第五章 直流电源
一、判断下列说法是否正确，用“√”“×”表示判断结果填入空内。
（1） 直流电源是一种将正弦信号转换为直流信号的波形变换电路。 （ ） （2） 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。 （ ） （3）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。（ ）
（4）若U 2为电源变压器副边电压的有效值，则半波整流电容滤波电路和全波整流电容滤波电路在空载时的输出电压均为
22U 。（ ）
（5）当输入电压U I 和负载电流I L 变化时，稳压电路的输出电压是绝对
不变的。（ ）
（6）一般情况下，开关型稳压电路比线性稳压电路效率高。（ ） 解：（1）× （2）√ （3）√ × （4）√ （5）× （6）√
二、在图10.3.1（a ）中，已知变压器副边电压有效值U 2为10V ，2
3T C R L （T 为电网电压的周期）。测得输出电压平均值U O （AV ）可能的数值为
A. 14V
B. 12V
C. 9V
D. 4.5V 选择合适答案填入空内。
（1）正常情况U O （AV ）≈ ； （2）电容虚焊时U O （AV ）≈ ；
（3）负载电阻开路时U O （AV ）≈ ；
（4）一只整流管和滤波电容同时开路，U O （AV ）≈ 。 解：（1）B （2）C （3）A （4）D
三、填空：
图T10.3
在图T10.3所示电路中，调整管为 ，采样电路由 组成，基准电压电路由 组成， 比较放大电路由 组成， 保护电路由 组成；输出电压最小值的表达式为 ，最大值的表达式为 。
解：T 1，R 1、R 2、R 3，R 、D Z ，T 2、R c ，R 0、T 3；
)( )(BE2Z 3
3
21BE2Z 32321U U R R R R U U R R R R R +++++++，。
四、在图T10.4所示稳压电路中，已知稳压管的稳定电压U Z 为6V ，最小稳定电流I Z m i n 为5mA ，最大稳定电流I Z ma x 为40mA ；输入电压U I 为15V ，波动范围为±10％；限流电阻R 为200Ω。
图T10.4
（1）电路是否能空载？为什么？
（2）作为稳压电路的指标，负载电流I L 的范围为多少？ 解：（1）由于空载时稳压管流过的最大电流
mA 40mA 5.52max Z Z
ax Im max max D Z ==-==I R
U U I I R ＞
所以电路不能空载。 （2）根据m ax L Im in m in D Z I R
U U I Z
--=
，负载电流的最大值
mA 5.32m in D Im in m ax L Z =--=
I R
U U I Z
根据m in L Im ax m ax D Z I R
U U I Z
--=
，负载电流的最小值
mA 5.12m ax D Im ax m in L Z =--=
I R
U U I Z
所以，负载电流的范围为12.5～32.5mA 。
五、在图10.5.24所示电路中，已知输出电压的最大值U O ma x 为25V ，R 1＝240Ω；W117的输出端和调整端间的电压U R ＝1.25V ，允许加在输入端
和输出端的电压为3～40V 。试求解： （1）输出电压的最小值U O m i n ； （2）R 2的取值； （3）若U I 的波动范围为±10％，为保证输出电压的最大值U O ma x 为25V ，U I 至少应取多少伏？为保证W117安全工作，U I 的最大值为多少伏？ 解：（1）输出电压的最小值U O mi n ＝1.25V （2）因为
Ω
==?+
=240
25V
V 25.1)1(11
2
Omax R R R U 所以 R 1＝4.56k Ω
（3）输入电压的取值范围为
V
5.371.1
V
1.310.9
max 12Omin Imax
min
12Omax Imin ≈+≈≈+≈
U U U U U U
六、电路如图T10.6所示。合理连线，构成5V 的直流电源。
图T10.6
解：1接4，2接6，5接7、9，3接8、11、13，10接12。如解图T10.6所示。
解图T10.6
习题
10.1判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果填入空内。
（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，输出电压平均值变为原来的一半。（）
解：（1）√（2）√（3）×
10.2判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果填入空内。
（1）对于理想的稳压电路，△U O/△U I＝0，R o＝0。（）
（2）线性直流电源中的调整管工作在放大状态，开关型直流电源中的调整管工作在开关状态。（）
（3）因为串联型稳压电路中引入了深度负反馈，因此也可能产生自激振荡。（）
（4）在稳压管稳压电路中，稳压管的最大稳定电流必须大于最大负载电流；（）
而且，其最大稳定电流与最小稳定电流之差应大于负载电流的变化范围。（）
解：（1）√（2）√（3）√（4）×√
10.3选择合适答案填入空内。
（1）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
（2）在单相桥式整流电路中，若有一只整流管接反，则。
A. 输出电压约为2U D
B. 变为半波直流
C. 整流管将因电流过大而烧坏
（3）直流稳压电源中滤波电路的目的是 。
A. 将交流变为直流
B. 将高频变为低频
C. 将交、直流混合量中的交流成分滤掉
（4）滤波电路应选用 。
A. 高通滤波电路
B. 低通滤波电路
C. 带通滤波电路
解：（1）A （2）C （3）C （4）B 10.4 选择合适答案填入空内。
（1）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 。
A. 电容滤波稳压管稳压电路
B. 电感滤波稳压管稳压电路
C. 电容滤波串联型稳压电路
D. 电感滤波串联型稳压电路 （2）串联型稳压电路中的放大环节所放大的对象是 。
A. 基准电压
B. 采样电压
C. 基准电压与采样电压之差 （3）开关型直流电源比线性直流电源效率高的原因是 。
A. 调整管工作在开关状态
B. 输出端有LC 滤波电路
C. 可以不用电源变压器
（4）在脉宽调制式串联型开关稳压电路中，为使输出电压增大，对调整管基极控制信号的要求是 。
A. 周期不变，占空比增大
B. 频率增大，占空比不变
C. 在一个周期内，高电平时间不变，周期增大 解：（1）D （2）C （3）A （4）A
10.5 在图10.2.5（a ）所示电路中，已知输出电压平均值U O （AV ）＝15V ，负载电流平均值I L （AV ）＝100mA 。
（1）变压器副边电压有效值U 2≈？
（2）设电网电压波动范围为±10％。在选择二极管的参数时，其最大整流平均电流I F 和最高反向电压U R 的下限值约为多少？
解：（1）输出电压平均值2O(AV)9.0U U ≈，因此变压器副边电压有效值
V 7.169
.0O(AV)2≈≈
U U
（2）考虑到电网电压波动范围为±10％，整流二极管的参数为 mA 552
1.1L(AV)F =?
