电工学简明教程第二版答案(第十二章)秦曾煌 主编绝对新版

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第12章 直流稳压电源

习题

A 选择题

12.1.1 （2）

12.1.2 （1）

12.1.3 （1）

12.2.1 （2）

B 基本题

12.1.4 图12.03所示是什么整流电路？试说明其工作原理，并画出整流电压的波形。已知R

V的读数为110 V，试求直流电流表○A的读数、交流电压表○V1的读数和＝80Ω，直流电压表○

整流电流的最大值。

[解答

]

（1）图12.03是单相半波整流电路，整流电

压uo的波形如图所示，二极管D正半周导通，负

半周截至。

（2）直流电流表的读书即为整流电流值

IO=

UO110==1.38A RL80

（3）交流电压表的读数即为电压u的有效值U。

因为

1UO=2π

所以U=∫π02sinωtd(ωt)=2π=0.45U UO110==244.4V 0.450.45

（4）整流电流的最大值

IOM=UM=RL2×244.4=4.32A 80

12.1.5 有—电压为110 V，电阻为55Ω的直流负载，采用单相桥式整流电路（不带滤波器）供电，试求变压器副绕组电压和电流的有效值。

[解答]

UO=110V

IO=UO110==2A RL55

变压器副边电压

U=UO110==122V 0.90.9

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变压器副边电流

I=IO2==2.22A 0.90.9

二极管中的平均电流

ID=11IO=×2=1A 22

二极管上最高反向电压

UDRM=2U=2×122=173V

可以选用2CZ55E型二极管，该二极管最大整流电流为1000mA，反向工作峰值电压为300V，能满足题目的需要。

12.1.6 今要求负载电压UO＝30 V，负载电流IO＝150 mA。采用单相桥式整流电路，带电容滤波。已知交流频率为50 Hz，试选用管子的型号和滤波电容器。

[解答]

变压器副边电压

U=UO30==25V 1.21.2

二极管中的平均电流

ID=11IO=×150=75mA 22

二极管上的最高反向电压

UDRM=2U=2×25=35.3V

负载电阻

RL=UO30==200Ω 3IO150×10

取 RLC=5×

故电容器电容 T1/50=5×=0.05s 22

C=0.050.05==250μF RL200

可选用2CZ52B型二极管，其最大整流电流为100mA，反向工作峰值电压为50V；选用C=250μF，耐压为50V的极性电容器。

12.1.7 有一整流电路如图12.04所示，(1)试求负载电阻RL1和RL2上整流电压的平均值UO1和UO2，并标出极性；(2)试求二极管D1,D2,D3中的平均电流ID1,ID2,ID3及各管所承受的最高反向电压。

[解答]

该电路是由Dl组成的半波整流，由D2和D3组成的是变压器有中心抽头的全波整流。所以

（1）UO1=0.45×(90+10)=45V

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极性为上“－”下“＋”。

UO2=

0.9×10=9V

极性为上“＋”下“－”。

（2）ID1=IO1=UO145==4.5mA RL110×103

ID2=ID3=IO21UO219=×=×=45mA 22RL22100

UDRM1=2×(90+10)=141V

UDRM2=UDRM3=22×10=28.3V

12.2.2 在图12.05所示的整流电路中，已知变压器二次侧电压的有效值U=20V，负载电阻RL=50Ω，滤波电阻R=20Ω。试分别计算开关S1~S4在不同合断情况下，负载两端电压UO，电流IO，每只二极管中流过的电流ID和承受的最高反向电压URM。

（1）S1和S2合上，其他断开；

（2）S1合上，其他断开；

（3）S1~S4均合上；

（4）S1，S3，S4合上，S2断开；

（5）S1~S4均断开。

[解答]

（1）S1和S2合上，

其他断开时，电路为

单相桥式整流电路，

则

UO=0.9U=0.9×20V=18V，IO=ID=UO18=A=0.36A RL5011IO=×0.36A=0.18A，URM=2U≈28.3V 22

UO

RL+RUO11IO=×22RL+R（2）S1合上，其他断开时，电路还是单相桥式整流电路，不过是负载又多了个R，则 UO=0.9U=0.9×20V=18V

URM=2U≈28.3V ，IO=，ID=，

（3）S1~S4均合上时，电路变为带有电容滤波器的单相桥式整流电路，则

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UO=1.2U=1.2×20V=24V，IO=ID=UO24=V=0.48A RL5011IO=×0.48A=0.24A，URM=2U≈28.3V 22

（4）S1，S3，S4合上，S2断开时，电路变为带有π形RC滤波器的单相桥式整流电路，则

UO=1.2U=1.2×20V=24V，IO=ID=UO24=V=0.48A RL5011IO=×0.48A=0.24A，URM=2U≈28.3V 22

虽然，从数据上（3）和（4）相同，但两种滤波器应用场合不同，π形滤波器应用于输出电压较小且变化较小，电流变化较小场合，而C滤波器应用于输出电压较大，且变化较大场合。

（5）S1~S4均断开时，电路为单相半波整流电路，此时负载为RL+R，则有

UO=0.45U=0.45×20V=9V，IO=UO，URM=2U≈28.3V RL+R

12.3.1 稳压二极管稳压电路如图12.06所示，已知u=28.2sinωtV，稳压二极管的稳定电压UZ=6V，R2=kΩ,R=1.2kΩ。试求：

（1）S1断开，S2合上时的IO，IR和IZ；

（2）S1和S2均合上时的IO，IR和IZ，并说明R=0和DZ接反两种情况下电路能否起稳压作用。

[解答]

