模电综合复习(第10章_直流稳压电源)-5页精选文档
模拟电子技术基础--第10章--直流电源
2. 稳压管稳压电路的工作原理
3. 稳压管稳压电路的主要指标
（1）输出电压 （2）输出电流 （3）稳压系数
UO＝UZ IZmax－ IZmin≤ IZM－ IZ
（4）输出电阻
4. 特点
简单易行，稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电 流变化范围较小的场合。
5. 稳压管稳压电路的设计
为减小Sr,取 值矛盾!
（1）UI的选择 UI＝（2～3）UZ （2）稳压管的选择 UZ＝UO IZM－IZ > ILmax－ ILmin （3）限流电阻的选择 保证稳压管既稳压又不损坏。
电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流最小。
电网电压最高且负载电流最小时，稳压管的电流最大。
讨论一：稳压管稳压电路的设计
已知输出电压为 6V，负载电流为0～ 30mA。试求图示电 路的参数。
改变电压值 通常为降压
半波整流
交流变脉 动的直流
全波整流
减小脉动
1) 负载变化输出电压 基本不变；
2) 电网电压变化输出 电压基本不变。
在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电 压波动±10％，且负载有一定的变化范围。
10.2 单相整流电路
对整流电路要研究清楚以下问题：
1. 电路的工作原理：二极管工作状态、波形分析 2. 输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压 3. 整流二极管的选择：二极管承受的最大整流平均电流和最 高反向工作电压
基准电压
电路复杂
2. 基准电压源三端稳压器 W117
输出电压UREF＝1.25V，调整端电流只有几微安。
保护 稳压器
减小纹波电压
当回路电流减小时，感生电动势的方向阻止电流的减小，从而 增大二极管的导通角。
电工电子第10章 直流稳压电源
10.1 整流电路 10.2滤波电路 10.3稳压电路
第10章 直流稳压电源 小功率直流电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电 路和稳压电路等四部分组成。结构框图如下图所示：
图10-1 直流稳压电源的结构框图及波形变换图
第10章 直流稳压电源
1)电源变压器：将交流电源(220V或380V)变换为整流所需的交 流电压。
整流电压平均值： UO 2 0.45U2 0.9U2
流过负载电阻的平均电流： 3.选用二极管的原则
IO
0.9
U2 RL
IFM＞ID
0.45
U2 RL
URM U2M 2U2
桥式电路具有变压利用率高、平均直流电压高、脉动小、 容易滤波等优点，所以得到了广泛的应用。
10.2 滤波电路 10.2.1 电容滤波电路 图10⁃6和图10⁃7中与负载并联的电容就是一个最简单的滤波电路。
1)R3和VS构成基准电压电路，基准电压为UZ。 2)R1和R2构成取样电路，当输出电压变化时，取样电路将 Uo变化量按比例送到放大器，由图可知: 3)由运算放大器构成比较放大器，将Uf与UZ比较大小得: 4)晶体管VT为调整管，放大器的输出为基极的控10.1 整流电路
U2为负半周时， a 点电位低于b点电位， 二极管VD1和VD3承受反 向电压而截至，VD2和 VD4承受正向电压而导 通，电流自上而下流 动负载，在负载上得 到了与U2为正半周相 同的电压。其波形如 图10-5所示。
图10-5 单相桥式整流波形
10.1 整流电路
2.负载电压与电流
成桥式整流电感滤波电路，如图10⁃9a所示。
10.2 滤波电路
图10-9 电感滤波电路及其波形 1.工作原理
模电第十章直流电源
【例8-1】桥式整流电容滤波电路如图8-9所示，已知输出电 压Uo=-30 V，RL=200 Ω，电源频率f=50 Hz。
（1）电容C的极性如何？
（2）变压器次级电压u2的有效值为多少？若电网电压的波动 范围为±10%，求电容耐压值。
（3）电容C开路或短路时，电路会产生什么后果？
＋
～220 V 50 Hz
(a)
O
(c)
图 8-8 单相桥式整流电容滤波电路及工作波形 (a) 电路； (b) 理想情况下uo波形； (c) 二极管电流波形
t
可见，电容滤波是通过电容的储能作用（充放电过程），
即在u2升高时，把部分能量储存起来（充电），在u2降低时， 又把储存的能量释放出来（放电），从而在负载RL上得到一个 比较平滑的、近似锯齿形的输出电压uo，使其脉动程度大为降低， 并且平均值提高。