I I ＞
V 2621.12R ≈U U ＞
10.6 电路如图P10.6所示，变压器副边电压有效值为2U 2。 （1）画出u 2、u D 1和u O 的波形；
（2）求出输出电压平均值U O （AV ）和输出电流平均值I L （AV ）的表达式； （3）二极管的平均电流I D （AV ）和所承受的最大反向电压U R ma x 的表达式。
图P 10.6 解图P 10.6
解：（1）全波整流电路，波形如解图P10.6所示。
（2）输出电压平均值U O （AV ）和输出电流平均值I L （AV ）为
L
2
L(AV)2O(AV)9.0 9.0R U I U U ≈
≈ （3）二极管的平均电流I D （AV ）和所承受的最大反向电压U R 为
2R L
2
D 22 45.0U U R U I =≈
10.7 电路如图P10.7所示，变压器副边电压有效值U 21＝50V ，U 22＝20V 。试问：
图P 10.7
（1）输出电压平均值U O 1（AV ）和U O 2（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
U O 1≈0.45（U 21＋U 22）＝31.5V U O 2≈0.9U 22＝18V （2）D 1的最大反向电压
V 99)(22221R ≈+U U U ＞ D 2、D 3的最大反向电压
V 572222R ≈U U ＞ 10.8 电路图P10.8所示。
（1）分别标出u O 1和u O 2对地的极性；
（2）u O 1、u O 2分别是半波整流还是全波整流？
（3）当U 21＝U 22＝20V 时，U O 1（AV ）和U O 2（AV ）各为多少？
（4）当U 21＝18V ，U 22＝22V 时，画出u O 1、u O 2的波形；并求出U O 1（AV ）和
U O 2（AV ）各为多少？
图P10.8
解：（1）均为上“＋”、下“－”。
（2）均为全波整流。
（3）U O1（AV）和U O2（AV）为
U O1（AV）＝－U O2（AV）≈0.9U21＝0.9U22＝18V
（4）u O1、u O2的波形如解图P10.8所示。它们的平均值为
U O1（AV）＝－U O2（AV）≈0.45U21＋0.45U22＝18V
解图P10.8
10.9分别判断图P10.9所示各电路能否作为滤波电路，简述理由。
图P10.9
解：图（a）、（b）所示电路可用于滤波，图（c）所示电路不能用于滤波。
因为电感对直流分量的电抗很小、对交流分量的电抗很大，所以在滤波电路中应将电感串联在整流电路的输出和负载之间。因为电容对直流分量的
电抗很大、对交流分量的电抗很小，所以在滤波电路中应将电容并联在整流电路的输出或负载上。
10.10 试在图P10.10所示电路中，标出各电容两端电压的极性和数值，并分析负载电阻上能够获得几倍压的输出。
图P 10.10
解：在图（a ）所示电路中，C 1上电压极性为上“＋”下“－”，数值为一倍压；C 2上电压极性为右“＋”左“－”，数值为二倍压；C 3上电压极性为上“＋”下“－”，数值为三倍压。负载电阻上为三倍压。 在图（b ）所示电路中，C 1上电压极性为上“－”下“＋”，数值为一倍压；C 2上电压极性为上“＋”下“－”，数值为一倍压；C 3、C 4上电压极性均为右“＋”左“－”，数值均为二倍压。负载电阻上为四倍压。
10.11 电路如图T10.4所示，已知稳压管的稳定电压为6V ，最小稳定电流为5mA ，允许耗散功率为240mW ，动态电阻小于15Ω。试问：
（1）当输入电压为20～24V 、R L 为200～600Ω时，限流电阻R 的选取范围是多少？
（2）若R ＝390Ω，则电路的稳压系数S r 为多少？ 解：（1）因为I Z m a x ＝P Z M /U Z ＝40mA ，I L ＝U Z /R L ＝10～30mA ，所以R 的取值范围为
Ω
=+
-=
Ω
=+-=
360400Lmin
Zmax Imax min Lmax
Z Z
in Im max I I U U R I I U U R Z
（2）稳压系数为 154.0Z
I
Z r ≈?≈U U R r S
10.12 电路如图P10.12所示，已知稳压管的稳定电压为6V ，最小稳定电流为5mA ，允许耗散功率为240mW ；输入电压为20～24V ，R 1＝360Ω。试问：
图P 10.12
（1）为保证空载时稳压管能够安全工作，R 2应选多大？
（2）当R 2按上面原则选定后，负载电阻允许的变化范围是多少？ 解：R 1中的电流和稳压管中的最大电流为
mA 40mA 50~39ZM
max 1
Z
I 1==
≈-=
Z
Z R U P I R U U I
（1） 为保证空载时稳压管能够安全工作 Ω=-=
600)
(max max 12Z R Z
I I U R
（2） 负载电流的最大值
m A 24min 2min 1Lmax =-=Z R R I I I I － 负载电阻的变化范围
∞
=Ω==
Lmin Lmax Lmin 250R I U R Z
10.13 电路如图T10.3所示，稳压管的稳定电压U Z ＝4.3V ，晶体管的U B E ＝0.7V ，R 1＝R 2＝R 3＝300Ω，R 0＝5Ω。试估算： （1）输出电压的可调范围；
（2）调整管发射极允许的最大电流；
（3）若U I ＝25V ，波动范围为±10％，则调整管的最大功耗为多少。 解：（1）基准电压U R ＝U Z ＋U B E ＝5V ，输出电压的可调范围
V
15~5.7 ~Z
3
3
21Z 32321O =?++?+++=
U R R R R U R R R R R U （2）调整管发射极最大电流 I E ma x ＝U B E / R 0≈140mA
（3）调整管的最大管压降和最大功耗分别为
U C E ma x ＝U I ma x －U O mi n ＝20V P T ma x ≈I E ma x U C E ma x ≈2.8W
10.14 电路如图P10.14所示，已知稳压管的稳定电压U Z ＝6V ，晶体管的U B E ＝0.7V ，R 1＝R 2＝R 3＝300Ω，U I ＝24V 。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）。
图P 10.14
（1）U O ≈24V ； （2）U O ≈23.3V ； （3）U O ≈12V 且不可调； （4）U O ≈6V 且不可调；
