第10章直流电源资料
模拟电子技术基础第10章习题题解
第十章直流电源自测题一、判断下列说法是否正确，用“√”“×”表示判断结果填入空内。
（1）直流电源是一种将正弦信号转换为直流信号的波形变换电路。
（）（2）直流电源是一种能量转换电路，它将交流能量转换为直流能量。
（）（3）在变压器副边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。
（）因此，它们的整流管的平均电流比值为2:1。
（）（4）若U2为电源变压器副边电压的有效值，则半波整流电容滤波电路和全波整流电容滤波电路在空载时的输出电压均为22U。
（）（5）当输入电压U I和负载电流I L变化时，稳压电路的输出电压是绝对不变的。
（）（6）一般情况下，开关型稳压电路比线性稳压电路效率高。
（）解：（1）×（2）√（3）√×（4）√（5）×（6）√二、在图10.3.1（a）中，已知变压器副边电压有效值U2为10V，23TCRL（T为电网电压的周期）。
测得输出电压平均值U O（AV）可能的数值为A. 14VB. 12VC. 9VD. 4.5V选择合适答案填入空内。
（1）正常情况U O（AV）≈；（2）电容虚焊时U O（AV）≈；（3）负载电阻开路时U O（AV）≈；（4）一只整流管和滤波电容同时开路，U O（AV）≈。
解：（1）B （2）C （3）A（4）D三、填空：图T10.3在图T10.3所示电路中，调整管为 ，采样电路由组成，基准电压电路由 组成， 比较放大电路由 组成， 保护电路由组成；输出电压最小值的表达式为 ，最大值的表达式为 。
解：T 1，R 1、R 2、R 3，R 、D Z ，T 2、R c ，R 0、T 3；)( )(BE2Z 3321BE2Z 32321U U R R R R U U R R R R R +++++++，。
四、在图T10.4所示稳压电路中，已知稳压管的稳定电压U Z 为6V ，最小稳定电流I Z m i n 为5mA ，最大稳定电流I Z ma x 为40mA ；输入电压U I 为15V ，波动范围为±10％；限流电阻R 为200Ω。
第10章 非线性电路
u1=u2=u；
i=i1+i2
i i i1 i i2 i1 u u i2
+ i u
i1 + u1
i2 + u2
二、曲线相交法
Decomposition of a circuit into linear and nonlinear parts
If in a nonlinear circuit the nonlinear element can be isolated from the linear part, the linear part can be replaced by its Thevenin equivalent circuit. The analysis is thus simplified.
例：电路如图所示，其中非线性电阻的伏安特性关系为u3 20i3 ，列出求解支路电流的方程。 i1 R1 解： i3 + u 1 i2 + + 0.5 u1 R1i1 , u2 R2i2 , u3 20i3 US R2 u 2 R3 u3
i1 i2 i3 , u1 u2 U S , u2 u3
i U0 R0 + u R i=g(u)
U0 R0i u , u U0 R0i
i g (u )
i U0 R0 + u R i=g(u)
i U0 /R 0 A Q
( U Q, IQ) B U0 u
0
U0 R0 IQ UQ , IQ g (UQ )
The operating point is the intersection of the load line and the i-u characteristic of the nonlinear resistor. (静态工作点) The straight AB line is called the load line. (负载线)
第十章 直流电源答案
科目:模拟电子技术题型:填空题章节:第十章 直流电源难度:全部-----------------------------------------------------------------------1. 稳压电路的主要作用是 稳定输出电压 。
2. 在直流电源中，在变压器副边电压相同的条件下，若希望二极管承受的反向电压较小,而输出直流电压较高，则应采用 倍压 整流电路。
3. 在直流电源中，负载电流若为200mA ，则宜采用 电容 滤波电路。
4. 在负载电流较小的电子设备中，为了得到稳定的但不需要调节的直流输出电压，则可采用 硅稳压或硅二极管 稳压电路或集成稳压电路。
5. 为了适应电网电压和负载电流变化较大的情况，且要求输出电压可以调节，则可采用 串联 晶体管稳压电路或可调的集成稳压器电路。
