电工基础第二章介绍

1、第 2 章 半导体二极管及直流稳压电源·101·习题22.1电路如图2.1 所示， R1k，测得 U D5V ，试问二极管VD 是否良好（设外电路无虚焊）？解：内部PN 结或电极已开路，D 已损坏。2.2电路如图2.2 所示，二极管导通电压U D(on) 约为 0.7V ，试分别估算开关断开和闭合时输出电压 U o 的数值。图 2.1习题 2.1电路图图 2.2习题 2.2电路图解： S 断开：断开 VD ，UD 5V。所以 VD 导通， U o5 0.74.3VS 闭合：断开 VD，UDR121( V ) ，所以 VD 截止， Uo 6V5RR2.3 分析判断图2.3 所

2、示各电路中二极管是导通还是截止，并计算电压U ab ，设图中的二极管都是理想的。图 2.3习题 2.3 电路图解：（ a）断开 VD ， UD=5+5=10V>0 ， VD 导通， U ab5V ；·102·第 2 章半导体二极管及直流稳压电源（ b）断开 VD ， U D251V，VD 截止 U ab21325 2V；23（c）断开 VD 1 VD 2， U D112V, U D25127V ，所以 VD 1 优先导通，UD2= - 5V ，VD 2 截止， Uab=0V ；(d) ）断开 VD 1 VD 2 ， U D112V, U D212517V 所以 VD

3、2 优先导通，U D15V VD 1 截止， U ab5V2.4 一个无标记的二极管， 分别用 a 和 b 表示其两只引脚， 利用模拟万用表测量其电阻。当红表笔接 a，黑表笔接 b 时，测得电阻值为500 。当红表笔接 b，黑表笔接 a 时，测得电阻值为 100k。问哪一端是二极管阳极?解： b 端是阳极2.5 二极管电路如图2.4(a)所示，设输入电压 ui(t ) 波形如图2.4(b)所示，在 0 t5ms 的时间间隔内，试绘出输出电压uo (t) 的波形，设二极管是理想的。图 2.4习题 2.5 电路图解： ui(t )2t ，断开 VD ，uD ui6 ，当 uD0 时， VD 导通，

4、即 t3s， uoui60.20.2 6 3 t当 uD0时， VD 截止，即 t3s， uo6V0.2uo (t )/V86012345t/ms2.6 在图 2.5 所示的电路中，设二极管为理想的，已知ui 30sin t(V) ，试分别画出输出电压 u o 的波形，并标出幅值。第 2 章 半导体二极管及直流稳压电源·103·图 2.5 习题 2.6 电路图解： (a) 正半波， VD 导通， uo=ui，负半波， VD 截止， uo=0(b) 正半波， VD 导通， uo=0，负半波， VD 截止， uo=ui(c) 正半波， VD 导通， uo=0，负半波， VD 截

5、止， uo=0.5ui(d) 正半波， VD 截止， uo=0.5ui，负半波， VD 导通， uo=02.7 在图 2.6 所示电路中，设二极管为理想的，输入电压 ui 10sin t(V) ，试分别画出输出电压 uo 的波形，并标出幅值。·104·第 2 章半导体二极管及直流稳压电源图 2.6习题 2.7 电路图解：（a）断开 VD ， uDui3(b) 断开 VD ， uD3ui(c) 断开 VD ， uDui3(d) 断开 VD ， uD3uiui / V103o23u o / V103o23(a)0,VD 导通，即 ui3V, uoui0,VD 截止，即 ui3V

6、, uo3V0,VD 导通，即 ui3V, uoui0,VD 截止，即 ui3V, uo3V0,VD 导通，即 ui3V, uo3V图同（ b）0,VD 截止，即 ui3V,uoui0,VD 导通，即 ui3V, uo3V图同（ a）0,VD 截止，即 ui3V, uouitt2.8 图 2.7 所示电路中，设二极管为理想的， ui 6sin t(V) ，试画出输出电压 uo 的波形以及电压传输特性。图 2.7 习题 2.8 电路图解：断开 VD 1VD 2，uD14 ui ,uD2ui3所以 u3V时，u0u0VD1 截止， VD 2 导通， uo3ViD1， D24Vui3V 时， uD1

7、0， uD20 VD 1 、 VD 2 均截止， uo uiui4V 时， uD10，uD20VD 1 导通， VD 2 截止， uo4V第 2 章 半导体二极管及直流稳压电源·105·ui / V63o23t-4uo / V3o23t-42.9 图 2.8 所示电路中，设二极管是理想的，求图中标记的电压和电流值。+5V+1VRVD 11K +3VVOIVD 2I+1VVORVD 11K +3V-5VVD 2(a)(b)图 2.8 习题 2.9 电路图解： (a) 高电平选择电路，VD 1 截止， VD 2 导通，VO 3VVO(5)3(5)， IR8mA1(b) 低电平选

8、择电路， VD 1 导通， VD 2 截止，VO5VO5 11V， IR4mA12.10 在图2.9 所示电路中，已知输出电压平均值U o(AV) 9V ，负载 RL100 。（ 1）输入电压的有效值为多少？（2）设电网电压波动范围为10% 。选择二极管时，其最大整流平均电流 IF 和最高反向工作电压U R 的下限值约为多少？图 2.9 习题 2.10 电路图解：半波整流，·106·第 2 章半导体二极管及直流稳压电源UIUO(AV)20(V)， I O(AV)U O(AV)90(mA)0.45RLIDIo(AV)90(mA)， IF 1.1I D 99(mA)UR1.12

