第8章 直流稳压电源-习题解答汇编

第8章 直流稳压电源 

【基本概念题】 8.1 思考题

（1）与全波整流电路相比，桥式整流电路有什么优点？

（2）分别判断题8.1（2）图各电路能否作为滤波电路，简述理由。

+ U1 – (a)+ CR + Uo – +U1–(b)+CL+Uo–+U1–(c) L1 C + L2 Uo–

题8.1（2）图

（3）若要组成输出电压可调、最大输出电流为3A的直流稳压电源，则应采用何种滤波电路更合适？

（4）工频电网电压为50Hz、220V，则经过半波和桥式整流之后的电压平均值为多少？再经过滤波环节后的电压平均值如何估算？

（5）图8.3.4中集成运放需要的工作电源取自哪里？与反相输入形式而言，同相输入形式的恒压源电路带负载能力更佳，为什么？

（6）为什么说稳压管稳压电路的带负载能力差？ （7）串联型稳压电路中的放大环节所放大的对象是什么？

（8）在串联型线性稳压电路中，作为电压调整器的晶体管工作于何种工作状态？ 8.2 选择题

（1）下列何种整流电路输出波形品质较佳？( ④ )

①桥式整流 ②全波整流 ③半波整流 ④三相整流 （2）下列何种整流电路之电源变压器需要中间抽头？( ① )

① 全波 ②半波 ③桥式

（3）电路如题8.2（3）图所示，Uz为稳压管Dz的稳定电压，当UI > Uz时，能保持RL两端电压为Uz的电路为( b )。

题8.2 （3）

8.3 判断题

（1）整流电路可将正弦电压变为脉动的直流电压。（ √ ）

（2）电容滤波电路适用于小负载电流，而电感滤波电路适用于大负载电流。（ √ ）

（3）在单相桥式整流电容滤波电路中，若有一只整流管断开，则输出电压平均值变为原来的一半。（ X ） 【简单计算题】 

8.4 电路如题8.4图所示全波整流电路，变压器两端的副边电压有效值为2U2。（1）画出u2、uD1和uO的波形；（2）求出输出电压平均值UO（AV）和输出电流平均值IL（AV）的表达式；（3）二极管的平均电流ID（AV）和所承受的最高反向电压UDRM的表达式。

【解】(1)全波整流电路，波形见题8.4(b)所示；

(2)输出电压平均值UO(AV)和输出电流平均值IL(AV)分别为

UO(AV)0.9U2 IL(AV)

0.9U2

RL

(3)二极管的平均电流ID(AV)和所承受的最大反向电压UDRM分别为

ID(AV)

0.45U2

UDRM2U2m22U2 RL

U2mu2 题6.1图 uOuD1 iL uD10 ωt ‐2U2m(a) 题8.4图

(b) 

8. 5 电路如题8.5图所示，变压器副边电压有效值U21＝50V，U22＝20V。试问：（1）输出电压平均值UO1（AV）和UO2（AV）各为多少？（2）各二极管承受的最大反向电压为多少？

【解】(1)两路输出电压分别为 UO1(AV)≈0.45(U21＋U22)＝31.5V UO2(AV)≈0.9U22＝18V

(2)D1的最高反向电压为 UDRM12(U21U22)99V

D2、D3的最高反向电压为 UDRM2=22U22≈57V

8.6 试分析题8.6图桥式整流电路中负载电压uo的波形。若二极管D2 断开时，uo的波形如何？如果D2接反，结果如何？如果D2被短路，结果又如何？

~ + u2–D4D1题8.5图 

D3D2RL+ uo– 

题8.6图 

8.7 单相桥式整流滤波电路如题8.7图所示，变压器副边u2=202sint V, RLC=(3~5)T/2。求(1)负载电流I0， 每个二极管的平均电流ID，二极管承受的反向峰值电压UDRM；(2)当D1管发生短路时的负载电流I0，D4管的电流ID4；