若设整流电路内阻（即变压器次级内阻与二极管导通电阻
之和）为R′， 则电容C的充电时间常数
放电时间常数
c(R '/R /L)C R 'C 1 RLC
通常RL>>R′，故滤波效果取决于放电时间常数τf。C和RL越 大，τf就越大，电路的放电过程更缓慢，因而输出电压更平滑， 平均值更高。一般情况下，可按下式计算Uo，即
在桥式整流电路的基础上，输出端并联一个电容C就构成 了电容滤波电路（capacitance filter）， 如图8-8(a)所示。
＋
＋
～ 220 V 50 Hz
u2
VD4
－
－
VD3
uo
b c
d
a
VD1
C VD2
＋
O
t
＋
VD1VD3
模电-直流稳压电源共53页文档
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10.1 小功率直流滤波电路
10.1.2 滤波电路
1. 概述 交流电压经整流后的输出是脉动直流，其中既有直
流成份又有交流成份。
滤波目的：滤掉整流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形的目的。
vO
IO
VO RL
0.9V2 RL
0 .9V 2
iO
8 / 105
RL
vO
t
2V 2
t
t
10.1 小功率直流滤波电路
10.1.1 单相整流电路
4. 整流元件参数 二极管平均电流：
220VAC
D4
D1
v1
v2 D 3
1
D2
ID 2 IO
v2
2V 2
二极管最大反向电压：
VDRM 2V2
v D 1/3
滤波原理：滤波电路利用储能元件L或/和C构成低通 滤波电路（实质上是根据C两端的电压或L中的电流不 能突变或储能特性）, 滤掉（抑制）整流输出电压中的 交流成份，保留其直流成份，平滑输出电压波形。
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10.1 小功率直流滤波电路
10.1.2 滤波电路
1. 概述 常用滤波器结构：C型、LC型(倒L)、CRC型(P)
If RL=∞，放电iO= 0, 放电区间
vC将被充至v2峰值!
D1
D2 C
iO
iC
RL
vO
t
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10.1 小功率直流滤波电路
10.1.2 滤波电路
2. 电容滤波器 ●工作原理 (a) v2 > vC : 桥堆导通，
第十章直流稳压电源
I O 0 T 0
输出电阻
温度系数
VI 0 T 0
VI 0 T 0
10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理
1. 结构
10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理
2. 工作原理
电压串联负反馈
输入电压波动
负载电流变化
VO VO
输出电 压变化
VB
(+)
(+) (+) (+)
IL VL 0.9V2 RL RL
2 2
3. 纹波系数
V2 VL Kr 0.483 VL
5. 最大反向电压
VRM 2 V2
4. 平均整流电流
I D1 I D3 I D2 I D4
V2 1 I L 0.45 2 RL
10.1.2 滤波电路
几种滤波电路
（a）电容滤波电路 （b）电感电容滤波电路（倒L型） （c）型滤波电路
（b）金属封装外形图
（c）塑
2. 可调式三端集成稳压器（正电压LM317、负电压LM337 ）
输出电压
VO VREF (1 R2 ) R1
10.2.4 三端集成稳压器的应用
1. 固定式应用举例
10.2.4 三端集成稳压器的应用
2. 可调式应用举例
10.1.1 单相桥式整流电路
10.1.2 滤波电路
10.1.1 单相桥式整流电路
1. 工作原理 利用二极管的单向导电性
10.1.1 单相桥式整流电路
1. 工作原理 利用二极管的单向导电性
10.1.1 单相桥式整流电路
2. VL和IL 1 π VL 2 V2 sint dt π 0 2 2 V2 0.9V2 π
模拟电路第10章 直流电源图
UGO：绝对温度 T = 0K 时，破坏共价键所需的能量 ( 禁带宽度、能带间隙 ) ：PN 结温度系数
Si 材料： UGO = 1.205 V, = - ( 1.8 ~ 2.4 ) mV/K
则当调节 R1 R2 R3 比例使 UREF 与温度无关时，即可保证 Vo 的温度稳定性。
返回
图10.2.8 三相整流电路及其波形
最高电位管优先通！另两管止
= uAB
