第6章 直流稳压电源 习题解答

第六章习题参考答案

6-1 在图6-23中，已知直流电压表V2的读数为90V，负载电阻RL=100Ω，二极 管的正向压降忽略不计。试求：①直流电流表A的读数；②交流电压表V1的读数；③变压器二次侧电流有效值。

图6-23 习题6-1图

解 1）直流电流表A的读数 IA?2）交流电压表V1的读数 U1?U290??0.9A RL100U290??200V 0.450.45I3）变压器二次侧电流有效值 I?A?2A

0.456-2 图6-24为变压器二次侧绕组有中心抽头的单相整流电路，二次侧电压有效值为

U，试分析：

1）标出负载电阻RL上电压uo和滤波电容C的极性;

2）分别画出无滤波电容和有滤波电容两种情况下uo的波形。整流电压平均值Uo与变压器二次侧电压有效值U的数值关系如何？

3）有无滤波电容两种情况下,二极管上所承受的最高反向电压UDRM各为多大? 4）如果二极管VD2虚焊；极性接反；过载损坏造成短路，电路会出现什么问题? 5）如果变压器二次侧中心抽头虚焊；输出端短路两种情况下电路又会出现什么问题?

图6-24 习题6-2图

图4－2 题4－2图

解 1）负载电阻RL上电压uo和滤波电容C的极性如题6-2解图（a）所示。 2）无滤波电容和有滤波电容两种情况下uo的波形分别如题6-2解图（b）和题6-2

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解图（c）所示。

题6-2解图（b）

无滤波电容时 Uo?0.9U 有滤波电容时 Uo?1.2U

题6-2解图（c）

3）有无滤波电容两种情况下，二极管上所承受的最高反向电压皆为UDRM?22U。 4）二极管V2虚焊时相当于开路，电路变为单相半波整流电路，输出电压将降为原来的一半。极性接反和过载损坏造成短路时，在输入电压正半周，V1、V2通路导通，由于二极管正向电阻很小，产生很大电流，将造成电源、变压器和二极管烧毁。

5）变压器二次侧中心抽头虚焊时相当于断路，无论是u的正半周还是u的负半周都不会构成电流的通路，因此负载电阻没有电压输出。输出端短路时，由于二极管电阻很小，会产生很大电流，使电源、变压器和二极管烧毁。

6-3 图6-25电路中，已知RL1=5kΩ，RL2=0.3kΩ，其他参数已标在图中。试求： ①VD1、VD2、VD3各组成何种整流电路?

②计算Uo1、Uo2，及流过三只二极管电流的平均值各是多大?

③选择三只二极管的型号。

解 1）V1单相半波整流电路；V2、V3组成单相桥式整流电路。

2） Uo1??0.45?(90?10)??45V

Uo2?0.9?10?9V

IV1?IV245?9mA 59?IV3??30mA 图6-25 习题6-3图

0.33）V1反向电压最大值

UDRM?2?100?141V

V2、V3反向电压最大值

UDRM?22?10?28.2V

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选择二极管型号时，考虑留有充分余量应选二极管的最大整流电流IoM?2IV，最 高反向工作电压URM?2UDRM。

所以V1选择2CZ12D，V2和V3选择2CZ11A。

6-4 在图6-2a的单相桥式整流电路中，已知变压器二次侧电压有效值U=100V，

RL=1kΩ，试求Uo、Io，并选择整流二极管型号。

解 输出电压 Uo?0.9U?0.9?100?90V

输出电流平均值 Io?Uo90??90mA RL1流过整流二极管电流的平均值 IDF?1Io?45mA 22?100?141V

整流二极管承受最高反向电压 UDRM?考虑留有充分余量 IoM?2IV?90mA

V URM?2UDRM?282整流二极管型号可选择2CZ11C。

6-5 某电阻性负载，要求直流电压60V，电流20A，现采用单相半波可控整流电路， 直接由220V交流电网供电，试计算晶闸管的导通角、电流的有效值，并选用晶闸管。

