第6章-直流稳压电源-习题解答

第六章第六章习题参考答案习题参考答案 6 1 在图 6 23 中 已知直流电压表 V2的读数为 90V 负载电阻 二极 100 L R 管的正向压降忽略不计 试求 直流电流表 A 的读数 交流电压表 V1的读数 变压器二次侧电流有效值 图 6 23 习题 6 1 图 解 1 直流电流表的读数 AA9 0 100 90 2 L A R U I 2 交流电压表的读数 1 VV200 45 0 90 45 0 2 1 U U 3 变压器二次侧电流有效值 A2 45 0 A I I 6 2 图 6 24 为变压器二次侧绕组有中心抽头的单相整流电路 二次侧电压有效值 为 试分析 U 1 标出负载电阻上电压和滤波电容的极性 L R o uC 2 分别画出无滤波电容和有滤波电容两种情况下的波形 整流电压平均值 o u 与变压器二次侧电压有效值的数值关系如何 o UU 3 有无滤波电容两种情况下 二极管上所承受的最高反向电压各为多大 DRM U 4 如果二极管 VD2虚焊 极性接反 过载损坏造成短路 电路会出现什么问题 5 如果变压器二次侧中心抽头虚焊 输出端短路两种情况下电路又会出现什么问 题 图 4 2 题 4 2 图 140 图 6 24 习题 6 2 图 解 1 负载电阻上电压和滤波电容的极性如题 6 2 解图 a 所示 L R o uC 2 无滤波电容和有滤波电容两种情况下的波形分别如题 6 2 解图 b 和题 6 2 o u 解图 c 所示 无滤波电容时 UUo9 0 有滤波电容时 UUo2 1 3 有无滤波电容两种情况下 二极管上所承受的最高反向电压皆为 UUDRM22 4 二极管 V2虚焊时相当于开路 电路变为单相半波整流电路 输出电压将降为原 来的一半 极性接反和过载损坏造成短路时 在输入电压正半周 通路导通 1 V 2 V 由于二极管正向电阻很小 产生很大电流 将造成电源 变压器和二极管烧毁 5 变压器二次侧中心抽头虚焊时相当于断路 无论是的正半周还是的负半周uu 都不会构成电流的通路 因此负载电阻没有电压输出 输出端短路时 由于二极管电阻 很小 会产生很大电流 使电源 变压器和二极管烧毁 6 3 图 6 25 电路中 已知 其他参数已标在图中 试求 k5 1L R k3 0 2L R VD1 VD2 VD3各组成何种整流电路 计算 及流过三只二极管电流的平均值各是多大 1o U 2o U 选择三只二极管的型号 解 1 单相半波整流电路 组成单 1 V 2 V 3 V 相桥式整流电路 2 V45 1090 45 0 1 o U V9109 0 2 o U 题 6 2 解图 b 题 6 2 解图 c 141 mA9 5 45 1 V I 图 6 25 习题 6 3 图mA30 3 0 9 32 VV II 3 反向电压最大值 1 V V1411002 DRM U 反向电压最大值 2 V 3 V V 2 281022 DRM U 选择二极管型号时 考虑留有充分余量应选二极管的最大整流电流 最 VoM II2 高反向工作电压 DRMRM UU2 所以选择 2CZ12D 和选择 2CZ11A 1 V 2 V 3 V 6 4 在图 6 2a 的单相桥式整流电路中 已知变压器二次侧电压有效值 V100 U 试求 并选择整流二极管型号 k1 L R o U o I 解 输出电压 V901009 09 0 UUo 输出电流平均值 mA90 1 90 L o o R U I 流过整流二极管电流的平均值 mA45 2 1 oDF II 整流二极管承受最高反向电压 V1411002 DRM U 考虑留有充分余量 mA902 VoM II V2822 DRMRM UU 整流二极管型号可选择 2CZ11C 6 5 某电阻性负载 要求直流电压 60V 电流 20A 现采用单相半波可控整流电路 直接由 220V 交流电网供电 试计算晶闸管的导通角 电流的有效值 并选用晶闸管 解 单相半波可控整流电路输出电压 UUo 2 cos1 45 0 所以 21 0 1 22045 0 120 1 45 0 2 cos U Uo 导通角 10278180180 142 3 30 60 o o L I U R 电流有效值 A 7 582sin 2 1 L R U I 流过晶体管电流的平均值 A10 2 1 oDF II 晶体管承受反向电压峰值 V3102202 DRM U 考虑留有充分余量 A202 DFF II V6202 