【解】(1) 对于单相桥式整流滤波电路，有

U01.2U21.22024V； T0.0250.05s； 220.050.05

则RL200；

250106C

取RLC5

U24

负载电流I0o120mA；

RL200二极管的平均电流ID

1

I060mA； 2

题8.7图

二极管承受的反向峰值电压UDRM2U2202V；

(2) Tr(变压器)副边短路，通常Tr输出端熔断器熔断，则ID=ID4=0； (3) 当D1管断路时，则电路工作在半波整流电容滤波的状态下，则

U0U220V，若RL200，那么IDI0

U0

100mA，RL

UDRM22U2402V。 

8.8 简单稳压管稳压电路如题8.8图，Ui=16V，UZ=6V。当稳压管的电流Iz的变化范围为5～40mA时，问RL的变化范围为多大？

IR R 100Ui

Dz

题8.8图

IL RL

U0

【解】(1) 当Iz=Izmin=5mA时，负载电流最大，RL阻值最小，其中

IR

UiU0166

100mA R100

ILmaxIRIZmin100595mA

RLmin

U06

63 (U0=UZ=6V) ILmax0.095

(2)当Iz=Izmax= 40mA时，ILminIRIZmax1004060mA RLmax

U06

100 ILmin0.06

即当稳压管电流变化范围为5～40mA时，RL的变化范围为63～100。

8.9 电路如题8.9图所示，负载两端电压U0=5V，稳压管的稳定电流IZ=10mA，负载电阻RL=500。求: (1)电压U'及变压器副边有效值U2 。限流电阻R=0.7K，

(2)流过整流二极管的平均电流ID及二极管所承受的反向峰值电压UDRM。

【解】(1)I0

U05V10mA， RL0.5K

U'(I0IZ)RU0(1010)0.7519V 

U'19

由于U1.2U2 ，故 U215.8V 

1.21.2

'

Tr

+ C

I0

R

u2

u0

RL ui

DZ

题8.9图

      (2)  ID

11

(I0IZ)(1010)10mA，UDRM2U2102V 

22

8. 10 电路如题8.10图所示，假设IQ=0，问：(1) U0值为多少？ (2) 电路是否具有电压源的特性？

+LM7805IQR15.1+UIUoR2

– 题8. 10图

–

【解】（1）假设IQ=0，LM7805输出端与公共端电压为5V，则

Uo=

5'''

为电阻R2的取值。（2）具有电压源的性质，改变R2的•(R1+R2)V，其中R2

R1

值，就可改变输出电压。 

【综合应用题】 

8.11 有一单相桥式整流电容滤波电路，已知其变压器副边电压U2=20V，现在分别测得直流输出电压为28V、24V、20V、18V、9V，试判断说明每种电压所示的工作状态是正常还是故障？

【解】 (1) 桥式全波整流以及电容C滤波工作状态，输出开路（无RL)

U0=2U2=28V

(2) 桥式全波整流工作状态，有电容C滤波，接负载RL

U0=1.2U2=24V

(3)有一二极管D虚焊断开，形成半波整流电容滤波工作状态

U0=U2=20V

(4) 电容损坏，相当于电容C开路, 桥式全波整流工作状态

U0=0.9U2=18V

(5) 有一二极管D虚焊断路；电容C损坏、开路，半波整流工作状态

U0=0.45U2=9V

8.12 设计单相桥式整流电容滤波电路，其输出平均电压为U0=30V，平均电流为I0=150mA，电源频率f=50HZ，考虑电网电压波动范围10%，请选择合适的整流二极管和滤波电容； 与单相半波整流电容滤波电路相比，整流二极管和滤波电容的参数有何不同？

【解】(1)根据桥式整流电容滤波电路经验公式，变压器副边电压为： Uo=1.2U2 有 U2=选择整流二极管

流经整流二极管的平均电流为 ID=

Uo(AV)1.2

=

30

=25V 1.2

Io

=75mA 2

二极管承受的最大反向电压为 UDRM2U235(V)

根据手册，可选用整流二极管2CP12，其最大整流电流为100mA, 最大反向工作电压为100V。

选择滤波电容 因为负载电阻 RL=

UO(AV)Io

=0.2k

TT

根据RLC≥(3~5)，取RLC=5=5×0.01(S)=0.05(S)

22

0.050.05

由此得滤波电容C==F=250μF

RL200

考虑到电网电压波动±10%，则电容所承受的最高电压为 UCM=2U2(1+10%)=38.5(V)

因此，可选用标称值为250μF左右，耐压超过50V的电解电容。 （2）如果是单相半波整流电容滤波电路 根据经验公式，变压器副边电压为： U2=选择整流二极管

流经整流二极管的平均电流为 ID=Io=150mA 二极管承受的最大反向电压为 UDRM=22U2=84V

根据手册，可选用整流二极管2CP21，其最大整流电流为300mA, 最大反向工作电压为100V。

选择滤波电容 因为负载电阻 RL=

UO(AV)Io

=0.2k

Uo(AV)1.0

=

30

=30V 1.0

TT

根据RLC≥(3~5)，取RLC=5=5×0.01(S)=0.05(S)