（5）U O 可调范围变为6～12V 。 解：（1）T 1的c 、e 短路； （2）R c 短路； （3）R 2短路； （4）T 2的b 、c 短路； （5）R 1短路。
10.15 直流稳压电源如图P10.15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。
（2）标出集成运放的同相输入端和反相输入端。
（3） 写出输出电压的表达式。
图P 10.15
解：（1）整流电路：D 1～D 4；滤波电路：C 1；调整管：T 1、T 2；基准电压电路：'
Z '
D 、R 、R 、D Z ；比较放大电路：A ；取样电路：R 1、R 2、R 3。 （2）为了使电路引入负反馈，集成运放的输入端上为“－”下为“＋”。 （3）输出电压的表达式为
Z 3
3
21O Z 32321U R R R R U U R R R R R ?++≤≤?+++
10.16 电路如图P10.16所示，设A 5.1'
O 'I =≈I I ，晶体管T 的D EB U U ≈，R 1＝1Ω，R 2＝2Ω，I D ＞＞I B 。求解负载电流I L 与'
O I 的关系式。
图P 10.16
解：因为E C 2'
O 2'I 2D 1E D EB I I R I R I R I R I U U ≈≈≈≈≈，
，，I C ≈I E ，所以
A
5.4)1
( '
O 1
2L '
O 1
2C =?+≈?≈
I R R I I R R I
10.17 在图P10.17所示电路中，R 1＝240Ω，R 2＝3k Ω；W117输入端和输出端电压允许范围为3～40V ，输出端和调整端之间的电压U R 为 1.25V 。试求解：
（1）输出电压的调节范围；
（2）输入电压允许的范围；
解：（1）输出电压的调节范围
V 9.1625.1)1(REF 1
2
O ～=+
≈U R R U （2）输入电压取值范围 图P 10.17
V
25.41 V 20m ax 12Om in Im ax m in 12m ax O Im in ≈+=≈+=U U U U U U
10.18 试分别求出图P10.18所示各电路输出电压的表达式。
图P 10.18
解：在图（a ）所示电路中，W7812的输出为U R E F ，基准电压
REF 2
12
R U
R R R U ?+=
输出电压的表达式
R 3
5
43O R 43543U R R R R U U R R R R R ?++≤≤?+++
在图（b ）所示电路中，输出电压的表达式
U O ＝U Z ＋U R E F ＝（U Z ＋1.25）V 在图（c ）所示电路中，输出电压的表达式
)(~Z REF REF Z 2
'2
REF O U U U U R R U U -=?-=
10.19 两个恒流源电路分别如图10.19（a ）（b ）所示。 （1）求解各电路负载电流的表达式；
（2）设输入电压为20V ， 晶体管饱和压降为3V ， b-e 间电压数值│U B E │＝0.7V ；W7805输入端和输出端间的电压最小值为3V ；稳压管的稳定电压U Z ＝5V ；R 1＝R ＝50Ω。分别求出两电路负载电阻的最大值。
图P 10.19
解：（1）设图10.19（b ）中W7805的输出电压为‘
O U 。图示两个电路输出电流的表达式分别为
R
U I
R U U I '
O O 1EB
Z O )b ( )a (=
-= （2）两个电路输出电压的最大值、输出电流和负载电阻的最大值分别为
170 mA 100 V 17
)b (143 mA 86 V 3.12)()( )a (O
Omax
Lmax O 12I Omax O
Omax
Lmax O CES EB Z I Omax Ω====-=Ω≈=
==----=I U R I U U U I U R I U U U U U
10.20 在图10.6.3所示电路中，已知采样电压大于基准电压，试定性画出u N 2、u P 2、u B 和u O 的波形。 解：参阅图10.6.2和10.6.4。
10.21 在图10.6.8所示电路中，若需要输出电压有一定的调节范围，则应如何改进电路，请画出电路来。
解：改进电路如解图10.21所示。值得注意的是通常开关型稳压电源输出电压的可调范围很小，故R2的取值较R1、R3要小。
解图10.21
0～12V可调直流稳压电源电路图 适合电子爱好者制作的从0V起调的稳压电源的电路如图所示。 0～12V可调直流稳压电源电路 电路工作原理：由电阻R4、R5组成的采样电路将输出电压Vo的一部分送入运算放大器IC1的反相端，它与由稳压管VZ3、电阻R2和电位器RP组成的基准电压（晶体管V1、稳压管VZ1、电阻R0、R1组成的恒流源为稳压管VZ3提供稳定的电流）相比较，将比较结果送至输出端，从而控制晶体管V3的导通电压。如果电位偏低，使Vo减小，采样电路亦使晶体管V3的c-e结电压减小，从而使Vo升高，反之亦然。如此起到了稳定输出电压的作用。 晶体管V4和电阻R7组成过电流保护电路。当输出电流超过额定电流（本电源为1A）时，V4导通，使晶体管V2和V3截止，输出端无电压输出，防止了电源损坏。 当输出电压小于6V，电流较大且输入电压又很高时，晶体管V3极间压差较大，会引起V3调整管功耗过大，为此本电源特别设置了电压自动转换电路，它由运算放大器IC2与电阻R8、稳压管VZ4及继电器K等组成。稳压管VZ4与电阻R8组成IC2运算放大器的基准电压，当输出电压低于6V时，IC2输出低电平，继电器K 不吸合，触点K1-1、K1-2分别接至变压器8V绕组和6V绕组稳压管；当输出电压高于6V时，IC2输出高电平，K1吸合，K1-1、K1-2分别接至变压器16V绕组和12V稳压管上。由上可知，在输出电压低时，输人电压也低；输出电压高时，输人电压也高，从而减小V3的功耗。电阻R9和电容C4组成继电器节能电路，可减小C2的功耗。 元器件选择：电路中变压器T选用二次带中心抽头的16V、功率为20OW的变压器。运算放大器选用LM324单源四运算放大器。稳压管VZ1选用4V左右的，VZ2选甲8V，VZ3a和VZ3b分别选用6V和12V的，要求稳压值准确，VZ4选用5.5～5.8V的稳压管。晶体管V1要求β大于150，V3选用大功率NPN晶体管，型号不限，制作中要加足够的散热片。电阻R7选用5V/0.6Ω的水泥电阻。其他元器件按图所示选用即可。