DRMRM UU 晶体管选择为 KP20 6 6 单相半波可控整流电路 负载电阻 直接由 220V 交流电网供电 控 10 L R 制角 试计算输出电压 电流的平均值 并选择晶体管 60 解 V25 74220 2 5 01 45 0 2 cos1 45 0 UUo A425 7 10 25 74 L o o R U I 流过晶体管电流的平均值 A7 3 2 1 oDF II 晶体管承受正反向电压峰值 V3102202 RMFM UU 考虑留有充分余量 A4 72 DFF II V6202 RMDRM UU V6202 FMDFM UU 晶体管可选择为 KP10 6 7 有一电阻负载 它需可调直流电压 电流 现采V60 0 o UA10 0 o I 用 单相半控桥式整流电路 试计算变压器二次侧电压 并选用整流元件 如果不用变压器 输入接 220V 交流电网 试选用整流元件 解 设晶闸管导通角 时 V 180 0 180 o UA6 o I 交流电压有效值 V67V 9 0 60 9 0 o U U 实际上还应考虑电网电压的波动 管压降以及导通角一般达不到 般只是 180 等因素 交流电压要比计算值适当加大 10 左右 实际选V 170 16074 U 晶闸管承受的最高正 反向电压和二极管承受的最高反向电压都为 143 V0417441 1 2 UUU RMFM 考虑留有充分余量 通常根据下式选取晶闸管的和 FRM U RRM U FMFRM UU2 RMRRM UU2 本题 V082V1042 RRMFRM UU 流过晶闸管和二极管的平均电流 A5A 2 10 2 1 ooT II 考虑留有充分余量应选晶闸管的正向平均电流 A102 oTF II 根据以上计算选用晶闸管 KP10 两只 二极管 2CZ11C 两只 输入接 220V 交流电网 此时晶闸管承受的最高正 反向电压和二极管承受的最高 反向电压都为 310V V220 41 1 2 UUU RMFM 620VV3102 RRMFRM UU 所以可选用晶闸管 KP10 两只 二极管 2CZ11G 两只 6 8 试分析图 6 26 所示可控整流电路的工作情况 控制 角的变化范围 输出电压平均值的计算公式 图 6 26 习题 6 8 图 解 设电源变压器二次侧电压 V 波形题 6 8 解图 a 所示 如果tUu sin2 控制极未加触发电压 晶闸管在电压的正 负半周内均不导通 在输入交流电压的uu 题 6 8 解图 144 正半周内某一时刻 t1 给控制极加上触发脉冲 题 6 8 解图 b 所示 晶闸 1 t 管道通 忽略管压降 电压全部加在负载电阻上 负载上电压电流波形如题 6 8u L R 解图 c 所示 在电压的负半周时某一时刻 t2 给控制极加上触发脉冲 如u 2 t 题 6 8 解图 b 所示 晶闸管道通 电压全部加在负载电阻上 负载上电压电u L R 流波形题 6 8 解图 c 所示 控制角的变化范围为 输出电压平均值 0 UtdtUU 2 cos1 9 0 sin2 1 0 6 9 已知交流电源电压为 220V 频率 f 50Hz 负载要求输出电压平均值为 20V 输出电流平均值为 50mA 试设计单相桥式整流电容滤波电路 求变压器的变比 及容量 并选择整流 滤波元件 解 UUo2 1 变压器副边电压有效值 V71V 2 1 20 2 1 o U U 流过二极管电流平均值 25mA50 2 1 2 1 oDF II 二极管承受最高反向电压 V42V1722 UUDRM 选用四只 2CZ11A 二极管 根据 2 5 3 T CRL 0 02s s 50 1 1 f T 取 2 5 T CRL 所以 F125 1050 20 05 0 2 5 3 L R T C 选容量 耐压 50V 的极性电容 F125 6 10 在图 6 9 中 滤波电容 交流电源频率 f 50HZ 要F 100 C k1 L R 求输出电压平均值 问 V10 o U 1 变压器二次侧电压 U 145 2 该电路工作过程中 若增大 是增大还是减小 二极管的导通角是增大还 L R o U 是减小 解 1 变压器二次侧电压 V3 8 2 1 10 2 1 o U U 2 若增大 电容放电时间常数 变大 按指数规律放电减慢 导通角增大 L R L RC 输出电压平均值增大 o U 6 11整 流 滤 波 电 路 如 图 6 27所 示 二 极 管 是 理 想 元 件 电 容 负 载 电 