最低电位管优先通！另两管止
返回
10.3 滤波电路
• 图10.3.1 单相桥式整流电容滤波电路及稳态时的波形分析 • 图10.3.2 RLC不同时的uO的波形 • 图10.3.3 电容滤波电路输出电压平均值的分析 • 图10.3.4 电容滤波电路中二极管的电流和导通角 • 图10.3.5 电容滤波电路的输出特性和滤波特性 • 图10.3.6 二倍压整流电路 • 图10.3.7 多倍压整流电路 • 图10.3.8 单相桥式整流电感滤波电路 • 图10.3.9 复式滤波电路
I2
R3
≈
UBE1
–
UBE2
≈
UT
ln
I1 ----
I2
∴
I2
R2
≈
R2 ---- UT
ln
I1 ---
R3
I2
1K
20K
小 大小大 ∵ UBE1 + I1 R1 = UBE3 + I2 R2 ∴ I1 R1 = I2 R2
∴
I1 ---
=
R2 ----
∴
I2
R2
≈
UT
R2 ---- ln
R2 ----
返回
P534 图10.5.10 调整管限流型过压过流保护电路
模拟电子技术课件-第十章直流稳压电源
10.1 小功率整流滤波电路10.2 串联反馈式稳压电路第十章直流稳压电源10.1 小功率整流滤波电路一. 整流电路单相三相半波全波整流电路1、单相半波整流电路tUuωsin222=设整流电路输出为半波电压信号u Ou O为单向脉动电压u O的大小用一个周期内的平均值U O表示：220245.02)(sin221UUtdtUUπO≈==⎰πωωπOO RURUI245.0≈=二级管截止时承受的最高反向电压：22UUD RM2、单向全波整流电路1）变压器中心抽头式中心抽头将变压器副边平分成两半。
设u1= u2=u则：u正半周：uO= u1u负半周：u O =- u2i D2i D1πππ2π2π2π3πωt3πωt3πωti Du OuUUO9.≈UU22=D1R LD2+u i-u1u2- u O +电路的另一种画法：D1R LD2+u i-u1u2+u O-D1R LD2+u i-u1u2- u O +2）桥式整流电流流向：正半周：A—D1—RL—D3—B9.0UU≈2UU=负半周：B—D2—RL—D4—A电路的其它画法：桥式整流二.滤波电路交流电经整流后转化为单向脉动电压，而滤波器的作用是减小电压的脉动程度。
滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。
电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。
电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载串联。
经过滤波电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。
1、电容滤波电路（C滤波器）我们通常取：半波整流u O =U全波整流u O =1.2U放电时间常数：2)5~3(LTCR当C值一定， R L趋向于无穷时：u O=1.4U当C=0(无电容)时：1.半波整流u O =0.45U2.全波整流u O =0.9U电容滤波利用储能元件电感器Ｌ的电流不能突变的性质，把电感Ｌ与整流电路的负载ＲL相串联，也可以起到滤波的作用。
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第 1 页 第10章 直流稳压电源 测试题 班 学号 姓名： 得分： 第一题 单项选择题（每题2分）
1．若要求输出电压VUo9，则应选用的三端稳压器为（ ）。 （A）W7809 （B）W7909 （C）W7912 （D）W7812 2．若要求输出电压VUo18，则应选用的三端稳压器为（ ）。 （A）W7812 （B）W7818 （C）W7912 （D）W7918 3．直流稳压电源滤波电路中，滤波电路应选用（ ）滤波器。 （A）高通 （B）低通 （C）带通 （D）带阻 4．若单相桥式整流电容滤波电路中，变压器副边电压为有效值为10V，则正常工作时输出电压平