9、UI31.1(V)2.11在图 2.10所示的电路中， 电源 ui 100sint (V) ， RL1k ，二极管为是理想二极管。求：（1）RL 两端的电压平均值； （2）流过 RL 的电流平均值；（3）选择二极管时，其最大整流平均电流 IF 和最高反向工作电压UR 为多少？图 2.10习题 2.11 电路图解：全波整流，UO(AV) 0.9Ui 0.9100U O(AV)63.6(mA)63.6(V)， I O(AV)2RLIFID(AV)1 IO(AV)31.82(mA)2UR2UI100(V)2.12在桥式整流电容滤波电路中，已知RL 120， U o(AV)30V ，交流电源频率f 5

10、0Hz 。选择整流二极管，并确定滤波电容的容量和耐压值。解： UIUO(AV)25(V) ， UD(RM)1.1 2UI38.9(V)1.2IF 1.1I D(AV)1.11 I D(AV)1.13013.75(mA)22120RL CT10. 04s0.040.0442， C333.3F 。 电容工作电压同25 0RL120二极管，在这儿选择耐压50V 。2.13 已知稳压管的稳压值UZ 6V，稳定电流的最小值 I Z min4mA 。求图 2.11 所示电路中 UO1和 UO2 。第 2 章 半导体二极管及直流稳压电源·107·RR5002k10VD ZRL U o11

11、0VD ZRLU o22k2k(a)(b)图 2.11习题 2.13 电路图RL10 8(V) UZ解：（a）断开 Dz， UDZRLR10 UZUZ835(mA) I Zmin ，所以 DZ 处于稳压状态， UO1 6(V)假设 DZ稳压， IZRLRRL105(V)UZ（ b）断开 Dz， UDZR RL所以 D Z 处于截止状态， UO25(V)2.14 图 2.12 中各电路的稳压管VD Z1 和 VD Z2 的稳定电压值分别为8V 和 12V，稳压管正向导通电压为 0.7V ，最小稳定电流是 5mA 。试判断 VD Z1 和 VD Z2 的工作状态并求各个电路的输出电压 U ab 。

12、图 2.12习题 2.14 电路图408.7解：（a）假设 VD z1 处于反向击穿状态， VD z2 正向导通， IZ15.65(mA)5(mA)2所以 VD z1 处于稳压状态， VD z2 处于正向导通状态 Uab 8.7(V)（ b）假设 VD z1 处于反向击穿状态，408VD z2 处于反向截止 IZ16(mA) 5(mA)2所以 VD z1 处于稳压状态， VD z2 处于反向截止状态 Uab 8(V)2.15 已知稳压管稳压电路如图2.13 所示，稳压二极管的特性为： 稳压电压 U z6.8V ，I zmax 10mA, I zmin 0.2mA ，直流输入电压 U I 10V

13、 ，其不稳定量 U I1V，IL=04mA 。试求：·108·第 2 章半导体二极管及直流稳压电源（ 1）直流输出电压 U 0 ；（ 2）为保证稳压管安全工作，限流电阻R 的最小值；（ 3）为保证稳压管稳定工作，限流电阻R 的最大值。图 2.13 习题 2.15 电路图解：（ 1）直流输出电压U 0 等于稳压管的稳压电压，即U OU z6.8V 。（ 2） Rmin当 U I 最大， RL 开路时，通过 R 的电流，即通过稳压管的电流为最大。因此，为保证稳压管安全工作， I zI zmax ，由此可求得限流电阻的最小值为U Im axU z11V 6.8VRminI L m

14、in0.42kI z max10mA（ 3） Rmax当 U I最小， RL 最小时，流入稳压管的电流为最小；为保证稳压管稳定工作，要求I zI zmin。由可此得：RmaxU Im inU Z9V6.8V(I L maxI z min )4mA0.52k0.2mA综合以上分析，可选取限流电阻R=510 。2.16 在下面几种情况下，可选用什么型号的三端集成稳压器？（ 1） Uo= + 12V ， RL 最小值为 15 ；（ 2） Uo= + 6V ，最大负载电流I Lmax = 300mA;（ 3） Uo= 15V ，输出电流范围Io 为 1080mA 。解：（1） I o12，所以选 78

15、12800(mA)15（2）选 78M06（3）选 79L152.17 电路如图 2.14 所示，三端集成稳压器静态电流I W= 6mA, Rw 为电位器，为了得到10V 的输出电压，试问应将R'W 调到多大？第 2 章 半导体二极管及直流稳压电源·109·图 2.14 习题 2.17 电路图解： U oU 23(U 23IW ) RW'5( 5 +6) R 'W =10VR10.3所以 RW'220()2.18电路如图 2.15 所示：（ 1）求电路负载电流I O 的表达式；（ 2）设输入电压 U I24V ，W7805 输入端和输出端间的

16、电压最小值为3V，I OI W ， R 50 。求出电路负载电阻 RL的最大值。图 2.15 习题 2.18 电路图U 23IW ，UOU 23RL (24 3) U 23 16(V)解： IOIORLRR所以 RL160( )2.19 已知三端可调式集成稳压器W117 的基准电压 U REF =1.25V ，调整端电流 I W =50A，用它组成的稳压电路如图2.16 所示。（1）若 I 1100I W ，忽略 I W 对 U o 的影响，要得到 5V的输出电压，则 R1 和 R2 应选取多大；（ 2）若 R2改为 0 2.5k的可变电阻，求输出电压 U o的可调范围。图 2.16 习题 2.19 电路图解：（1） U OI1(R1R2 )5 ，UREFI1R1，所以： R1250(), R2750( )（2） R202.5(K ) ， U O 1.25