F500C 阻 开 关 闭 合 断 开 时 直 流 电 压 表 的 读 数 为 求 k5 L RS1S2 V V 4 141 1 开 关 闭 合 断 开时 直 流 电 流 表 的 读 数 S1S2 A 2 开 关 断 开 闭 合 时 直 流 电 流 表 的 读 数 设 电 流 表 内 阻 为 零 电 压 S1S2 A 表 内 阻 为 无 穷 大 3 两个开关均闭合 u1 u2 RL S1S2 uO C V A 图 6 27 题 6 11 图 解 开 关 闭 合 断 开 时 直 流 电 压 表 的 读 数 应为 S1S2 V V 4 1412 2 UUo 则 V100 2 U 1 开 关 闭 合 断 开时 直 流 电 流 表 的 读 数 为0 S1S2 A 2 开 关 断 开 闭 合 时 S1S2V909 0 2 UUo 直 流 电 流 表 的 读 数 为 A mA18 5 90 I 3 两个开关均闭合 时 V1202 1 2 UUo 直 流 电 流 表 的 读 数 为 A mA24 5 120 I 6 12 在图 6 14 所示的 形滤波电路中 已知变压器二次侧电压 RCV6 U 负载电压 负载电流 试计算滤波电阻 V6 L UmA100 L IR 解 经电容 C 滤波后的输出电压 V2 762 12 1 UUo 146 则滤波电阻 k 12 10100 62 7 3 L Lo I UU R 6 13 图 6 28 是二倍压整流电路 试标出输出电压的极性 说明 o UUUo22 图 6 28 习题 6 13 图 解 正半周期时 变压器二次侧电压通过 向电容充电至 负半周期时 由变压 1 V 1 CU 器二次侧电压和电容共同构成电源 通过由 1 C 和组成带滤波的单相半波整流电路向负 2 V 2 C 载供电 所以输出电压为 U22 6 14 某稳压电路如图 6 29 所示 试问 1 输出电压的大小及极性如何 L U 2 电容 的极性如何 它们耐压应选多高 1 C 2 C 3 负载电阻的最小值约为多少 L R 4 稳压管接反 后果如何 解 1 输出电压极性如题 6 14 解图所示 正半周大小为 负半周为 L UV15V0 2 电容 的极性如图所示 耐压选为 1 C 2 CV30 3 根据公式 2 5 3 T CRL 可知 C T RL 2 5 3 4 稳压管接反后正向导通会产生很大电流 使电源 变压器和稳压管烧毁 题 6 13 解图 147 图 6 29 习题 6 14 图 题 6 14 解图 6 15 由运算放大器组成的稳压电路 如图 6 30 所示 稳压管的稳定电压 V4 z U k4 1 R 1 证明 z F o U R RR U 1 1 2 如果要求 计算电阻 V12 5 o U F R 3 如果改由反相端输入 试画出电路图 并写出输出电压的计算公式 z U o U 解 1 证明 根据虚短和虚断可知 F o R UU R U 1 Z UU 所以有 z F o U R RR U 1 1 2 1 1 R U U R Z o F 时 V5 o Uk 44 1 4 5 F R 时 V12 o Uk 84 1 4 12 F R 所以在之间 图 6 30 习题 6 15 图 F Rk 8 1 6 16 图 6 31 是串联型稳压电路 其中 VS 为 2CWl3 50 31 RR 40 L R 晶体管都为 PNP 型管 560 2 R 1 求该电路输出电压的调节范围 L U 2 当交流电源电压升高时 说明 如何变化 各点电位 o U L U 1B U 1C U 1E U 是升高还是降低 148 图 6 31 习题 6 16 图 解 由该电路可知 当滑动变阻器触头在最下方时有 2 R LZ U RRR R U 321 3 当滑动变阻器触头在最上方时有 2 R LZ U RRR RR U 321 32 所以 ZLZ U R RRR UU RR RRR 3 321 32 321 即的变化范围约为 L UV132V10 L U 各点电位变化情况如下 6 17 图 6 32 是带保护的扩流电路 电阻 和晶体管 V2 V3组成保护电路 2 R 3 R 试分析其工作原理 L U电源电压o U 1B U 1BE U 1B I 1C I 1C U 3B I 2C I 2CE U L U 1E U 不变 I 2 I 149 图 6 32 习题 6 17 图 解 所谓扩流指输出电流增加为 L I 2 IIIL 正常时 和截止 电阻上产生压降使导通