第17章 思考题与习题参考答案 17.1 如何判断直流电机是运行于发电机状态还是电动机状态，它们的em T 与n 、a E 与a I 的方向有何不同，能量转换关系有何不同? 答：通过比较a E 和U 的大小来判断。如果U E a >，则为发电机状态，如果U E a <，则为电动机状态。发电机状态时，em T 与n 方向相反， a I 与a E 方向相同，将机械能转换为电能；电动机状态时，n 与em T 方向相同，a E 与a I 方向相反，将电能转换为机械能。 17.2 分别对不同励磁方式的发电机、电动机列出电流I 、 I a 、I f 的关系式。 答： 他励发电机和电动机：I I a = 并励发电机：f a I I I +=，并励电动机：f a I I I += 串励电动机：f a I I I == 复励电动机：并励）串励）((f a f I I I I +== 17.3 直流电机中有哪些损耗? 是什么原因引起的? 为什么铁耗和机械损耗可看成是不变损耗? 答：直流电机中有：电枢铁心损耗、机械损耗、附加损耗、电枢回路铜损耗和励磁回路铜损耗。 电枢铁心损耗是由于电枢铁心内磁场交变引起的；机械损耗是由于转动部件摩擦引起的；附加损耗是由于齿槽存在及漏磁场畸变引起的；电枢回路铜损耗是电枢电流a I 在电枢回路总电阻a R 上产生的损耗；励磁回路铜损耗是励磁电流f I 在励磁回路电阻f R 上产生的损耗。铁心损耗与磁通密度幅值及交变频率有关，因为磁密不变，在转速一定时，电枢内磁场的交变频率也不变，所以铁耗是不变损耗；机械损耗与转速有关，当转速一定时，它是不变损耗。 17.4 如果并励直流发电机不能自励建压，可能有哪些原因？应如何处理？ 答：（1）主磁极可能没有剩磁，应该通过励磁绕组给主磁极充磁；（2）转向不正确（或励磁绕组与电枢绕组的连接不正确），在有剩磁的状态下改变转向（或转向不变时，改变励磁绕组与电枢绕组的相互连接）；（3）励磁回路电阻过大，超过了临界电阻，此时应减小励磁回路的调节电阻。 17.5 并励直流发电机正转时能自励，反转时能否自励？为什么？ 答：正转能自励，说明励磁电流所产生的磁场恰好与剩磁方向相同，如果反转，励磁电流所产生的磁场就会与剩磁方向相反，主极剩磁被削弱，不能建立电压。 17.6 一台他励直流发电机，当励磁电流保持不变时，将转速提高20%，空载电压提高多少？若是
第12章 直流稳压电源的习题答案 12.1判断下列说法是否正确，用“√”或者“×”表示判断结果并填入空。 （1）直流电源是一种将正弦信号转换为直流信号的波形变换电路。（ ） （2）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。（ ） （3）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。（ ） （4）若V 2为电源变压器副边电压的有效值，则半波整流电容滤波电路和全波整流电容滤波电路在空载时的输出电压均为22V 。（ ） （5）当输入电压V I 和负载电流I L 变化时，稳压电路的输出电压是绝对不变的。（ ） （6）一般情况下，开关型稳压电路比线性稳压电路效率高。（ ） （7）整流电路可将正弦电压变为脉动的直流电压。（ ） （8）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。（ ） （9）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。（ ） （10）对于理想的稳压电路，△V O /△V I ＝0，R o ＝0。（ ） （11）线性直流电源中的调整管工作在放大状态，开关型直流电源中的调整管工作在开关状态。（ ） （12）因为串联型稳压电路中引入了深度负反馈，因此也可能产生自激振荡。（ ） （13）在稳压管稳压电路中，稳压管的最大稳定电流必须大于最大负载电流；（ ） 而且，其最大稳定电流与最小稳定电流之差应大于负载电流的变化围。（ ） 解：（1） × （2）√ （3）√；× （4）√ （5）× （6）√ （7）√ （8）√ （9） × （10）√ （11）√ （12） √（13）×；√ 12.2选择填空题 1.在题1 2.2.1图所示的桥式整流电容滤波电路中，已知变压器副边电压有效值V 2为10V ，2/3T RC （T 为电网电压的周期）。测得输出直流电压V O 可能的数值为 ①14V ②12V ③ 9V ④ 4.5V 选择合适答案填入空。 （1）在正常负载情况下，V O ≈（ ） ； （2）电容虚焊时V O ≈（ ）； （3）负载电阻开路时V O ≈（ ） ； （4）一只整流管和滤波电容同时开路， 则V O ≈（ ）。 解：②；③；①；④ 题12.2.1图 2.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（ ④ ）。 ① 电容滤波稳压管稳压电路 ② 电感滤波稳压管稳压电路 ③ 电容滤波串联型稳压电路 ④ 电感滤波串联型稳压电路 3.串联型稳压电路中的放大环节所放大的对象是（ ③ ）。 ① 基准电压 ② 采样电压 ③ 基准电压与采样电压之差 4.开关型直流电源比线性直流电源效率高的原因是（ ① ）。 ① 调整管工作在开关状态 ② 输出端有LC 滤波电路 ③ 可以不用电源变压器 i 0
科目:模拟电子技术 题型:填空题 章节:第十章 直流电源 难度:全部 ----------------------------------------------------------------------- 1. 稳压电路的主要作用是 稳定输出电压 。 2. 在直流电源中，在变压器副边电压相同的条件下，若希望二极管承受的反向电压较小,而输出直流电压较高，则应采用 倍压 整流电路。 3. 在直流电源中，负载电流若为200mA ，则宜采用 电容 滤波电路。 4. 在负载电流较小的电子设备中，为了得到稳定的但不需要调节的直流输出电压，则可采用 硅稳压或硅二极管 稳压电路或集成稳压电路。 5. 为了适应电网电压和负载电流变化较大的情况，且要求输出电压可以调节，则可采用 串联 晶体管稳压电路或可调的集成稳压器电路。 6. 在电容滤波和电感滤波二者之中， 电感 滤波选用大电流负载。 7. 在电容滤波和电感滤波二者之中， 电容 滤波的直流输出电压高。 8. 具有放大环节的串联型稳压电路在正常工作时，调整管处于 放大 工作状态。 9. 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 20 V 。 10. 单相桥式整流电路，变压器的副边电压是U 2，则输出电压的平均值 U 0 = 0.9 U 2 。 