第18章 直流稳压电源
电工学18章 题库直流稳压电源+答案
第18章直流稳压电源一、填空题1、如单相桥式整流电路中，设变压器次级的交流电压有效值为10V，则负载电阻R L上的直流平均电压等于__________V。
2、小功率直流稳压电源由________、________、________和稳压四部分组成。
3、三端集成稳压电源W7815正常工作时，输出电压是V,它的输入电压应该比输出电压。
（高或低）4、小功率直流稳压电源的稳压电路部分是由、、和取样电路四部分组成。
5、如果变压器二次(副边)电压的有效值为10V，单相桥式整流后若无电容滤波，则输出电压为V，此时二极管所承受的最大反向电压为V。
6、在电源变压器次级电压相同且无电容滤波的情况下, 桥式整流电路输出直流平均电压是半波整流电路输出直流平均电压的________倍。
7、W7805系列集成稳压器，其输出稳定电压为_______V。
8、一种并联型稳压电源如图18-1-8所示，设稳压二极管D Z的工作电压U Z=5.3V，三极管的U BE=0.7V，则输出电压U O为______V。
图18-1-8 图18-1-99、在图18-1-9的桥式整流电路中，若二极管D2或D4断开，负载电压的波形为_________。
若D2或D4接反，后果为_______________________；若D2或D4因击穿或烧坏而短路，后果为____________________________；若变压器副边误接整流电路的直流接线端，负载电阻接整流电路的交流接线端，后果为___________________________。
10、单相桥式整流电路中，流过每只整流二极管的平均电流是负载平均电流的_______。
二、选择题1、在有电容滤波的桥式整流电路中，若变压器次级电压为t U u ωsin 2=则整流后输出的平均电压值一般为 。
A 、 U 2.1B 、U 9.0C 、U 45.0D 、U2、在无电容滤波的单相半波整流电路中，已知变压器次级电压为U 2，则负载上得到的平均电压及二极管两端的最高反向电压是 。
电工学(第七版)_秦曾煌_全套课件_18.直流稳压电源-2
18.3.1 稳压管稳压电路
1. 电路
R IO RL UO
+ u –
+ + C UI DZ –
+
–
2. 工作原理 UO = UZ IR = IO + IZ
设负载RL一定， UI 变化 UI UZ IZ IR UO 基本不变 IRR
输入与输 出之间的电 压不得低于 2V，一般在 5V左右。
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。 即用以改善波形。
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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(2) 同时输出正、负电压的电路
+ W7815 3 Ci 0.33F 1 2 CO 1F +15 V
稳压的实质： UCE 的自动调节使输出电压恒定
调整 比较 基准 元件 放大 电压
取样 电路
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稳压原理:
+
+ UCE1– – T1 R2 + UBE1 R3
R1
IO
Ui
–
+ " T R 2 P + UCE RP RL UO + + R'P 2 – U – – BE2 VB R2 UZ DZ 2 –
电路的稳压过程是：当输出电压UO因电网电压或负载的 变动而升高时，由取样电路取出误差电压加到T1基极，而 T1 发射极因稳压管D5的作用而保持稳定，所以 T1的基极电压降
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增大，管子的集电极电流IC随之增大，则在IC1负载电阻R1 、 R2上的压降也增大，结果使复合调整管T2、 T3 得基极电位下 降，管子内阻增大， T3的UCE增大，由于UO=18V–UCE ，使UO 下降，因而保持了UO的稳定。如果UO降低，则上述过程相反， 这时稳压电路使UO上升，以实现稳压。 R1 、C6 、 R2组成两节滤波电路，以滤除T2基极电压波纹。 T2基极所接电阻 R3的作用是防止电路自激。 R4为 T2 的射极负 载电阻, R5担任限流, C8为滤波电容, 用来进一步改善稳压性能。
《直流稳压电源概述》课件
电压调整率
电压调整率
指在一定的输入电压范围内，输出电压的变化量与输入电压 变化量的比值。它是衡量电源对输入电压变化的适应能力的 重要指标。
性能要求
理想的电压调整率应为零，即输入电压变化时输出电压应保 持不变。但在实际应用中，由于各种因素的影响，电压调整 率不可能为零。因此，需要选择具有较小电压调整率的电源 ，以保证电子设备的性能稳定。
分类与用途
分类
根据不同的分类标准，直流稳压电源可分为线性稳压电源、开关稳压电源等类型 。
用途
直流稳压电源广泛应用于电子设备、仪器仪表、通信设备、工业自动化等领域， 为各种电子元器件和设备提供稳定的直流电源，保证其正常工作和性能。
02