6. 在电容滤波和电感滤波二者之中， 电感 滤波选用大电流负载。
7. 在电容滤波和电感滤波二者之中， 电容 滤波的直流输出电压高。
8. 具有放大环节的串联型稳压电路在正常工作时，调整管处于 放大 工作状态。
9. 具有放大环节的串联型稳压电路在正常工作时，若要求输出电压为18V ，调整管压降为6V ，整流电路采用电容滤波，则电源变压器次级电压有效值应为 20 V 。
10. 单相桥式整流电路，变压器的副边电压是U 2，则输出电压的平均值 U 0 = 0.9 U 2 。
11. 单相桥式整流电路，变压器的副边电压是U 2，加入电容滤波器后，则输出电压的平均值 U 0 = 1.2U 2 。
12. 小功率直流电源一般由电源变压器、 整流 、滤波、稳压四部分组成。
13. 直流电源能将电量变为直流电量，实质上是一种 能量 转换电路。
14. 单相半波整流电路和桥式整流电路相比，在变压器次级电压相同条件下， 桥式整流 电路的输出电压平均值高了一倍。
15. 若变压器次级电压有效值为U 2，每个整流管的反向峰值电压记作U RM ，则半波整流电路的U RM = 22U 。
第10章 直流电源习题解答
第10章直流电源10.1教学基本要求10.1.1 基本要求（1）掌握单相桥式整流电路的工作原理和主要参数计算，了解单相半波整流电路的工作原理、主要参数计算及二极管的选择（2）掌握电容滤波电路的工作原理和主要参数计算，滤波电容的选择原则，了解电感滤波电路及其它形式的滤波电路的特点及各种滤波器的性能比较（3）理解硅稳压管稳压电路的工作原理，稳压系数和输出电阻的估算，稳压电路中限流电阻R的选择(4)掌握串联型直流稳压电路的组成、工作原理及参数计算，掌握三端固定式输出集成稳压器及其应用,了解三端可调输出集成稳压器及其应用(5)了解开关稳压电路的工作原理及集成开关稳压器及其应用10.1.2 重点难点及考点（1）本章重点单相桥式整流电路的工作原理和主要参数计算，电容滤波电路的工作原理和主要参数计算，串联型直流稳压电路的组成、工作原理及参数计算，三端固定式输出集成稳压器及其应用。
（2）本章难点电容滤波电路的工作原理和主要参数计算，串联型直流稳压电路的组成、工作原理及参数计算。
（3）本章主要考点单相桥式整流电路的工作原理，输出直流电压与输入交流电压有效值间的关系，二极管的选择。
电容滤波电路的主要参数计算，滤波电容的选择。
串联型直558559流稳压电路的组成、工作原理及参数计算。
三端固定式输出集成稳压器及其应用。
1.2典型题型精解10.2 单相桥式整流电路如图10.2.1所示，若输出直流电压U O =9V ，输出直流电流I O ＝1A ，试求：(1) 变压器二次电压有效值U 2； (2) 整流二极管最大反向峰值电压U RM ； (3) 流过二极管正向平均电流I D 。
图10.2.1 题10.2图分析方法：单相桥式整流电路的输出电压的平均值(输出直流电压)2O 9.0U U =，二极管最大反向峰值电压2RM 2U U =，二极管正向平均电流L2O D 45.02R U I I ==，这里的U 2是变压器二次电压有效值。
第10章 直流电源
IO
UO RL
0.45 U2 RL
(3) 流过二极管电流平均值 ID
ID Io
(4) 二极管承受的最高反向电压 URM
URM 2U2
5. 整流二极管的选择
根据二极管的电流 ID和最高反向电压URM来选择。
选管时应满足：IF ID UR URM
例1 有一单相半波整流电路，已知负载电阻RL=750， 变压器二次侧电压U2=20V，试求Uo，Io及URM，并选 择二极管。
第10章 直流电源
10.1 直流稳压电源的组成及各部分的作用 10.2 单相整流电路 10.3 滤波电路 10.4 稳压管稳压电路 10.5 线性稳压电路 *10.6 开关型稳压电路
10.1 直流稳压电源的组成及各部分的作用
变压
整流
滤波
稳压
交流电源
负载
u1
u2
u3
u4
uo
整流变压器：把交流电压变成符合整流需要的电压。
1. 电路结构
T+
~ u1
u–2 +
D1 iD1
3. 工作波形
u2
2U2
O
io
t
+
u–2
D2 iD2 RL uo –
uo
2U 2
2. 工作原理
t
uD
U2负半周，D2导通，
t
D1截止，uo= -u2
2 2U2 uD2 uD1
4. 参数计算
(1) 整流电压平均值 Uo
Uo 0.9U2
Uo
2
1 2π
D1
+
D2 RL
π ο
2U2sin td(t) 2 0.45U2 0.9U2
大学物理第10章-直流电
S
S 0
S
dS
dSdt
S dS
dScos (1) I 是J 的通量, 反映截面电流的整体特征; (2) J 是通过某点处单位垂直面积的电流强度, 反映 电流的局部特征.