11. 单相桥式整流电路，变压器的副边电压是U 2，加入电容滤波器后，则输出电压的平均值 U 0 = 1.2U 2 。 12. 小功率直流电源一般由电源变压器、 整流 、滤波、稳压四部分组成。 13. 直流电源能将电量变为直流电量，实质上是一种 能量 转换电路。 14. 单相半波整流电路和桥式整流电路相比，在变压器次级电压相同条件下， 桥式整流 电路的输出电压平均值高了一倍。 15. 若变压器次级电压有效值为U 2，每个整流管的反向峰值电压记作U RM ，则半波整流电路的U RM = 22U 。 16. 若变压器次级电压有效值为U 2，每个整流管的反向峰值电压记作U RM ，则桥式整流电路的U RM = 22U 。 17. 串联反馈式稳定压电路主要包括 调整电路 、取样电路、比较放大和基准电路四个部分。 18. 串联反馈式稳定压电路主要包括调整电路、 取样电路 、比较放大和基准电路四个部分。 19. 串联反馈式稳定压电路主要包括调整电路、取样电路、 比较放大 和基准电路四个部分。 20. 串联反馈式稳定压电路中，取样电路一般由电阻接成 串联 形式来实现。 题型:选择题 章节:第十章 直流电源 难度:全部 ----------------------------------------------------------------------- 1. 在单相桥式整流电路中，若有一只整流管接反，则 B 。
电工与电子技术课程设计直流稳压电源设计 专业 班级 姓名 指导教师 日期_ __
前言 主要内容: 课题名称与技术要求： 设计课题：串联型晶体管稳压电源 <1>输出直流电压Uo=12V,且连续可调，调节范围±2V <2>最大输出电流Ilm≤200mA <3>稳压系数Sr<10% <4>具有过流保护功能 资料收集与工作过程简介: 在这次课程设计的过程中，我仔细看了课程设计的要求，去逸夫图书馆借了相关的资料，查阅了设计论文的格式样本，比较了各种设计方案的优劣，最终把自己觉得最好的方案的相关参数计算出来。自从上个学期开始，我们就开始学电工，这学期的模电在实际生活中十分有用，在设计过程中我也发现了许多问题，正如参加飞思卡尔设计电路焊板子一样，我还有很多不足之处。通过了对该电路的设计，调试，我学会了用整流变压器，整流二极管，滤波电容以及集成稳压器等元件设计直流稳压电源。 这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
目录 摘要---------------------------------------------------------------------4 设计要求---------------------------------------------------------------6 主要器件选择---------------------------------------------------------9 单元电路设计原理，参数计算------------------------------------12 结论与心得体会-----------------------------------------------------17 参考文献--------------------------------------------------------------18 元器件明细表--------------------------------------------------------19
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V U o 9=，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V U o 18-=，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)(AV O U 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2U D （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）V 15（B）V 15 -（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U O (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 U 1值是20V，则输出电压 U =（）。 （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
模拟电子技术课程设计报告 题目名称：直流稳压电源电路设计姓名： 学号： 班级： 指导教师： 成绩：
目录 1课程设计任务和要求 2 2方案设计 2 3单元电路设计与参数计算 4 4总原理图及元器件清单9 5安装与调试 11 6性能测试与分析12 7结论与心得14 8参考文献 14
课程设计题目： 直流稳压电源电路设计 一、课程设计任务和要求: 1）用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计固定的正负直流电源（±12V）。 2）输出可调直流电压，范围：1.5∽15V； 3）输出电流:IOm≥1500mA；（要有电流扩展功能） 4）稳压系数Sr≤0.05；具有过流保护功能。 二、方案设计： 稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，如下图1所示，其整流与稳压过程的电压输出波形如图2所示。 图1稳压电源的组成框图 图二整流与稳压过程波形图 电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。
方案一、单相半波整流电路 半波单相整流电路简单，电路及其电压输出波形分别如图3、图4所示，使用元件少，它只对交流电的一半波形整流，其输出波形只利用了交流电的一半波形则整流效率不高，且输出波形脉动大，其值为：S= =≈1.57，直流成分小，= ≈0.45，变压器利用率低。 图3 单相半波整流电路 图 4 单相半波整流电路电压输出波形图 方案二、单相全波整流电路 使用的整流器件是半波电路的两倍，整流电压脉动较小，是半波的一半，无滤波电路时的输出电压=0.9，变压器的利用率比半波电路的高，整流器件所承受的反向电压要求较高。 方案三、单相桥式整流电路 单相桥式整流电路使用的整流器件较多，但其实现了全波整流电路，它将的负半周也利用起来，所以在变压器副边电压有效值相同的情况下，输出电压的平均值是半波整流电路的两倍，且如果负载也相同的情况下，输出电流的平均值也是半波整流电路的两倍，且其与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求一样，还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点。所以综合三种方案的优缺点决定用方案三。