直流稳压电源的组成
电源变压器
01
02
03
作用
将电网中的交流电压转换 成较低的交流电压，为整 流电路提供合适的输入电 压。
纹波电压
纹波电压
指直流稳压电源输出电压中的交流成 分，表现为一定频率的波纹状波动。 它是衡量电源性能的重要指标之一， 对电子设备的正常工作具有重要影响 。
抑制能力
纹波电压的抑制能力是指电源输出电 压中纹波电压的幅度与主输出电压的 比值。抑制能力越高，纹波电压越小 ，电源的性能越好。
04
直流稳压电源的应用
直流稳压电源能够为这些设备提供稳定的直流电，确保电力 系统的安全和稳定运行。
05
直流稳压电源的发展趋势与展望
高效率、高稳定性
总结词
随着能源问题的日益突出，直流稳压电 源的高效率和稳定性成为了研究的重要 方向。
VS
详细描述
为了提高能源利用效率和系统稳定性，研 究者们不断探索新型的转换拓扑结构和控 制方法，如采用软开关技术、多模式控制 策略等，以实现高效稳定的直流稳压电源 。
18直流稳压电源
Uo 0.9U (无滤波电路)
Uo U (半波电路)
Uo 1.2U（全波电路）
12
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2. 电感滤波电路
电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感L。
L
4
+
+
D4
D1
+
220V u1
u2 3
1
RL u
D3
D2
2
+
-
+
直流分量: XL=0 相当于短路,直流电压大部分降在RL上
到最大。此刻后，输入按正弦波减小，电容C
通过负载RL放电，电压降低，当输入ui降低到
ui <uC 时，二极管D被反向偏置，即截止，电
容C将通过负载RL放电，随着放电的持续，电
容两端电压 uC不断降低，在输入的下一个正
D导通 D截止 D导通
uo M’ 有电容
2U
M
N
2
半周期内，输入上升到ui >uC 时，电容再次充
W78XX系列稳压器
(输出正电压)
W79XX系列稳压器
(输出负电压)
输出电压额定电压值有: 5V、9V、12V 、18V、 24V等 。
20
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输出为正压时的固定接法
1
+
W78XX 3
2
UI
CI
0.1~1F
_
Co 1µF
+
Uo
_
W7800系列稳压器 基本接线图
CI可以抵消输入端较长接线时产生的电感 效应，防止产 生自激震荡
为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零， 反向电阻为无穷大
直流稳压电源
140 第7章 直流稳压电源在各种电子电路中，通常需要直流电源。
前面各章节介绍的晶体管放大器、集成运算放大器以及功率放大器等等，都用的是直流电源供电，而发电厂、变电站输送的是交流电．这就需要将交流电变成直流电。
直流稳压电源能够将电网提供的交流电转换成稳定的直流电，作为各种电子电路的直流电源。
对直流电源的主要要求是：一是输出电压的幅值稳定，即当电网电压或负载电流波动时输出电压能基本保持不变；二是输出电压纹波要小；三是交流电变换成直流电时的转换效率要高；四是要具有保护功能，若输出电流过大，或输入交流电压过高，都会使整流管或电路中的晶体管受到损坏，因此电路应具有必要的自我保护功能。
本章首先介绍常用的整流、滤波和稳压电路，再着重介绍线性稳压电源和开关稳压电源。
7.1 直流稳压电源的基本组成及工作原理这里所讨论的直流稳压电源实际是一种单相小功率电源，它将频率为50赫兹、有效值为220伏的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流较小的直流电压。
7.1.1 直流稳压电源的基本组成一个性能良好的单相小功率直流稳压电源通常由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。
如图7-1所示为直流稳压电源的组成框图。
由于大多数电子设备所需的直流电压一般为几至几十伏，而交流电网提供的220伏（有效值）电压相对较大，变压器的作用是将电网提供的220伏、50赫兹的交流电压降压，以适合直流稳压电源的需要。
另外，变压器还可以起到将直流电源与电网隔离的作用。
图7-1 直流稳压电源的组成框图将交流电变为脉动的直流电的过程叫做整流。
整流电路的作用是将降压后的交流电压转换为单极性的脉动电压。
整流电路的输出是脉动电压，这种脉动电压中虽然包含有较大的直流电压成分，但它也含有丰富的交流成分（称为纹波）。
这种脉动电压不能作为电子电路的直流电源。
需要对脉动电压进行平滑处理，也就是对脉动电压进行滤波。
直流稳压电源常用电容或电感来进行滤波，属于无源滤波电路。
18 直流稳压电源
电路简单，带负载 能力较强，作为电
源使用。
33
8.3 稳压电路
8.3.1 稳压管稳压电路 8.3.2 串联型稳压电 路8.3.3 集成稳压器
34
8.3.1 稳压管稳压电路
1. 稳压管的伏安特性和主要参数
伏安特性 符号