（1）由于u=6V时，可推出28.2sinωt=6，则ωt=0.076rad则较小，所以有

φ π φ1πRL1 1RUO= ∫28.2sinωt×dωt+∫6dωt+∫28.2sinωtdωt φπφ 1π RL+RRL+R 0

式中φ1=0.076rad，由于φ1=0.076rad≈0，则有UO≈6V。

我们可以把R，DZ，RL当作负载，有Ui=0.9U=0.9×20V=18V，有

IO=UOUi UO618 6，=A=3mAI=A=10mA =RRL2×103R1.2×103

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IZ=IR IO=(10 3)mA=7mA

（2）若S1和S2均合上，我们同样可将R，DZ，RL当作负载，只是比（1）多一个电容滤波器，有Ui=1.2U=1.2×20V=24V，则

IO=UOUi UO624 6，=A=3mAI=A=15mA =R33RL2×10R1.2×10

IZ=IR IO=(15 3)mA=12mA

当R=0和DZ接反两种情况下电路均不能起稳压作用。若R=0，这样Ui直接加在稳压管DZ上，很容易烧毁稳压管，如果DZ接反，则直接将负载短路，此时UO=0。

12.3.2 如何连接图12.07中的各个元器件以及接“地”符号才能得到对“地”为±15V的直流稳压电源，并写出其导通路径。

[解答

]

根据要求，所设计电路如下图所示。正半周期D4和D2导通，负半周期D1和D3导通。

12.3.3 在图12.08中，试求输出电压UO的可调范围是多大？

[解答]

因U ≈U+，于是由基尔霍夫电压定律可得

R3R1+R'1U××=UO R3+R4R1+RP+R2

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UO=R3R1+RP+R2 U×× R1+R'

1R3+R4

当R'1=RP时

UO=0.5+1.5+2.52.5××5=5.6V 0.5+1.52.5+2.5

R'1=0时

UO=0.5+1.5+2.52.5××5=22.5V 0.52.5+2.5

所以，UO的可调范围为5.6~22.5V。

12.3.4 在图12.09中，试求输出电压UO的可调范围是多少？

[解答

]

因为U ≈U+，所以可得

R1+R'1UO=U×× R1+RP+R2

UO=R1+RP+R2U×× R1+R'1

当R'1=RP时

UO=3.3+5.1+3.3×5=6.96V 3.3+5.1

当R'1=0时

UO=3.3+5.1+3.3×5=17.73V 3.3

所以，UO的可调范围为6.96~17.73V。

*12.4.1 有一电阻性负载，它需要可调的直流电压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的电压。

[解答]

因为需要输出的直流电压可调，所以采用晶闸管整流电路。

当导通角θ=180°，控制角α=0时，UO=60V。此时变压器副边电压

U=UO60==66.7V 0.90.9

晶闸管和二极管中的最大平均电流

IT=ID=11IO=×10=5A 22

晶闸管和二极管上最高反向电压

URM=UFM=UDRM=2U=×66.7=94V

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可选用10A，200V的晶闸管和10A，100V的二极管，因为二极管的反向工作峰值电压一般是反向击穿电压的一半，已有较大的余量，所以选用100V已足够。

C 拓宽题

12.1.8 在图12.10所示的整流电路中，变压器二次侧电压有效值U1=20V，U2=50V；R1=100Ω,R2=30Ω；二极管最大整流电流IOM和反向工作峰值电压URWM见表12.01。

（1）试校核电路中各整流桥所选用的二极管型号是否合适。

（2）若将绕组2-2’的极性接反，对整流电路有无影响，为什么？

（3）若将a，b间连线去掉，电路是否仍能工作？此时输出电压UO和输出电流IO等于多少？所选用的二极管是否合适？

[解答

]

（1）在图中，两个桥式整流电路是相

互独立的。对1-1’电路：

UO1=0.9U1=0.9×20=18V

IO1=UO118==0.18A R1100

ID1=10.18IO1==0.09A 22

UDRM1=2U1=2×20=28.3V

所选用的二极管2CZ52C的IOM>ID1，UDRM>2UDRM1，满足电路的要求。

对2-2’电路

UO2=0.9U2=0.9×50=45V

IO2=

UO245==1.5A R230

ID2=11.5IO2==0.75A 22

UDRM2=2U2=2×50=70.7V

所选2CZ55C型二极管基本合适。最好选用2CZ55D

型，其URWM=200V。

（2）若将绕组2-2’的极性接反，则仍为桥式整流电

路，且输出电压极性不变，故对整流电路没有影响。

（3）若将a，b间的连线去掉，则电路如右下图所

示。

在电源的正半周，电流通路为

1→D11→R1→R2→D22→2’ →2→D21→D12→1’

在电源的负半周，电流通路为

1’ →D13→R1→R2→D24→2→2’ →D23→D14→1

可见，在电源的正负半周，在（u1+u2）的共同作用下经（R1+R2）各有四个二极管导通，IO方向不变。故

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UO=0.9(U1+U2)=0.9×(20+50)=63V

IO=UO63==0.48A R1+R2100+30

二极管中的平均电流

ID=10.48IO==0.24A 22

各个二极管的最高反向电压未变，和（1）中相同UDRM1=28.3V，UDRM2=70.7V。所选用的二极管2CZ55C尚能使用，但2CZ52C型已大大超载，可能烧坏。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/u2ri.html