第10章直流电源 10.1教学基本要求 10.1.1 基本要求 （1）掌握单相桥式整流电路的工作原理和主要参数计算，了解单相半波整流电路的工作原理、主要参数计算及二极管的选择 （2）掌握电容滤波电路的工作原理和主要参数计算，滤波电容的选择原则，了解电感滤波电路及其它形式的滤波电路的特点及各种滤波器的性能比较 （3）理解硅稳压管稳压电路的工作原理，稳压系数和输出电阻的估算，稳压电路中限流电阻R的选择 (4)掌握串联型直流稳压电路的组成、工作原理及参数计算，掌握三端固定式输出集成稳压器及其应用,了解三端可调输出集成稳压器及其应用 (5)了解开关稳压电路的工作原理及集成开关稳压器及其应用 10.1.2 重点难点及考点 （1）本章重点 单相桥式整流电路的工作原理和主要参数计算，电容滤波电路的工作原理和主要参数计算，串联型直流稳压电路的组成、工作原理及参数计算，三端固定式输出集成稳压器及其应用。 （2）本章难点 电容滤波电路的工作原理和主要参数计算，串联型直流稳压电路的组成、工作原理及参数计算。 （3）本章主要考点 单相桥式整流电路的工作原理，输出直流电压与输入交流电压有效值间的关系，二极管的选择。电容滤波电路的主要参数计算，滤波电容的选择。串联型直 558
559 流稳压电路的组成、工作原理及参数计算。三端固定式输出集成稳压器及其应用。 1.2典型题型精解 10.2 单相桥式整流电路如图10.2.1所示，若输出直流电压U O =9V ，输出直流电流I O ＝1A ，试求： (1) 变压器二次电压有效值U 2； (2) 整流二极管最大反向峰值电压U RM ； (3) 流过二极管正向平均电流I D 。 图10.2.1 题10.2图 分析方法：单相桥式整流电路的输出电压的平均值(输出直流电压)2O 9.0U U =，二极管最大反向峰值电压2 RM 2U U = ，二极管正向平均电流 L 2 O D 45.02R U I I == ，这里的U 2是变压器二次电压有效值。 解：(1) 变压器二次电压有效值U 2=U o /0.9=10V (2) 整流二极管最大反向峰值电压U RM V V U 14.1410414.122=?== (3) 流过二极管正向平均电流I D =0.5I o =0.5A 10.5 在如图10.2.2所示电路中，已知变压器二次电压有效值U 2＝10V ，试问： (1)当电路正常工作时，求U A 、U B 和U O ； (2)如果VD 1开路，求U O ； (3)如果测得U O 分别为下列数字，可能出了什么故障？ A ．U O =9V ； B. U O =14V ； C. U O =4.5V
第六章习题参考答案 6-1 在图6-23中，已知直流电压表V 2的读数为90V ，负载电阻Ω100=L R ，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V 1的读数；③变压器二次侧电流有效值。 图6-23 习题 6-1图 流电流表A 的读数 解 1）直 A 9.0100 902= = = L A R U I 2）交流电压表1V 的读数 V 20045 .090 45.021=== U U 3）变压器二次侧电流有效值 A 245 .0==A I I 6-2 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L R 上电压o u 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o u 的波形。整流电压平均值o U 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DRM U 各为多大 4）如果二极管VD 2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 解 1）负载电阻L R 上电压o u 和滤波电容C 的极性如题6-2解图（a ）所示。 图4－2 题4－2
2）无滤波电容和有滤波电容两种情况下o u 的波形分别如题6-2解图（b ）和题6-2 解图（c ）所示。 无滤波电容时 U U o 9.0= 有滤波电容时 U U o 2.1= 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U U DRM 22=。 4）二极管V 2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，1V 、2V 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Ωk 5=1L R ，Ωk 3.0=2L R ，其他参数已标在图中。试求： ①VD 1、VD 2、VD 3各组成何种整流电路 ②计算1o U 、2o U ，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）1V 单相半波整流电路；2V 、3V 组成单相桥式整流电路。 2） V 45)1090(45.01-=+?-=o U V 9109.02=?=o U mA 9545 1==V I mA 303 .093 2===V V I I 图6-25 习题6-3图 3）1V 反向电压最大值 V 1411002=?=DRM U 题6-2解图（b ） 题6-2解图（c ）
［教学目的］ 1、了解直流电源的组成，理解半波、全波桥式整流电路的工作原理及电路参数 2、理解滤波电路的原理，学会定量分析其性能，理解倍压整流电路原理 3、掌握稳压电路的工作原理、主要指标限流电阻的计算，了解稳压电路中的保护措施 4、掌握串联型稳压电路的组成、工作原理，估算输出电压的调节范围。 5、掌握集成稳压器W7800、W7900、W117的应用 ［教学重点和难点］ 1、稳压二极管稳压电路 2、串联型稳压电路 3、三端稳压器的应用 ［教学时数］8学时 ［教学内容］ 第一节直流电源的组成及各部分的作用 第二节整流电路 一、整流电路的分析方法及其基本参数 二、单相桥式整流电路 第三节滤波电路 第四节稳压二极管稳压电路 第五节串联型稳压电路 一、串联型稳压电路的工作原理 二、集成稳压器中的基准电压电路和保护电路 三、集成稳压器电路 四、三端稳压器的应用 ［电子教案］