解 单相半波可控整流电路输出电压

1?cos?U 22Uo120?1??1?0.21 所以 cos??0.45U0.45?220Uo?0.45导通角 ??180???180?78?102

????RL?电流有效值 I?Uo60??3? Io301???sin2???58.7A 2??1流过晶体管电流的平均值 IDF?Io?10A

2V 晶体管承受反向电压峰值 UDRM?2?220?310考虑留有充分余量 IF?2IDF?20A

URM?2UDRM?620V

URL晶体管选择为KP20。

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6-6 单相半波可控整流电路，负载电阻RL=10Ω，直接由220V交流电网供电，控 制角α=60°，试计算输出电压、电流的平均值，并选择晶体管。

1?cos?1?0.5U?0.45??220?74.25V 22U74.25?7.425A Io?o?RL101流过晶体管电流的平均值 IDF?Io?3.7A

2晶体管承受正反向电压峰值 UFM?URM?2?220?310V 考虑留有充分余量 IF?2IDF?7.4A

UDRM?2URM?620V

V UDFM?2UFM?620解 Uo?0.45晶体管可选择为KP10。

6-7有一电阻负载，它需可调直流电压Uo=0~60V，电流Io=0~10A，现采用 单相半控桥式整流电路，试计算变压器二次侧电压，并选用整流元件。如果不用变压器，输入接220V交流电网，试选用整流元件。

解 设晶闸管导通角 θ=180(α=0°)时，Uo=180V，Io=6A。 ° 交流电压有效值 U?Uo60?V?67V 0.90.9实际上还应考虑电网电压的波动，管压降以及导通角一般达不到180°(—般只是)等因素，交流电压要比计算值适当加大10％左右，实际选U?74V。 160°~170° 晶闸管承受的最高正、反向电压和二极管承受的最高反向电压都为

UFM?URM?2U?1.41?74?104V 考虑留有充分余量，通常根据下式选取晶闸管的UFRM和URRM

UFRM?2UFM URRM?2URM

本题 UFRM?URRM?2?104V?208V

流过晶闸管和二极管的平均电流

IoT?110Io?A?5A 22 考虑留有充分余量应选晶闸管的正向平均电流

IF?2IoT?10A

根据以上计算选用晶闸管KP10两只，二极管2CZ11C两只。

输入接220V交流电网，此时晶闸管承受的最高正、反向电压和二极管承受的最高反

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向电压都为

UFM=URM=2U=1.41×220V=310V

UFRM?URRM?2?310V?620V

所以可选用晶闸管KP10两只，二极管2CZ11G两只。

6-8 试分析图6-26所示可控整流电路的工作情况，控制 角α的变化范围，输出电压平均值的计算公式。

图6-26 习题6-8图

题6－8解图

解 设电源变压器二次侧电压u=2Usinωt（V），波形题6－8解图 (a)所示。如果控

制极未加触发电压，晶闸管在电压u的正、负半周内均不导通。在输入交流电压u的正半周内某一时刻t1(?t??)给控制极加上触发脉冲，题6－8解图（b）所示，晶闸管道通，忽略管压降，电压u全部加在负载电阻RL上，负载上电压电流波形如题6－8解图 （c）所示。在电压u的负半周时某一时刻t2(?t2????)给控制极加上触发脉冲，如题6－8解图（b）所示，晶闸管道通，电压u全部加在负载电阻RL上，负载上电压电流波

形题6－8解图（c）所示。

控制角α的变化范围为0~?；输出电压平均值

U0?1????2Usin?td(?t)?0.91?cos?U 26-9 已知交流电源电压为220V，频率f＝50Hz，负载要求输出电压平均值为20V，输出电流平均值为50mA，试设计单相桥式整流电容滤波电路，求变压器的变比及容量，并选择整流、滤波元件。

解 Uo=1.2U

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