思考题与习题4答案

思考题与习题4

4-1 判断正误：

解：

（1）直流稳压电源是一种将交流能量转换为直流能量的能量转换电路。 （ √）

（2）直流稳压电源一般包括整流、滤波和稳压三个环节。 （ ⅹ ）

（3）桥式整流电路的其中一个整流二极管开路时，将不能实现整流的功能。 （ ⅹ ）

（4

）电容滤波的桥式整流电路空载时输出直流电压2O U =。 （ √ ）

（5）稳压二极管稳压电路中的限流电阻R 可以任意选择。 （ ⅹ ）

（6）稳压二极管稳压电路采用电压负反馈原理稳定输出电压。 （ √ ）

（7）W78xx 系列三端集成稳压器的内部电路为串联型稳压电路。 （ √ ）

（8）根据式4-38，W117的输出电压可以任意调节。 （ ⅹ ）

（9）开关型稳压电路的转换效率高于串联型稳压电路。 （ √ ） 4-2 单相半波整流电路及其工作波形如题4-2图所示。

解：

（1）说明电路的整流原理。

在u 2正半周，a 端电位最高， b 端电位最低，二极管D 导通，R L 上有电流流过，且 在u 2负半周，b 端电位最高，a 端电位最低，二极管D 截止，R L 上无电流，即u O ＝0。 u 2、u o 波形如题4-2图b 所示。负载电压u o 为单一方向的直流电，由于只在半个周期内有波形，故称半波整流电路。

（2）分析电路输出电压和输出电流的平均值O U 和O I 。

由工作波形可见，负载电压平均值U o 和负载电流平均值O I 为均桥式整流电路的一半

（3）通过查找参考文献或数学推导，给出它的脉动系数S 的估算公式。

（4）如果100L R =Ω，230U V =且允许有±10%的波动，应如何选择整流二极管？ 最高反向工作电压

R 2 1.13047U V >=≈

最大平均整流电流 2O 0.450.45301.1 1.1 1.10.1485100

F L U I I A R ?>≈?=?= （5）用Multisim 软件仿真电路的工作情况：

略。

4-3 单相桥式整流电路如题4-3图所示，已知27O U V =、100L R =Ω。

解：

（1）计算变压器副边电压的有效值2U 。

（2）如果电网电压允许有±10%的波动，应如何选择整流二极管？

最高反向工作电压

R 2 1.13047U V >=≈

最大平均整流电流 2O 0.450.45301.1 1.1 1.10.1485100

F L U I I A R ?>≈?=?= （3）如果一个整流二极管开路，此时电路输出电压和输出电流的平均值O U 和O I 将会如何变化？

O U 和O I 减小为原来的一半，分别为13.5V 和0.135A 。

（4）用Multisim 仿真电路的工作情况。

略。

4-4 带电容滤波的单相桥式整流电路及工作波形如图4-5所示，已知220U V =，10L R =Ω，50f Hz =。

解：

（1）计算电路中负载的直流电压O U 和直流电流O I

（2）为了保证电路安全工作，应如何选择整流二极管和滤波电容参数？

（3）如果选择5000C F μ=，计算电路的脉动系数S 。

（4）如果测得电路输出直流电压O U 为18V ，分析电路发生了什么故障。

2180.9O U V U ==，电容C 开路。

（5）用Multisim 仿真电路的工作情况。

略。

4-5 稳压二极管稳压电路如图4-6所示，已知U I =25V 且允许有±10%的变化，稳压管的稳定电压U Z =10V 、稳定电流范围为10m A~50m A ，负载电阻R L 的变化范围为500Ω~1k Ω。

解：

（1）证明描述限流电阻R 选择范围的式4-36：

证明：根据最大电流的限制，有

解得： Im min max max

/ax Z Z Z L U U R I U R -≥+ 根据最小电流的限制，有

解得： Im max min min /in Z Z Z L U U R I U R -≤

+ 因此得证： Im Im max max min min

//ax Z in Z Z Z L Z Z L U U U U R I U R I U R --≤≤++ （2）为了保证电路正常工作，确定限流电阻R 的取值范围。

（3）若20z r =Ω，计算限流电阻R 分别取最大值和最小值时电路的电压调整率u S 、稳压系数r S 和输出电阻o r 的数值。

4-6 一个实用的直流稳压电源电路如题4-6图所示。

解：

（1）分析图中各个电容的作用。

1000μF 电容：滤波 0.33μF 电容：防止自激振荡

100μF 电容： 辅助滤波，减小输出纹波 0.1μF 电容： 滤除高频噪声

（2）求出W7815和W7915输入端和输出端的电压平均值。

W7815输入端和输出端的电压平均值分别为30V 和15V 。

W7915输入端和输出端的电压平均值分别为-30V 和-15V 。

（3）如果两个1000F μ的电容器同时开路， W7815和W7915输入端的平均电压值将如何发生变化？

因此时电路无大电容滤波，因此W7815和W7915输入端的平均电压值将大大下降。 4-7 W117稳压器的典型应用电路如图4-12所示。当固定1150R =Ω时，如果2R 选择3k Ω的电位器，试确定输出直流电压的调节范围。

解：

根据

有

4-8 用集成运放μA741构成的精密全波整流电路如题4-8图所示，它能够将微弱的输入信号进行全波整流后输出。试在假设二极管为理想二极管的条件下，推导0>i u 和0

解：

（1）0>i u 时：

首先断开二极管，判断二极管的通断。由于此时A 1工作在开环状态，因此OM o U u +=1，D 1导通，D 2截止。

D 1导通后，A 1构成电压跟随器，有

D 2截止后，A 2构成减法运算电路，有

i i F F i F F o u u R R R u R R R u =+-++

=23

12312)1( （1） （2）0

D 1截止、D 2导通后，A 1构成同相比例运算电路，有

D 1截止、D 2导通后，A 2依然构成减法运算电路，有

i i i o F i F o u u u u R R u R R u -=?-=-+=223)1(13

232 （2） 综合（1）、（2）两个式子，可得

因此，题4-8图所示电路可以实现微弱信号的全波整流。