22

0.050.05

由此得滤波电容C==F=250μF

RL200

考虑到电网电压波动±10%，则电容所承受的最高电压为

UCM=2U2(1+10%)=46.2(V)

因此，可选用标称值为250μF左右，耐压超过50V的电解电容。

8.13 集成运算放大器构成的串联型稳压电路如题8.13图所示，问：(1)在该电路中，若测得Ui=30V，试求变压器副边电压有效值U2；(2)在Ui=30V，Uz=6V，R1=2k，R2=1k，R3=1k的条件下，求输出电压U0的调节范围；

T

IE IRR

u1

u2

C

Ui

uf

Dz

题8.13图

IRL

R1

IR1 R2

RL R3

u0

【解】 (1)根据桥式整流电容滤波电路经验公式 Ui=1.2U2 有 U2=

Ui30

==25V 1.21.2

(2)当R2滑动头滑到最下方时，反馈信号uf最弱，运放器净输入信号最强，其输出信号最强，即调整管T的基极电位最高，则IB最大，IC最大，调整管的UCE电压最小，所以，此时U0输出最大。

Uz

U0maxRR2R3

R3  U0max1Uz24V

R1R2R3R3

当R2滑动头滑到最上方时，调整过程与上述相反，U0输出将达到最小。

 U0min

R1R2R3

Uz12V 因此 U0=12～24V

R2R3

R1R

)(14) R2R1R3

8.14 利用W7805固定输出集成稳压器, 通过外接电路来改变输出电压值, 电路如题8.14图所示, 试验证关系U05(出电压U0的范围。

并按图中所给数据计算输

题8.14图 

【解】U32=5V, UR1=

R3R1

×5V,UR3=•UO

R3+R4R1+R2

R1R3

据虚短U+=U-, 则 （5-UR1）=（5-UR3）⇒×5V=•UO 

R3+R4R1+R2

所以U05(

R1R

)(14)

R2R1R3

8.15如题8.15(a)、(b)图分别为三端固定式集成稳压器与集成运放构成的输出电压扩展电路及恒流源电路。试计算图(a)的输出电压和图(b)的输出电流值。

题8.15图 

【解】(a)U32=5V,UR1=

R1

×UO

R1+R2

据虚短U+=U-, 则UR1

R1R1+R2

×UO=5V,UO=×5V =U32,即

R1+R2R1

(b) U32=12V, 据虚短U+=U-, 即UR1=U32=12V; 据虚断,则IO=

UR112

A =

R1R1

8.16 如图8.16电路为输出电压可调电路，当U311.2V时，流过R1的最小电流（5~10）mA，调整端1输出的电流Iadj远小于IRmin，UIUO2V。（1）IRmin为

（2）当R1210，R23k时，求输出电压UO；（3）调节R2求R1的取值范围；

从0~6.2k时，求输出电压的调节范围。

UI

UO

题8.16图 

U311.2103

120~240） （【解】(1)R1＝

IRmin（5~10）A(2)UO

U311.2

(R1R2)321018.34V 

210R1

U311.2

(R1R2)1036.63V 

210R1

(3)R26.2kUOmax

R20UOmax

U31

(R1R2)1.2V R1

8.17 仿真分析：题8.17图是二倍压整流电路，ui=2202sin100tV，变压器Tr的变比为5，试用Multisim软件仿真观察该电路中电容C1、C2的电压波形，并分析输出电压U0的值？简述电路的工作原理。

+

‐1

‐+

题8.17图 

8.18 仿真分析：手提式粉末静电喷涂设备所用高压发生器是利用恒压变压器、高压调压器来实现由零至全电压供电的。其电气原理图如题8.18图所示，正常

工作时，其最大静电电压高达100kV。如果该设备发生故障，发现调节到最大输出时，静电电压表指示接近45kV，静态电压低，喷涂效果差。设变压器T的副边电压为u2=2U2sin100tV，采用Multisim软件进行仿真分析：（1）分析该电路的功能；（2）试分析节点1、3、5和输出电压Uout的电压值（2）试分析故障点及可能的原因。

u2

题8.18图