均值)(AVOU可能的数值为（ ）。 （A）4.5V （B）9V （C）12V （D）14V 5．在单相桥式整流电容滤波电路中，若有一只整流管接反，则（ ）。 （A）变为半波整流 （B）并接在整流输出两端的电容C将过压击穿 （C）输出电压约为2UD （D）整流管将因电流过大而烧坏 6．关于串联型直流稳压电路，带放大环节的串联型稳压电路的放大环节放大的是（ ）。 （A）基准电压 （B）取样电压 （C）取样电压与滤波电路输出电压之差 （D）基准电压与取样电压之差 7．集成三端稳压器CW7815的输出电压为（ ）。 （A）V15 （B）V15 （C）V5 （D）V5 8．变压器副边电压有效值为40V，整流二极管承受的最高反向电压为（ ）。 （A）20V （B）40V （C）56.6V （D）80V 9．用一只直流电压表测量一只接在电路中的稳压二极管的电压，读数只有0.7伏，这表明该稳压管（ ）。 （A）工作正常 （B）接反 （C）已经击穿 （D）无法判断 10．直流稳压电源中滤波电路的目的是（ ）。 （A）将交流变为直流 （B）将交直流混合量中的交流成分滤掉 （C）将高频变为低频 （D）将高压变为低压 11．若单相桥式整流电容滤波电路中，变压器副边电压为有效值为10V，则正常工作时输出电压平均值UO (AV)可能的数值为（ ）。 （A）14V （B）12V （C）9V （D）4.5V 12．两个稳压二极管，稳压值分别为7V和9V，将它们组成如图所示电路，设输入电压 U1值是20V，则输出电压 U0=（ ）。 （A）20V （B）7V （C）9V （D）16V 13稳压电源电路中，整流的目的是（ ）。 （A）将交流变为直流 （B）将高频变为低频 （C）将正弦波变为方波 （D）将交、直流混合量中的交流成分滤掉 14．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（ ）。 （A）12V （B）18V （C）20V （D）24V 15．串联型稳压电源正常工作的条件是：其调整管必须工作于放大状态，即必须满足（ ）。 （A）CESOIUUU （B）CESOIUUU 第 2 页
（C）CESOIUUU （D）CESOIUUU 16.三端集成稳压器W79L18的输出电压、电流等级为( )。 （A）18V/500mA （B）18V/100mA （C）-18V/500mA （D）-18V/100mA 17．两个稳压二极管，稳压值分别为7V和9V，将它们用于图1.1所示电路。设输入电压 U1值是20V，则输出电压 U0为（ ）。 （A）0.7V （B）7V （C）9V （D）20V
18．若桥式整流电路变压器二次电压为tVsin210u2，则每个整流管所承受的最大反向电压为（ ）。 （A）V210 （B）V220 （C）20V （D）V2 二、填空题（每空1分） 1．串联型直流稳压电路通常包括五个组成部分，即基准电压电路， ， 、保护电路和取样电路。 2．设变压器副边电压为2U，其全波整流电路的输出平均电压为_________；二极管所承受的最大反向电压为_________。 3．直流稳压电源一般由变压器电路、___________、___________及稳压电路四部分组成。 4．稳压电源的稳压电路可分为_________型和__________型两种。 5．7915三端式稳压器输出电压为 V。
6．若变压器次级电压的有效值VU102，经桥式整流，电容C滤波后，输出电压oU______V；
若电容C虚焊（开路），则oU______V。 7．整流电路中，利用整流二极管的__________________性使交流电变为脉动直流电。 8．直流稳压电路中滤波电路主要由_________、_________等储能元件组成。 9．在桥式整流、电容滤波、稳压管稳压直流电源电路中，变压器副边电压为10V，则整流后的
)(AVOU ，滤波后的)(AVOU ，二极管所承受的最大反向电压为 。
10．在串联型稳压电路中，为了正常稳压，调整管必须工作在_________区域。 11．在直流稳压电路中，变压的目的是___________________________，整流的目的是 _________________________。 12．整流电路中，利用整流二极管的____________________________性使交流电变为脉动直流电。 13．直流稳压电路中滤波电路主要由电容、电感等储能元件组成，其中，____________滤波适合于大电流（大功率）电路，而____________滤波适用于小电流电路。 14．串联型直流稳压电路调整管工作在 ___ 状态，调整管应选择 ___ 三极管。
15．现有两个硅稳压管，稳压值为VUZ3.71，VUZ52，若用于稳定电压为8V电路，则可把1Z
D
和2ZD串接，1ZD应 偏置，2ZD应 偏置。 16．整流电路中，利用整流二极管的 性使交流电变为脉动直流电。 17．三端稳压器因有 、 、 三个端而得名。 18．三端集成稳压器CXX7906的输出电压是_______。 19．三端集成稳压器CW7912的输出电压为_____V。
20．已知直流稳压电源电路中，变压器副边电压有效值VU102，正常情况输出电压平均值第 3 页