本章讨论的问题：1.如何将50Hz、220V的交流电压变为6V的直流电压？2.220V 的交流电压经整流后是否输出220V的直流电压？3.将市场销售的6V直流电源接到收音机上，为什么有的声音清晰，有的含有交流声？ 4.对于同样标称输出电压为6V的直流电源，在未接收音机时，为什么测量输出端子的电压，有的为6V，而有的为7－8V？ 5.为什么有的直流电源在电网电压变化和负载变化时输出电压不变，而有的随之变化？ 6.一个5V交流电压是否可能转换为6V直流电压？一个3V电池是否可以转换成为6V的直流电压？ 7.对于一般直流电源，若不慎将输出端短路，则一定会使损坏吗？ 8.线性电源和开关型电源有和区别？它们分别应用在什么场合？10.1直流电源的组成及各部分的作用 电子电路工作时都需要直流电源提供能量，电池因使用费用高,一般只用于低功耗便携式的仪器设备中。本章讨论如何把交流电源变换为直流稳压电源。一般直流电源由如下部分组成: 整流电路是将工频交流电转换为脉动直流电。 滤波电路将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。 稳压电路采用负反馈技术，对整流后的直流电压进一步进行稳定。 直流电源的方框图如图10.1所示。 图10.1.1整流滤波方框图 10.2整流电路 10.2.1整流电路的分析方法及其基本参数 一、工作原理 图10.2.1单相半波整流电路 t U sin 2 2 L R U 2 2 2 2U 2 2U 图10.2.2半波整流电路的波形图
可调直流稳压电源的工 作原理 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
可调直流稳压电源设计 摘要 可调直流稳压电源是采用当前国际先进的高频调制技术，其工作原理是将开关电源的电压和电流展宽，实现了电压和电流的大范围调节，同时扩大了目前直流电源供应器的应用。直流稳压电源的控制芯片是采用目前比较成熟的进口元件，功率部件采用现国际上最新研制的大功率器件，可调直流稳压电源设计方案省去了传统直流电源因工频变压器而体积笨重。与传统电源相比高频直流电源就较具有体积小、重量轻、效率高等优点，同时也为大功率直流电源减小体积创造了条件，此电源又称高频可调式开关电源。可调直流稳压电源保护功能齐全，过压、过流点可连续设置并可预视，输出电压可通过触控开关控制。 关键词：开关稳压电源；开关变压器；高频直流电源 目录
1可调直流稳压电源 可调直流稳压电源的工作原理 参数稳压器在输入交流电压150V-260V时，输出稳压在220V效果效于和高于这个范围，其效率要下降。采用单片微机进行第一步控制，使310V以下和90V以上的输入电压，调整控制在190V—250V范围，再用参数稳压器进行稳压效果很好。 由市电输入的交流电压变化波动很大，经过过压吸收滤波电路将高频脉冲等干扰电压滤去后，送入直流开关稳压电源、交流取样电路和控制执行电路。 直流开关稳压电源的功率小，但能把60-320V的交流电压娈换成+5V，+12V，-12V 的直流电压。+5V电压供给单片微机使用，±12V电压供给控制电路的大功率开关模块使用。 单片微机把取样电路采集到的输入电压数据，分析判断并发出控制信号送到触发电路，控制调节输出电压。 控制执行电路由SSR过零开关大功率模块和带抽头的自耦变压器组成。SSR之间采用RC吸收电路吸收过电压和过电流，使SSR在开关时不会损坏。控制执行电路把 90-310V的输入电压控制在190V-240V范围，再送到参数稳压器进行精确稳压。 参数稳压器由电感和电容组成LC振荡器，振荡频率50HZ。无论市电怎么变化，其振荡频率不会改变，因此输出电压不会变化，稳压精度高。即使输入电压波形失真很大，经参数稳压器振荡输出后却是标准的正弦波，因此稳压电源有强的抗干扰能力和净化能力。
题目 直流稳压电源电路设计 一、设计任务与要求 1．用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计固定的正负直流电源（±12V ）； 2．输出可调直流电压，范围1.5∽15V ； 3．输出电流I O m ≥1500mA ；（要有电流扩展功能） 4. 稳压系数Sr ≤0.05；具有过流保护功能。 二、方案设计与论证 稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，如下图1所示，其整流与稳压过程的电压输出波形如图2所示。 图1 稳压电源的组成框图 图2 整流与稳压过程波形图 电网电压U1 电源 变压器U2 整流电路U3 滤波电路Ui 稳压电路Uo 负载RL
电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。 方案一、单相半波整流电路 半波单相整流电路简单，电路及其电压输出波形分别如图3、图4所示，使用元件少，它只对交流电的一半波形整流，其输出波形只利用了交流电的一半波 形则整流效率不高，且输出波形脉动大，其值为2 2 / 2 1.57 2 2 / U S U π π ==≈；直流成 分小； o U=2 2U π ≈0.45 2 U，变压器利用率低。 图3 单相半波整流电路图4 单相半波整流电路电压输出波形
方案二、单相全波整流电路 使用的整流器件是半波电路的两倍，整流电压脉动较小，是半波的一半，无滤波电路时的输出电压o U =0.92U ，变压器的利用率比半波电路的高，整流器件所承受的反向电压要求较高。 方案三、单相桥式整流电路 单相桥式整流电路使用的整流器件较多，但其实现了全波整流电路，它将2 u 的负半周也利用起来，所以在变压器副边电压有效值相同的情况下，输出电压的平均值是半波整流电路的两倍，且如果负载也相同的情况下，输出电流的平均值也是半波整流电路的两倍，且其与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求一样，还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点。 我的选择：综合三种方案的优缺点决定用方案三 三、单元电路设计与参数计算 整流电路采用单相桥式整流电路，电路如图5所示， 图5 单相桥式整流电路