二、金属和电解质的导电性
(the conductivity of metal and electrolyte) 1. 金属导电 (1) 在金属导体中电流是大量自由电子的定向漂移运动 形成的;
二、 闭合电路的欧姆定律 (Ohm’s law of a closed circuit)
I (R
i
i
ri ) i 0
U AA I (r1 R1 R2 r2 ) 2 1 0
1,r1 A
I
2,r2
I R2 C
1 2 I r1 R1 R2 r2
2 解 得 I ( A) 5
所以 U a ( 2 1 2) 12 9 19( V )
2 5
三、基尔霍夫第一、第二定律 (Kirchhoff’s first and second law)
分析和计算复杂电路要用基尔霍夫定律
支路(branch): 同一条支路上的电流强度相同;
Example3. In the following figure (a) What power appears as thermal energy in R1?In R2?In R3? (b) What power is supplied by1? By 2? (c) Discuss the energy balance in this circuit. Assume that A 1=3.0V, I3 R2 2=1.0V, I1 R1 I2 R1=5.0, R3 2 1 R2=2.0, R3=4.0 B
多路输出直流稳压电源的设计有用哦
课程设计任务书学生姓名：专业班级：电子科学与技术指导教师：吴皓莹工作单位：信息工程学院题目: 多路输出直流稳压电源设计一、初始条件：可选元件：变压器/15W/±12V；整流二极管或整流桥若干，电容、电阻、电位器若干；根据需要选择若干三端集成稳压器；交流电源220V，或自备元器件。
可用仪器：示波器，万用表，毫伏表二、要求完成的主要任务:（1）设计任务根据技术要求和已知条件，完成对多路输出直流稳压电源的设计、装配与调试。
（2）设计要求①要求设计制作一个多路输出直流稳压电源，可将220V/50Hz交流电转换为多路直流稳压电源输出：±12V/1A，±5V/1A，一组可调正电压+3~+18V/1A。
②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。
（选做：用PSPICE或EWB软件完成仿真）③安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。
三、时间安排：1、2011年12月31日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。
2、2011年12月31日至2012年1月4日完成资料查阅、设计、制作与调试；3、2012年１月4日至2012年1月5日完成课程设计报告撰写。
4、2012年1月6日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1 绪论 (3)2 设计内容及要求 (4)2.1 设计的目的及主要任务 (4)2.1.1 设计目的 (4)2.1.2 设计的主要任务及性能指标 (4)2.2 设计思想及过程 (4)2.2.1 直流稳压电源设计思路 (4)2.2.2 整体设计过程 (5)3 设计原理及单元模块设计 (5)3.1电源变压器 (6)3.2 整流电路 (7)3.3 滤波电路 (8)3.4 稳压电路 (9)4课程设计心得体会 (10)参考文献 (11)附录1 电路图设计 (12)附录2 元器件清单及相关参数 (13)1绪论在当今社会中，各类电子产品极大地满足了我们的需求，但是任何电子设备都需要一个共同的电子电路——电源电路，在电子电路和电气设备中，通常都需要电压稳定的直流稳压电源供电，直流稳压电源可分为两类，一类是化学电源，如各种各样的干电池、蓄电池、充电电源等电源；其优点是体积小、重量轻、携带方便等；缺点是成本高、易污染。
第10章 直流稳压电源 (2)
(3)、输出特性(外特性): UL
1.4U2
电容滤波 纯电阻负载
0.9U2
0
IL
输出波形随负载电阻RL或C的变化而改变,U0和 纹波也随之改变。 如:RL愈小(I0越大),U0下降多,纹波增大。
IC 2 I2 CO IO
+ + U – I1 R Ci UI _
W78XX I3 3
+ UO _
（5）恒流源电路
1 + UI _ 2 + UXX _
W78XX Ci 3
R
IQ
IL
RL
U I L I Q R
IL与负载电阻无关，当器件选定后，UXX为一定 值，因此IL为恒流输出。
10.4 开关型稳压电源
整流电路为电 容充电
D2 u2
t1