稳定电压 UZ：稳压管的击穿电压 稳定电流 IZ：使稳压管工作在稳压状态的最小电流 最大耗散功率 PZM：允许的最大功率， PZM= IZM UZ 动态电阻 rz：工作在稳压状态时，rz＝ΔU / ΔI
D3 b
电源短路 u2
uo
D1 D2
S
u0 RL
wt
wt
15
8.2 滤波电路
滤波原理:
低通滤波
电容C:与负载并联 电感L:与负载串联
交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直
流，其中既有直流成分又有交流成份。滤波电路
利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电
流)不能突变的特性, 将电容与负载RL并联(或将电 感与负载RL串联)，滤掉整流电路输出电压中的交 流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波
uD3,uD1
wt
输出是单向脉动 wt 的直流电压！
wt
11
3）各电量计算
输出电压平均值： U0 0.9U2
U02102uodwt0.9U2
输出电流平均值：
I0
0.9U 2 RL
二极管的平均电流：
ID
1 2
IO
二极管上承受的
最高反向电压： UDRM 2U2
uo io
wt
12
注意！ 变压器副边电流有效值为
0 /2
/2 ~ t1
《电工电子技术》课件——直流稳压电源
直流稳压电源
稳压电路的作用：当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直
流电压稳定。
直流稳压电源的整流电路
主要
内容
滤波电路
稳压电路
单相整流电路工作原理
整流电路
整流电路是指交流电变换成直流电。完成这一任务主要靠二极管的单
向导电特性。因此，二极管是构成整流电路的关键元件。
单相整流电路
半波整流
单相整流电路
电阻 R 上的压降增加，以抵偿 U1 的增加，从而使负载
电压 UO 保持近似不变。
滤波电路
如果交流电源电压降低而使 U1 降低时，负载电压 UO 也要降低，因而
稳压管的电流 IZ 就显著减小，电阻 R 上的压降也减小，仍然保持负载电压 UO
保持近似不变。同理，如果当电源电压保持不变而是负载电流变化引起负载电
负载平均电流为 IO = 0.45 U2 / RL
单相半波整流电路中二极管的平均电流就是整流
输出的电流，即 ID = IO 。
图2 单相半波整流电路
单相整流电路
二极管截止时承受的最大反向电压：
在 u2 负半周时，二极管 VD 所承受到的最大反向电压
为 u2 的最大值，即 UDRM = 2 U2 。
图5 半波整流电容滤波电路及其波形
滤波电路
（1）电容滤波电路
电源在向 RL 供电的同时，又向 C 充电储能，由于充电时间常数很小，充电很
快，输出电压 u0 随 u2 迅速上升，当 uc=√2 U2 后， u2 开始下降，u2 < uc ， VD 反偏
截止，由电容 C 向 RL 放电，放电时间常数由电容 C 和负载电阻 RL 决定，电容较大，
在 u2 正半周时，VD1、VD3 导通，VD2、VD4 截止。此时， VD2、
电工学：第18章 直流稳压电源
U0 0.9U2
29
3） 电感滤波的特点:
❖ 整流管导电角较大,峰值电流很小,输出特性比
较平坦,适用于低电压大电流(RL较小)的场合。
❖电感铁芯笨重,体积大,易引起电磁干扰。
若在电感滤波器后再加一电容滤波， 则构成了LC滤波器，滤波效果更好。
30
电感电容滤波器
1. 电路结构
+
~
u
–
2. 滤波原理
+ ~~ -
15
例1：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为 220V， 负的载变电比阻 和容RL量=，50并选，择负二载极电管压。Uo=100V，试求变压器
解：变压器副边电压有效值 U Uo 100 111 V 0.9 0.9
考虑到变压器副绕组及二极管上的压降，变压器
副边电压一般应高出 5%~10%，即取
• 滤直波流电 电路 压:u4将。单向脉动直流电压u3转变为平滑的
• 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持
输出电压u0的稳定。
3
18.1 整流电路
整流电路的作用: 将交流电压转变为脉动的直流电压。
整流原理： 利用二极管的单向导电性。
常见的整流电路： 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等
+
解：2. 选择滤波电容器 ~
u
取 RLC = 5 T/2
–
++ C RL uo
–
1 50 RLC 5 2 0.05 S 已知RL = 50 变压器副边电压的有效值 U=25V
C 0.05 0.05 250106F 250F
可选用RCL =25020F0，耐压为50V的极性电容器
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18.2.2 其他滤波电路
