【正文】 忽略二極管的正向壓降，則輸出電壓uo等于變壓器副邊電壓u2，即，輸出電流。當(dāng)u2的極性為上正下負且，以及u2的極性為上負下正時，4個二極管均因承受反向電壓而截止，忽略二極管的反向電流，則輸出電流，輸出電壓。根據(jù)以上分析，可畫出uuo及io的波形。 ，V，Ω，μF，試問：（1）正常時Uo為多大？（2）如果測得Uo為：①V；②V；③V；④V。電路分別處于何種狀態(tài)？（3）如果電路中有一個二極管出現(xiàn)下列情況：①開路；②短路；③接反。電路分別處于何種狀態(tài)？是否會給電路帶來什么危害？ 分析 單相橋式整流電容濾波電路正常工作時，負載電阻RL開路時，濾波電容C開路時。單相半波整流電容濾波電路正常工作時，負載電阻RL開路時，濾波電容C開路時。解 （1）正常時Uo的值為：（V）（2），這時電路中的濾波電容開路；，這時電路中的負載電阻RL開路；，這時電路中有1~3個二極管和濾波電容同時開路，成為半波整流電路；，這時電路處于正常工作狀態(tài)。（3）當(dāng)有一個二極管開路時，電路成為半波整流電容濾波電路。當(dāng)有一個二極管短路或有一個二極管接反時，則會出現(xiàn)短路現(xiàn)象，會燒壞整流變壓器和某些二極管。 電容濾波和電感濾波電路的特性有什么區(qū)別？各適用于什么場合？解 電容濾波電路成本低，輸出電壓平均值較高，但輸出電壓在負載變化時波動較大，二極管導(dǎo)通時間短，電流峰值大，容易損壞二極管，適用于負載電流較小且負載變化不大的場合。電感濾波電路輸出電壓較低，峰值電流很小，輸出特性較平坦，負載改變時，對輸出電壓的影響也較小，但制作復(fù)雜、體積大、笨重，制作成本高，存在電磁干擾，適用于負載電壓較低、電流較大以及負載變化較大的場合。 單相橋式整流、電容濾波電路，已知交流電源頻率Hz，要求輸出直流電壓為V，輸出直流電流為mA，試選擇二極管及濾波電容。分析 選擇二極管需計算二極管的平均電流ID和承受的最高反向電壓URM，選擇濾波電容需計算電容C的值及其耐壓值。解 流過整流二極管的平均電流為：（mA）變壓器副邊電壓有效值為：（V）整流二極管承受的最高反向電壓為：（V）負載電阻RL為：（Ω）?。海╯）則電容C的值為：（μF）其耐壓應(yīng)大于變壓器副邊電壓u2的最大值V。 根據(jù)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的特點，試分析這兩種電路各適用于什么場合？解 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)簡單，但受穩(wěn)壓管最大穩(wěn)定電流的限制，負載電流不能太大，輸出電壓不可調(diào)且穩(wěn)定性不夠理想，適用于要求不高且輸出功率較小的場合。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路采用電壓負反饋來使輸出電壓得到穩(wěn)定，輸出電壓穩(wěn)定性高且連續(xù)可調(diào)，脈動較小，調(diào)整方便，適用于要求較高且輸出功率較大的場合。 ，設(shè)V，試分別畫出下列情況下輸出電壓uAB的波形。（1）SSS3打開，S4閉合。（2）SS2閉合，SS4打開。（3）SS4閉合，SS3打開。（4）SSS4閉合，S3打開。（5）SSSS4全部閉合。 分析 在各種不同的情況下，電路的結(jié)構(gòu)和完成的功能不同。需仔細分析不同情況下的電路結(jié)構(gòu)，才能了解電路所完成的功能，從而畫出輸出電壓uAB的波形。解 （1）SSS3打開而S4閉合時電路為半波整流電路，且只有在u2的極性為上負下正即時，才有電流由A至B流過負載電阻RL，（a）所示。（2）SS2閉合而SS4打開時電路為橋式整流電容濾波電路，由于負載電阻RL開路，（b）所示。（3）SS4閉合而SS3打開時電路為橋式整流電路，（c）所示。（4）SSS4閉合，S3打開時電路為橋式整流電容濾波電路，（d）所示。（5）SSSS4全部閉合時u2經(jīng)橋式整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓后輸出，（e）所示。 （a） （b） （c） （d）（e） ，已知V，kΩ，電位器kΩ，問：（1）輸出電壓Uo的最大值、最小值各為多少？（2）要求輸出電壓可在6V到12V之間調(diào)節(jié)，問RRRP之間應(yīng)滿足什么條件？分析 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的輸出電壓為，式中，時輸出電壓Uo最大，時輸出電壓Uo最小。解 （1）輸出電壓Uo的最大值和最小值分別為：（V）（V）（2）要求輸出電壓可在6V到12V之間調(diào)節(jié)，即有：聯(lián)立以上兩式求解，得： 試設(shè)計一臺直流穩(wěn)壓電源，其輸入為220 V、50 Hz交流電源，輸出直流電壓為+12 V，最大輸出電流為500mA，試采用橋式整流電路和三端集成穩(wěn)壓器構(gòu)成，并加有電容濾波電路（設(shè)三端穩(wěn)壓器的壓差為5V），要求：（1）畫出電路圖。（2）確定電源變壓器的變比，整流二極管、濾波電容器的參數(shù)，三端穩(wěn)壓器的型號。分析 單相橋式整流電容濾波電路輸出電壓平均值，每個二極管承受的最高反向電壓，通過每個二極管的電流平均值。解 （1）由于采用橋式整流、電容濾波和三端集成穩(wěn)壓器來構(gòu)成該臺直流穩(wěn)壓電源，圖中電容μF，μF。 （2）由于輸出直流電壓為+12 V，所以三端集成穩(wěn)壓器選用W7812型。由于三端穩(wěn)壓器的壓差為5V，所以橋式整流并經(jīng)電容濾波的電壓為：（V）變壓器副邊電壓有效值為：（V）變壓器的變比為：（V）流過整流二極管的平均電流為：（mA）整流二極管承受的最高反向電壓為：（V）負載電阻RL為：（Ω）?。海╯）則電容C的值為：（μF）取μF。其耐壓應(yīng)大于變壓器副邊電壓u2的最大值V。 穩(wěn)壓器組成的穩(wěn)壓電路，為—種高輸入電壓畫法，試分析其工作原理。 分析 三端集成穩(wěn)壓器的輸入電壓應(yīng)等于輸出電壓Uo加上穩(wěn)壓器的壓差，若輸入電壓超過這個值，就要在輸入端想辦法提高輸入電壓。解 、穩(wěn)壓管VDZ和晶體管組成了最簡單的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，它是在并聯(lián)型穩(wěn)壓電路的基礎(chǔ)上加上射極輸出器構(gòu)成的。由電路的構(gòu)成可知，較高的輸入電壓Ui經(jīng)過該串聯(lián)型穩(wěn)壓電路后，降壓變?yōu)檫m合集成穩(wěn)壓器的工作的電壓。 穩(wěn)壓器外接功率管擴大輸出電流的穩(wěn)壓電路，具有外接過流保護環(huán)節(jié)，用于保護功率管V1，試分析其工作原理。 分析 ，它的功率消耗非?？捎^，若不加以保護，勢必會損壞功率管。保護原理是，一旦發(fā)生過流，過流保護環(huán)節(jié)立即工作，使輸出電流下降到較低的數(shù)值。解 ，并利用R2兩端的電壓來控制V1基極與發(fā)射極之間的電壓UBE1，從而控制V1的基極電流IB1，達到控制V1的集電極電流IC1的目的。電路正常工作時，流過R2的電流較小，晶體管V2截止，保護電路不工作。當(dāng)發(fā)生過流時，流過R2的電流較大，晶體管V2導(dǎo)通并迅速達到飽和，使UBE1減小，IB1減小，IC1減小，達到了保護V1的目的。 試說明開關(guān)型穩(wěn)壓電路的特點、組成以及各部分的作用。在下列各種情況下，應(yīng)分別采用線性穩(wěn)壓電路還是開關(guān)型穩(wěn)壓電路？（1）希望穩(wěn)壓電路的效率比較高。（2）希望輸出電壓的紋波和噪聲盡量小。（3）希望穩(wěn)壓電路的重量輕、體積小。（4）希望穩(wěn)壓電路的結(jié)構(gòu)盡量簡單，使用的元件少，調(diào)試方便。