)(AVOU _______，若滤波电容虚焊，则)(AVOU_______。
21．在串联型稳压电路中，引入了 _____ _负反馈；为了正常稳压，调整管必须工作在 ____区域。 22．整流电路的功能是将交流电压转换成 电压，滤波电路主要用来滤除整流电路输出中的 _____。 三．判断题（每题1分） 1．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。 （ ） 2．直流电源是一种将正弦信号变换为直流信号的波形变换电路。 （ ） 3．稳压二极管是利用二极管的反向击穿特性进行稳压的。 （ ） 4．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。 （ ） 5．桥氏整流电路在接入电容滤波后，输出直流电压会升高。 （ ） 6．用集成稳压器构成稳压电路，输出电压稳定，在实际应用时，不需考虑输入电压大小。（ ） 7．直流稳压电源中的滤波电路是低通滤波电路。 （ ） 8．在单相桥式整流电容滤波电路中，若有一只整流管断开，输出电压平均值变为原来的一半（ ） 9．滤波电容的容量越大，滤波电路输出电压的纹波就越大。 （ ） 10．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。 （ ） 四．简答题（每题5分） 1．直流稳压电源通常包括哪四个组成部分？ 2．串联直流稳压电路通常包括哪几个组成部分？ 3．滤波电路的功能是什么？有几种滤波电路？（5分） 4. 下图所示电路给需要+9V的负载供电，指出图中错误，直接在图中改正错误之处，并说明缘由。 五．综合题（每题10分） 1．如右下图所示电路，稳压管VUZ6，mAIZ5min，mAIZ25max，500LR，kR1，二极管为硅管。
（1）计算iU为25V时输出电压OU的值。（5分） （2）若VUi40时负载开路，则会发生什么现象？（5分） 1*．电路如右下图所示稳压管稳压电路中，已知稳压管的稳定电压VUZ6，最小稳定电流mAIZ5min，最大稳定电流mAIZ25max；负载600LR。求解限流电阻R的取值范
围。（10分） 2．串联型稳压电路如图所示。已知VUZ6，mAIZ10min，kR101，6002R，4003R。试说明电路中存在几处错误，分别指出，说明原因并改正之。（10分） 3．用集成运算放大器组成的串联型稳压电路如右下图所示，设A为理想运算放大器，求： （1）流过稳压管的电流ZI。（3分） （2）输出电压OU。（3分） （3）调整管消耗的功率。（4分） 4．直流稳压电源如下图所示。 （1）说明电路的整流电路、滤波电路、调整管、基准电压电路、比较放大电路、采样电路等部分各由哪些元件组成？（3分） 第 4 页
（2）标出集成运放的同相输入端和反相输入端。（2分） （3）求输出电压的取值范围。（5分） 5．直流稳压电源如下图所示。已知变压器副边电压有效值2U、稳压管的稳定电压ZU及电阻1R、2R、
3R。
（1）说明电路的整流电路、滤波电路、调整管、基准电压电路、比较放大电路、采样电路等部分各由哪些元件组成。（3分） （2）画出图中的单相桥式整流电路。（2分） （3）写出输出电压OU的最大值和最小值的表达式。（5分） 6．如图电路是将三端集成稳压电源扩大为输出可调的稳压电源，已知kR5.21，kRF5.9~0。试求输出电压调压的范围。（5分）
7．电路如图所示，已知稳压管的稳定电压VUZ6，晶体管的VUBE7.0，300321RRR，VUI24。判断出现下列现象时，分别因为电路产生什么故障（即哪个元件开路或短路）。（每小题
2分，共10分） （1）VUO24。 （2）VUO3.23。 （3）VUO12且不可调。 （4）VUO6且不可调。 （5）OU可调范围变为V12~6。 8．在如下图所示电路中，已知202UV，3.331RRkΩ，1.52RkΩ，1000CμF。 （1）画出单相桥式整流电路的全图。（2分） （2）求整流二极管所承受的最大反向电压值。（2分） （3）求输出电压Uo的范围。（6分） 9．直流电源电路如下图所示，已知VUi24，稳压管的稳压值VUZ3.5，三极管的VUBE7.0，
1T饱和管压降VUCES21。
（1）试估算变压器副边电压的有效值2U。（2分） （2）若30043RRRP，计算OU的可调范围。（4分） （3）若可调电阻PR调至中点时，三极管1T、2T的基极电压1BU、2BU分别是多少？ 10．串联型稳压电路如右下图所示，已知VUi30，VUZ6，kR21，kR12，kR23，调整管V的电流放大系数50。试求：