t
充电结束
没有电容时的 输出波形
u0
t
a
u1
u1
u2
D4
D1 D3
C
S RL u0
b
RL接入（且RLC较大）时
D2 u2
忽略整流电路内阻 电容通过RL放电， 在整流电路电压小 于电容电压时，二 极管截止，整流电 路不为电容充电， u0会逐渐下降。
t
u0
t
a
u1
u1
• 内部有过热保护 • 内部有过流保护 • 调整管设有安全工作区保护
输出电压额定值有: 5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等 。
4. 三端固定输出集成稳压器的应用 (1) 输出为固定电压的电路 输出为固定正电压时的接法如图所示。 1 2 W7805 输入与输 + + 3 出之间的 0.1~0.33F Ui Ci CO UO 电压差取 1F 3～5V！ _ _ 用来抵消输入端接线 较长时的电感效应， 防止产生自激振荡。 为了瞬时增减负载电流 时不致引起输出电压 有较大的波动。即用来 改善负载的瞬态响应。
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io
RL uo
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模 （2）u2负半周时 拟
电 子
T – D4
D1
技 u1
u2
术
基
+ D2
D3
础
第
十
D3 和 D4导通, D1和 D2截止。
章 电子学教研室
12
io
RL uo
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模
拟
电
子
D1、D2
技
电流
术
基
础
第
十
D3、D4 电压
章 电子学教研室
u2 2 U2
o uo
电
RLC决定。
子 技 术 基 础
第
0 t1 t2 t3 t4
iD
t
AB段D1、D2通，C充电uo= uc = u2 BC段D1、D2止，C放电uo= uc u2 CD段D1、D2止，C放电uo= uc > u2
0
t
导通角
当满足RLC =（25）T/2时
Uo(AV) 1.2U2
十
为获得较好的滤波效果，C的容量应选大些。
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模 （1）电源变压器 将来自电网的有效值为220V
拟 的交流电压转换为符合整流需要的有效值较低 电 子 的交流电压。
技 （2）整流电路 利用具有单向导电性能的整流
术
基
元件，将正弦交流电压u2变为单向脉动电压u3。
础
第
十
章 电子学教研室
3
2020/10/8
模 （3）滤波电路 利用电容、电感元件的频率特 拟 性，将直流脉动电压中的谐波成分滤除掉，使 电 子 电压u3成为比较平滑的脉动直流电压u4。 技 （4）稳压电路 当电网电压波动或负载变动时， 术 基 经滤波后的直流电压大小还会变动。稳压电路 础 的作用是使直流输出电压基本不受上述因素的
0.9 U2 RL
术 （3）脉动系数: S UO1M 0.67
基
U O(AV)
础
第
十
章 0/8
3.二极管的选择
模
每只二极管只在变压器副边电压的半个周期
拟 通过电流，故每个二极管的平均电流只有负载 电 子 上平均电流的一半。
技 IDAV IOAV / 2 0.45U2 / RL (同半波整流电路）
技 平均值是半波整流电路的两倍。 术
基
3）输出电压高，脉动小，变压器利用率高，
础 因此得到广泛应用。
第
十
章 电子学教研室
16
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10.2 滤波电路
模 电容滤波电路
拟 电
滤波原理
子 技
术 u1
T
+ D4
u2
基 础
- D2
D1
io
uC
C
RL
uo
D3
第 十
注意电容器两端电压uc对整流元件导电的影响。
术
二极管承受的最大反向电压等于变压器副
基
础 边的峰值电压。
第
URM 2U2（同半波整流电路）
十
实际选用时，应至少有10%的余量。
章 电子学教研室
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4.桥式整流的特点
模
1）桥式整流电路与半波整流电路相比，在
拟 相同的变压器副边电压下，对二极管要求相同。 电
子
2）桥式整流电路的输出电压与输出电流的
基
二极管承受的最大反向电压等于变压器副边
础
的峰值电压: URM 2U2
第
十
章 电子学教研室
8
2020/10/8
4.半波整流的特点
模
1）单相半波整流电路简单易行;
拟 电
2）由于它仅利用了交流电路的半个周期，所