解 開關(guān)型穩(wěn)壓電路的特點是調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，因而具有效率高、體積小、重量輕以及對電網(wǎng)電壓要求不高等優(yōu)點，被廣泛用于計算機、電視機、通信及空間技術(shù)等領(lǐng)域，主要缺點是控制電路比較復(fù)雜，輸出電壓中紋波和噪聲成分較大。串聯(lián)式開關(guān)型穩(wěn)壓電路主要由開關(guān)調(diào)整管、濾波電路、脈沖調(diào)制電路、比較放大器、基準(zhǔn)電源和采樣電路等部分組成?；鶞?zhǔn)電源產(chǎn)生一個基準(zhǔn)電壓，采樣電路將輸出電壓變化量的一部分送到比較放大電路，與基準(zhǔn)電壓進行比較，并將二者的差值放大后送至脈沖調(diào)制電路，使脈沖波形的占空比發(fā)生變化，此脈沖信號作為開關(guān)調(diào)整管的輸入信號，使調(diào)整管導(dǎo)通和截止時間的比例也隨之發(fā)生變化，從而使濾波以后輸出電壓的平均值基本保持不變。綜上所述，若希望穩(wěn)壓電路的重量輕、體積小、效率比較高時，應(yīng)采用開關(guān)型穩(wěn)壓電路；若希望穩(wěn)壓電路的結(jié)構(gòu)盡量簡單、使用的元件少、調(diào)試方便、輸出電壓的紋波和噪聲盡量小時，應(yīng)采用線性穩(wěn)壓電路。第6章 可控整流電路 晶閘管與具有一個PN結(jié)的二極管和具有兩個PN結(jié)的三極管相比有何區(qū)別？解 晶閘管、二極管以及三極管雖然是3種截然不同的器件，但它們都可以作為單方向?qū)щ姷拈_關(guān)。然而，即使作為開關(guān)使用，它們之間卻也存在著很大的差異。與二極管比較，晶閘管具有可控性，即在陽極和陰極之間加上正向電壓的時候，并且在控制極和陰極之間也加上正向電壓晶閘管才能導(dǎo)通。二極管沒有可控性，只要在陽極和陰極之間加上正向電壓二極管就會導(dǎo)通。此外，晶閘管導(dǎo)通后可以通過幾十至上千安培的電流，比二極管大得多。與三極管比較，晶閘管不具有放大作用，只有當(dāng)控制極電流達到某一數(shù)值時，陽極與陰極之間由阻斷突然變?yōu)閷?dǎo)通，導(dǎo)通后可以通過幾十至上千安培的電流，并且控制極就不再起控制作用。三極管具有放大作用，在放大區(qū)集電極電流與基極電流成正比，即使在飽和區(qū)或截止區(qū)，也可以通過改變基極電流使其脫離飽和區(qū)或截止區(qū)，仍可用基極電流去控制集電極電流的大小。 晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？晶閘管導(dǎo)通后，通過管子陽極的電流大小由哪些因素決定？晶閘管阻斷時，承受電壓的大小由什么決定？解 晶閘管的導(dǎo)通條件是：在陽極和陰極之間加適當(dāng)?shù)恼螂妷篣AK，并且在控制極和陰極之間加適當(dāng)?shù)恼蛴|發(fā)電壓UGK。因為晶閘管導(dǎo)通后的管壓降約為1V左右，電源電壓UA幾乎全部加到負載電阻RA上，陽極電流，所以，晶閘管導(dǎo)通后陽極的電流大小基本上由電源電壓UA和負載電阻RA決定。晶閘管阻斷分正向阻斷和反向阻斷兩種情況。正向阻斷時所承受的正向電壓由正向轉(zhuǎn)折電壓UBO決定，超過此值時晶閘管被擊穿導(dǎo)通而損壞。通常將正向轉(zhuǎn)折電壓UBO的80％規(guī)定為正向阻斷峰值電壓UFRM。反向阻斷時所承受的反向電壓由反向轉(zhuǎn)折電壓UBR決定，超過此值時晶閘管被反向擊穿，漏電流劇烈增大而損壞。通常將反向轉(zhuǎn)折電壓UBR的80％規(guī)定為反向阻斷峰值電壓UFRM。 晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)樽钄酄顟B(tài)的條件是什么？為什么晶閘管導(dǎo)通后控制極就失去控制作用？解 晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)樽钄酄顟B(tài)的條件是，晶閘管陽極電流小于維持電流IH，或?qū)㈥枠O與電源斷開或給陽極與陰極之間加反向電壓。