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图19.2 题19.2的图 分析：当u在正半周时, D1导通，D2截止，C1被充电到u的最大值√2U(极性左正右负)。到负半周时，D1截 止，D2导通，u 和C1两端电压相加。这时，电源一方面经D2供给RL电流，同时经D2给C2充电,充到等于u的最大值 √2U 和C1两端电压之和。由于C1放电很慢，其上电压近似为√2U 。因此，C2两端电压接近2√2U (极性下正上 负)，此即为RL上电压Uo。当D2截止时，C2通过RL放电，但因一般阻值较大，放电时间常数很大，所以C2两端电 压Uo衰减很少，基本维持在值2√2U 。由于Uo基本上为变压器副绕组电压最大值的2倍，故称为二倍压整流电 路。 倍压整流电路中，两个二极管所承受的最大反向电压为2√2U ，电容C1的耐压应大于√2U ，C2的耐压应 大于2√2U。 19.3 图19.3为稳压管稳压电路。当稳压管的电流IZ所示的变化范围为5~40mA时，问RL的变化范围为多少？
图19.3 题19.3的图
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第 19 章 直流稳压电源
【解】（1）当IZ = I = Z min 5mA时，负载电流最大，RL阻值最小。
所以
（2）当IZ=IZ max=40mA时，负载电流最小，阻值最大。
由上面的分析和计算可知，当稳压管电流变化范围为5~40mA时，RL的变化范围为63~100Ω。 19.4 稳压管稳压电路中负载RL=600Ω，要求输出直流电压UL= 6V，桥式整流，电容滤波后的电压为18V。（1） 画出此桥式整流、电容滤波、稳压管稳压电路图；（2）若稳压管稳定电流IZ=10mA，求限流电阻的值；（3） 求整流元件的整流电流ID及最高反向电压UDRM各为多少？ 【解】 （1）桥式整流、电容滤波、稳压管稳压电路如图19.4所示。
电子技术习题与解答
第19章 直流稳压电源
19.1 带滤波器的桥式整流电路如图19.1所示，U2=20V，现在用直流电压表测量RL端电压Uo，出现下列几种情 况，试分析哪些是合理的？哪些发生了故障，并指明原因。
(1) Uo=28V；(2)Uo=18V；(3)Uo=24V；(4)Uo=9V。
图19.1 题19.1的图 【解】 （1）因为28V≈√2U2 ，所以可判定RL开路。
图19.6 题19.6的图
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第 19 章 直流稳压电源
【解】（1）设可变电阻1kΩ下段阻值为R´，取样电阻下半部分的电压为U´。 因为
而
所以
要使Uo增加，则减少R´阻值，所以取样电阻1kΩ上的滑动头应向下移动。 （2）根据
， 当R´=0时，输出电压为最大值，即
当R´=1kΩ时，输出电压为最小值，即
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电子技术习题与解答
图 19.8 习题 19.8 的图 【解】 （1）电容C1~ C4极性均为上正下负；
（2）Uo1= +15V，Uo2= -15V； （3）两稳压器功耗PCM均为9W。
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（2） C1、C4 滤波，起平滑作用，降低脉动系数；C2、C3 高频滤波，抵消输入导线较长时的电感 效应，C3 抑制高频噪声。 19.8 三端集成稳压器 W7815 和 W7915 组成的直流稳压电路如图 19.22 所示，已知副边电压 u21 =u22= 20√ 2sinωt V 。7900 系列稳压器为负电压输出。 (1) 在图中标明电容的极性； (2) 确定 Uo1 、Uo2 值； (3) 当负载 RL1 、RL2 上电流 I L1、I L2 均为 1A 时，估算19.4的图
而 所以
（3）整流元件的整流电流 取
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电子技术习题与解答
19.5 电路如图19.7所示。已知UZ=6V，R1=2kΩ, R2=1kΩ, R3=2kΩ,U1=30V, T的电流放大系数β=50。试求： (1) 电压输出范围；(2) 当Uo=15V、 RL=150Ω时,调整管T的管耗和运算放大器的输出电流。
图19.5 题19.5的图 【解】 （1）求电压输出范围。
电位计R1调到最上端 电位计R1调到最下端 故Uo的输出范围为6~18V。 （2）求T的管耗和运算放大器的输出电流。 由于RL比R1 、R2 、R3都小得多， 故 T的管耗为 运算放大器的输出电流为
19.6 串联型晶体管稳压电路如图19.6所示。（1）若使输出电压数值增加，则取样电阻1kΩ上的滑动头应向 上移动，还是向下移动？（2）求输出电压的可调范围，设UBE2=0.6V。
19.7 三端集成稳压器W7805组成如图19.7所示的电路。 （1）说明图中三端稳压器在使用时应注意哪些问题？ （2）分析电路中电容C1~ C4的作用。
图19.7 习题19.7的图 【解】 （1） 三端集成稳压器 W7805 主要参数 Iomax=1.5A，Uo= +5V，使用时 UImax<30V，输入 1 端 和输出 3 端间的压降应≥3V。