等时 单相桥式整流电路中的二极管所承受的最高反向电压为 12V 则 单相半波整流电路中的二极管所承受的最高反向电压为 A A 12V B 6V C 24V D 8V 6 已知整流二极管的反向击穿电压为 20V 按通常规定 此二极管的最大整流电压为 D 第 8 章 直流稳压电源 179 A 20V B 15V C 10V D 5V 7 稳压二极管稳压时 其工作在 C 发光二极管发光时 其工作在 A A 正向导通区 B 反向截止区 C 反向击穿区 8 3 填空题填空题 1 稳压二极管是利用二极管的 反向击穿 特性工作的 2 如果变压器二次侧 即副边 电压的有效值为 12V 桥式整流后 不带滤波 的输出电压为 10 8 V 经过电容滤波后为 17 V 二极管所承受的最大反向电压为 17 V 3 直流稳压电源是一种将 交流电 转换为直流信号的波形变换电路 4 稳压电源主要是要求在 输入信号 和 负载 发生变化 的情况下 其输出电压基本不变 5 在图 8 41 所示电路中 调整管为 T1 采样电路由 R1 R2和 R3组成 基准电压电路由 R 和 DZ 组成 比 较放大电路由 T2 组成 保护电路由 T3和 R0 组成 输 出电压最小值的表达式为 最大值 Z U RR RRR U 23 321 o 的表达式为 Z U R RRR U 3 321 o 6 在变压器二次侧电压和负载电阻相同的情况下 桥式整流电路的输出电流是半波整流电路输出 电流的 2 倍 7 若 U2为电源变压器二次侧电压的有效值 则半波整流电容滤波电路的输出电压为 U2 全波 整流电容滤波电路在空载时的输出电压为 2 2U 二 习题二 习题 8 4 试画出线性串联稳压电路的组成框图 并从反馈角度分析其工作原理及影响稳压性能的主要因 素 串联反馈式稳压电路稳定输出电压是利用了电压负 反馈稳定输出电压的基本原理 当输入电压增加 或 i U 负载电流增大 时 导致输出电压增加 随之反馈 o I o U 电压 也增加 为反馈系数 F U 21 2 o RR R U u F o U u F UF与基准电压 UREF相比较 其差值电压经比较放大器 放大后使和 IC减小 调整管 T 的 c e 极间的电压 B u UCE增大 使下降 从而维持基本恒定 同理 当输入电压减小 o U o U i U 或负载电流减小 时 也将使输出电压基本保持不变 o I 8 5 如图 8 42 所示电路为全波整流电路 变压器二次侧电压有效值为 2U2 1 画出 和的波形 2 u D1 i D2 i o u 2 求出输出电压的平均值和输出电流的表达式 o u o U o I 2 u 1D i t t t 2D i o u t 题8 5解图 0 0 0 0 图8 41 图8 3 5 串联稳压电源电路 题8 4图 串联型稳压电路的原理电路 A 基 准 电 压 调 整 比较放大 取 样 i Uo U L R T REF U F U 1 R 2 R R Z D B u 第 8 章 直流稳压电源 180 3 二极管的平均电流和所承受的最大反向电压的表达式 D I RM U 解 1 各处波形如题 8 5 解图所示 2 2o 9 0 UU L 2 L o o 9 0 R U R U I 3 L 2 oD 45 0 2 1 R U II 2RM 22UU 8 6 全波整流电路如图 8 3 a 所示 变压器一次侧接 220V 交流电压 1 变压器二次侧交流电压为 15V 负载电阻为 75 试求输出直流电压 直流输出电流 o U o I 整流二极管平均整流电流和二极管最大反向峰值电压 D I RM U 2 若要求输出直流电压为 5V 试确定电源变压器二次侧电压和一次侧与二次侧线圈的匝数 2 U 比 解 1 V 5 13159 09 0 2o UU A18 0 75 5 13 L o o R U I A09 0 18 0 2 1 2 1 oD II V21 211522 2RM UU 2 若要求输出直流电压为 5V 则 V56 5 9 0 5 9 0 o 2 U U 一次侧与二次侧线圈的匝数比为 40 56 5 220 2 1 U U k 8 7 电路如图 8 43 所示 变压器一次侧接 220V 交流电压 1 标出和对地的极性 和的波形是全波整流还是 o1 u o2 u o1 u o2 u 半波整流 2 若 计算出和的平均值 V 02 2221 UU o1 u o2 u 3 若 U21 18V U22 22V 画出和的波形 并求出和 o1 u o2 u o1 u 的平均值 o2 u 解 1 如图所示 和的波形都是全波整流 o1 u o2 u 2 若 则V 02 2221 UU V18209 09 0 21o2o1 UUU 3 若U21 18V