由于晶閘管內(nèi)部存在強烈的電流正反饋，在觸發(fā)信號使晶閘管導(dǎo)通后，正反饋即可維持晶閘管的飽和導(dǎo)通狀態(tài)，所以，晶閘管導(dǎo)通后控制極就失去控制作用。 某電阻需要0～24V可調(diào)直流電壓，采用單相可控半波整流電路?，F(xiàn)有兩種供電方案：（1）220V交流電網(wǎng)直接供電；（2）用整流變壓器供電，V。試比較兩種供電方案下晶閘管的導(dǎo)通角以及所選單相可控半波整流電路是否能滿足負載的要求？分析 所選單相可控半波整流電路的導(dǎo)通角，而控制角α的調(diào)整范圍為0~180176。，所以，欲知所選單相可控半波整流電路是否能滿足負載的要求，只要求出控制角α的調(diào)整范圍是否為0~180176。即可。解 由單相可控半波整流電路輸出直流電壓的表達式：得晶閘管的控制角為：（1）采用220V交流電網(wǎng)直接供電時晶閘管的控制角為：晶閘管的導(dǎo)通角為：因為控制角α的調(diào)整范圍在0~180176。之內(nèi)，所以，所選單相可控半波整流電路能滿足負載的要求。（2）采用整流變壓器供電，V時晶閘管的控制角為：晶閘管的導(dǎo)通角為：因為控制角α的調(diào)整范圍在0~180176。之內(nèi)，所以，所選單相可控半波整流電路能滿足負載的要求。 有一電阻性負載，需要直流電壓60V，電流30A。采用單相可控半波整流電路，由電網(wǎng)220V電壓供電，試計算晶閘管的導(dǎo)通角、電流的有效值以及管子承受的最大正反向電壓。分析 根據(jù)有效值的定義，電流的有效值。為了保證晶閘管在出現(xiàn)瞬時過電壓時不致?lián)p壞，通常根據(jù)下式選取晶閘管所承受的正向和反向重復(fù)峰值電壓UFRM和URRM：UFRM≥URRM≥解 由單相可控半波整流電路輸出直流電壓的表達式：得晶閘管的控制角為：晶閘管的導(dǎo)通角為：晶閘管電流的有效值為：晶閘管所承受的最高正向電壓UFM、最高反向電壓URM都等于：（V）為了保證晶閘管在出現(xiàn)瞬時過電壓時不致?lián)p壞，通常根據(jù)下式選取晶閘管所承受的正向和反向重復(fù)峰值電壓UFRM和URRM：UFRM≥（V）URRM≥（V） 一單相可控半波整流電路，負載電阻Ω，由電網(wǎng)220V電壓供電，控制角，試計算整流電壓的平均值、電流的有效值以及管子承受的最大正反向電壓。解 因為是單相可控半波整流電路，所以整流電壓的平均值為：（V）電流有效值為：晶閘管所承受的最高正向電壓UFM、最高反向電壓URM都等于：（V）為了保證晶閘管在出現(xiàn)瞬時過電壓時不致?lián)p壞，通常根據(jù)下式選取晶閘管所承受的正向和反向重復(fù)峰值電壓UFRM和URRM：UFRM≥（V）URRM≥（V） 一單相半控橋式整流電路，其輸入交流電壓有效值為220V，負載為1kΩ電阻，試求控制角及時負載上電壓和電流的平均值，并畫出相應(yīng)的波形。分析 根據(jù)單相半控橋式整流電路負載上電壓的平均值可知，控制角α不同，負載上電壓的平均值不同，電流的平均值以及相應(yīng)的波形也不同。解 （1）控制角時負載上電壓的平均值為：（V）電流的平均值為：（mA）（2）控制角時負載上電壓的平均值為：（V）電流的平均值為：（mA）。 （a）時的波形 （b）時的波形 一電阻性負載，要求在0～60V范圍內(nèi)調(diào)壓，采用單相半控橋式整流電路，直接由220V交流電源供電，試計算整流輸出平均電壓為30V和60V時晶閘管的導(dǎo)通角。分析 本題可先應(yīng)用求出控制角α，則導(dǎo)通角。解 由單相半控橋式整流電路輸出直流電壓的表達式：得晶閘管的控制角為：（1）輸出平均電壓為30V時晶閘管的控制角為：導(dǎo)通角為：（2）輸出平均電壓為60V時晶閘管的控制角為：導(dǎo)通角為： 在電阻性負載單相半控橋式整流電路中，已知當(dāng)控制角時，輸出直流電壓V，輸出直流電流A。如果將輸出直流電壓調(diào)到V，則需要將控制角α調(diào)到多大？這時的輸出直流電流Io是多少？分析 本題可先應(yīng)用時V求出變壓器副邊電壓U2