子 以输出电压低，脉动大（即交流分量大）， 效
技 率低。
术
基
3）只适用于整流电流较小，对脉动要求不高
第10章 直流电源
4学时
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直流电源
模
拟 电
作业
子
思考 10-5、10-17
技 术
习题 10-10、10-11、10-19
基
础
第
十
章 电子学教研室
1
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直流稳压电源原理框图及波形图
模 拟 电 子 技 术 基 础
第 功能 十 章 电子学教研室
将交流电压变成直流电压
2
础 的场合。
第
十
章 电子学教研室
9
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单相桥式整流电路
模 1.电路组成及工作原理 拟 电 子 技 术 基 础
第
十
章 电子学教研室
10
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工作原理
模 （1）u2正半周时
拟 电
T+
D4
D1
子 技
u1
u2
术 基
– D2
D3
础
第
十
D1和D2导通,D3和D4截止(相当于开路)
章 电子学教研室
术
t= ~2时：
基
uo 0
础
第
十
UO(AV)
1
2
0
2U2 sintd(t)
2U 2
0.45U 2
章 电子学教研室
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模 拟 电
（2）负载电流的平均值:
IO(AV)
UO(AV) RL
0.45U2 RL
（3）输出电压的脉动系数：
子
整流输出电压的基波峰值与输出电压平均值
技 术
第 影响。
十
章 电子学教研室
4
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10.1 整流电路
模
1.电路组成
拟
电
子
技
术
基
础
因为负载上只有半个周期
第 内有电流和电压，所以称为 十 “半波整流电路”。
章 电子学教研室
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2.电路参数分析
模 （1）输出电压平均值:
拟 电
负载电阻上电压的平均值
t= 0~时：
子 技
uo 2U2 sint
2 U2 iDo Im o
uD
o
2 3 t
2 3 t
2
t
3
2 3 t
2 U2
13
D3、D4 电流
D1、D2 电压
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2.电路参数分析
模 （1）输出电压平均值:
拟 电 子 技
UO(AV)
1
0
2U2 sintdt
（2）负载电流的平均值: IO(AV)
0.9U2
UO(AV) RL
章 电子学教研室
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模
二极管导通时给电容充电,二极管截止时电
拟 容向负载放电 电
子
滤波后输出电压 uo 的波形变得平滑,平均值
技 提高。
术
基
础
第
十
章 电子学教研室
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2.输出电压的平均值
模
uO
拟
2 U2 A B C D
红：U2正半周； 绿： U2负半周。 放电时间常数由
之比。 S UO1M
基
UO(AV) 经推导：S 1.57
础 S越大，脉动越大。
第 十
半波整流电路的输出脉动很大。
章 电子学教研室
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3.二极管的选择
模
一般根据流过二极管的正向平均电流和它所
拟 承受的最大反向电压来选择。 电
子
半波整流电路中，二极管的正向平均电流
技 术
等于负载电流平均值: IDAV IOAV 0.45U2 / RL
十 压的脉动大大减小。
章 电子学教研室
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2020/10/8
电感电容滤波电路
模
为了减小输出电压的脉动程度，在滤波电容
拟 之前串接一个铁心线圈，就组成了电感电容滤
电 波（LC滤波）电路。
子
由于通过电感线
技 圈的电流发生变化
术 时，线圈中要产生
基 自感电动势阻碍电 础 流的变化，因而使
频率越高，电感越
第 负 载 电 流 和 负 载 电 大，滤波效果越好。