U22 22V 其和的波形如题 8 7 解图所 o1 u o2 u 示 V182245 0 1845 0 45 0 45 0 2221o2o1 UUUU 8 8 如图 8 3 a 所示桥式整流电路所示 已知变压器二次侧电压100V 负载电阻 2 U 图8 42 题8 5图 Tr 1 D o1 u 2 D 3 D 4 D 1 u 21 u 22 u o2 u 图8 43 题8 7图 1L R 2L R 题8 7解图 21 u t 22 u t 0 0 1o u t 0 2o u t 0 第 8 章 直流稳压电源 181 忽略二极管的正向压降和反向电流 k 2 L R 1 求负载电阻两端的电压平均值和电流平均值 L R o U o I 2 求二极管中的平均电流和各管承受的最高反向电压 D I RM U 3 若有某只二极管接反 短路或断开 将会出现何种情况 解 1 V901009 09 0 2o UU mA45 102 90 3 L o R U I o 2 mA 5 2245 2 1 2 1 oD II V 4 14110022 2RM UU 3 若有某只二极管接反 短路 则会将变压器二次侧被短路 若有某只二极管断开 则成为单 相半波整流 8 9 在如图 8 5 a 所示桥式整流电路中 已知输出电压平均值 15V 负载电流平均值 o U 100mA o I 1 求变压器二次侧电压有效值 2 U 2 设电网电压波动范围为 220 1 10 V 在选择二极管的参数时 其最大整流平均电流 IF和最 高反向电压的下限值约为多少 RM U 解 1 桥式整流电容滤波电路的输出为 则 2o 2 1 UU V 5 12 2 1 15 2 1 o 2 U U 2 为了使整流二极管能安全工作 通常应大于输出平均电流的 2 3 倍 即 mA 300 200 3 2 oF II 对于单相桥式整流电路而言 无论有无滤波电容 二极管的最高反向工作电压都是 2 2U 实际应用中常选的整流二极管 即 2mRM 2UU V89 38 101 5 1222 101 2 2mRM UU 8 10 如图 8 44 所示电路 已知稳压管的稳定电压为 5V 最小稳定电流为 5mA 允许耗散功率为 300mW 输入电压为 20 25V R1 300 1 为保证空载时稳压管能够安全工作 R2应选多大 2 当 R2按上述原则选定后 负载电阻允许的变化范围是多少 解 稳压管的最大稳压电流为 mA 60 5 10300 3 Z ZM ZM U P I 1 由题意有 mA 50 k 30 520 min 1 R ImA 67 6 66 k 30 525 max 1 R I 当 时 V 25 i UmA 60 ZM ImA 676 660667 66 2 R I 图8 44 题8 10图 第 8 章 直流稳压电源 182 因此 为保证空载时稳压管能够安全工作 750 mA 6 667 V 5 2 R 2 当 R2取 750 时 负载电阻的选择应使稳压管的电流为 minZMZZ III 为了满足 LRR IIII 21 Z mA33 38567 6 50 ZminminmaxL 21 IIII RR 031 1033 38 5 3 maxL z minL I U R maxL R 8 11 在图 8 45 所示稳压电路中 已知稳压管的稳定电压 UZ为 6V 最小稳定电流 5mA minZ I 最大稳定电流 40 mA 输入电压 UI为 15V 波动范围为 10 限流电阻 R 200 ZM I 1 电路是否能空载 为什么 2 作为稳压电路的指标 负载电流 IL的范围为多少 解 1 当空载时 其稳压管的电流为 ZM 1 max mA 5 52 k 2 0 6 101515 I R UU I Z Z 故负载不能开路 2 根据 负载电流的最大值 maxL Imin minZ I R UU I Z mA 5 32 minD Imin maxL Z I R UU I Z 根据 负载电流的最小值 minL Imax maxZ I R UU I Z mA 5 12 maxD Imax minL Z I R UU I Z 所以 负载电流的范围为 12 5 32 5mA 8 12 具有整流滤波和比较放大器的稳压 电路如图 8 46 所示 1 分析电路中各个元件的作用 从反馈放大电路的角度来看哪个是输入量 T1 T2各起什 么作用 反馈是如何形成的 2 若 稳压管稳定电压 5 3V 晶体管 0 7V V 42 P U Z U BE U CES U 1V R3 R4 RW 1k 试计算的可调范围 o U 3 试问变压器二次侧电压的有效值大约是多少 若 R3改为 2 k 调节 RW时能输出的 2 U 最大值是多少 o U 1 D 图8 46 题8 12图 2 D 3 D 4 D 2 u 1 C 1000uF o U 1 R 1 T 2 T 2 R 3 R w R 4 R z DZ U N M Q P L R Tr R DZ RL IUo U Z U 图8 45 题8 11图 R I Z I oI 第 8 章 直流稳压电源 183 解 1 由 D1 D4构成桥式整流电路 由 C1构成电容滤波电路 T1构成调整电路 R3 Rw与 R4组成反馈网络用来反映输出电压的变化 取样 DZ和 R2构成基准稳压电路 从反馈 放大电路来看 T2管的输出为 T1输入量 T1构成电压反馈 稳定输出电压 T2构成误差放大 输出电压的变化量由反馈网络 R3 Rw与 R4取样后 经放大管 T2放大后去控制调整管 T1的 c e 极间的电压降 从而达到稳定输出电压的目的 o U 2 由于在深度负反馈情况下 Zo W43 w4 N UU RRR RR U 故 w4 w43 Zo RR RRR UU 若的滑动端在最下端时 其输出电压最大 即 w R V 9 15 1 111 3 5 4 w43 Zmaxo R RRR UU 若的滑动端在最上端时 其输出电压最小 即 w R V95 7 11 111 3 5 w4 w43 Zmino RR RRR UU 故的可调范围为 7 95V 15 9 V o U 3 由于 而 故变压器二次侧电压的有效值为V 42 P U 2P 2 1 UU 2 U V20 2 1 24 2 1 P 2 U U 若 R3改为 2 k 调节 RW时能输出的最大值 o U V 2 21 1 112 3 5 4 w43 Zmaxo R RRR UU 8 13 图 8 47 所示电路中 V R1 2 k R2 R3 1k 30V 调整管的电6 z Uk 5 w R i U 流放大系数 80 1 求输出电压的调节范围 o U 2 当 15V RL 150 时 求比较放大器的 o U 输出电流 I 解 1 由于 其中 R W Zo w21 w2 F UU RRR RR U 为可变电阻器滑动触头下面的电阻 则 w2 w21 Zo RR RRR UU 当 R W 0 时 输出电压最大 为 V48 1 512 6 2 w21 Zmaxo R RRR UU 当 R W RW 5k 时 输出电压最小 为 V8 51 512 6 w2 w21 Zmino RR RRR UU 图8 47 题8 13图 A i U o U L R T REF U F U B u 1 R 2 R W R 3 R z D z U I Io I1 第 8 章 直流稳压电源 184 故输出电压的调节范围为 8 48 V o U 2 当 15V RL 150 时 输出电流为 o U 0 1A 150 15 L o o R U I 采样支路的电流为 mA875 1 105 1 2 15 3 w21 o 1 RRR U I 故三极管发射极电流 则比较放大器的输出电流即三极管基极电流为0 1A oe II mA 1 25 80 mA 001 E I I 8 14 采用桥式整流电容滤波电路和集成稳压器设计一个直流稳压电源 已知 要 500 5 L R 求输出电压 5V o U 1 试确定电源变压器二次侧电压和一次侧与二次侧线圈的匝数比 2 U 2 确定整流二极管平均整流电流和二极管最大反向峰值电压 D I RM U 3 选择电路中其他元器件参数 并画出电路图 解 1 由于要求输出电压 5V 故若采用三端集成稳压器 则其最小输入输出电压之差 o U 为 2 3V 则取滤波输出电压为 8V 若采用桥式整流电容滤波电路 则变压器二次侧电压应 2 U 取 6 7V 若变压器一次侧输入为 220V 则变压器的匝数比应取 33 2 由于输出最大电流为 1A 则整 流二极管平均整流电流为 D I 0 5A 二极管最大反向峰值电压 为 RM UV5 97 62 3 电路如题 8 14 图所示 其中二 极管选择 2CZ11A 电容 C1选 10 F 50V C2选择 0 33 F C3选择 1 F C4选 10 F 10V 8 15 全波整流电路如题 8 15 图所示 变压器一次侧接 220V 交流电压 若采用集成稳压器 LM7812 给负载供电 L R 1 试确定电源变压器二次侧 电压和一次侧与二次侧线圈的匝 2 U 数比 2 若 求输 030 50 L R 出直流电压 输出直流电流 o U o I 整流二极管平均整流电流和二极 D I 管最大反向峰值电压 画出电路图 RM U 解 1 集成稳压器的输入端电压应取 15V 即电容滤波输出电压 则电源变压器二次侧电压 LM7805 o U 1 C 2 C 3 C 4 C 题8 14图 1 2 3 INOUT GN