新疆大学 实习（实训）报告 实习（实训）名称：电工电子实习（EDA） 学院： 专业、班级： 指导教师： 报告人： 学号： 时间： 绪论 软件介绍 Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 EDA的应用 EDA就是“Electronic Design Automation”的缩写技术已经在电子设计领域得到广泛应用。发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。一台电子产品的设计过程，从概念的确立，到包括电路原理、PCB版图、单片机程序、机内结构、FPGA的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计，再到PCB钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。EDA技术借助计算机存储量大、运行速度快的特点，可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设计检验、设计优化和数据处理等工作。EDA已经成为集成电路、印制电路板、电子整机系统设计的主要技术手段。美国NI公司（美国国家仪器公司）的Multisim 9软件就是这方面很好的一个工具。而且Multisim 9计算机仿真与虚拟仪器技术（LABVIEW 8）（也是美国NI公司的）可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。学员可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。极大地提高了学员的学习热情和积极性。真正的做到了变被动学习为主动学习。这些在教学活动中已经得到了很好的体现。还有很重要的一点就是：计算机仿真与虚拟仪器对教员的教学也是一个很好的提高和促进。 1.设计目的 1.）通过设计实验，全面掌握电路分析的内容,基本原理和概念 2.）掌握元件模型对基本电路进行分析的方法。 3.）通过此实验掌握集成稳压器的基本原理 4.）通过集成直流稳压电源的设计，安装和调试，学会选择变压器、整流二极管、滤波电容、集成稳压器及相关元器件设计直流稳压电源； 5.）掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。
12V直流稳压电源设计 一、摘要 直流稳压电源是一种当电网电压波动或温度、负载改变时，能保持输出直流电压基本不变的电源。其电源电路包括电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个环节。设计中要用的元件有变压器、稳压器、整流二极管、电解电容等。实测结果表明，该装置实现了题目要求的全部功能，实现了题目的基本要求。 关键词：直流、整流、稳压、滤波、电源 二、设计目的 1.学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源。 2.掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法。 3.培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 三、设计任务 设计一个直流稳压线性电源，输入220V，50Hz的正弦交流信号，输出±12V对称稳压直流电。 四、遇到问题 因为是模拟电路所以误差会比较大，电路的准确性往往取决于整个电路的线路连接及器件，一旦某条线路出现问题则整个电路无法正常工作，或者某个器件因为电压过大而烧坏则此电路失败。要注意输入电压的器件如稳压管，一旦输入过大电压那么它绝对会烧坏，只
能换新的来替代。 五、原理电路和程序设计电路原理方框图 1．直流稳压电源的基本原理 下面将就直流稳压电源各部分的作用作简单陈述。 (1)是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。 (2)整流滤波电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。 (3)稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。 六、电路图和各部分波形图
第11章直流电源 1.1 教学内容与要求 本章讨论直流电源的构成,各部分的工作原理及电路分析。包括整流电路、滤波电路和稳压电路、。教学内容与教学要求如表11.1所示。 表1.1 第11章教学内容与要求 11.2 内容提要 11.2.1直流稳压电源的组成 电源是向负载提供功率（一定电压与电流）的电装置，是其它设备的能源。电源有很多种。本章介绍单相小功率电源，它将频率为50Hz、有效值为220V的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流较小的直流电压。 1. 单相小功率电源由四部分组成：电源变压器，整流电路，滤波电路和稳压电路。 2. 各部分的作用如下： 电源变压器：将交流电源的电压变换为符合整流需要的数值。 整流电路：利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压，有半波整流电路和全波整流电路之分。 滤波电路：尽可能地将单向脉动电压中的脉动成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。 稳压电路：使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定性。11.2.2 整流电路 整流电路的任务是把正、负交变的电压变成单方向脉动的直流电压。整流电路有单相整流，属于小功率整流，还有三相整流及多相整流。 小功率整流的单相整流电路包括半波整流、全波整流、桥式整流、倍压整流等。各种整流电路的组成与性能指标如表11.1所示。
表11.1 单相整流电路 11.2.3 滤波电路 滤波是利用电容两端电压不能突变或电感中电流不能突变的特性来实现的，用于滤去整流输出电压中的纹波。 1. 滤波电路的分类 常用的滤波电路类型有：电容滤波，电感滤波，RC-Π型滤波,LC-Π型滤波等。 2. 电容滤波电路 （1）电容滤波电路的特点 滤波电容愈大，电路负载能力愈强，滤波效果愈好；负载电阻愈小，输出电压的平均值愈低，脉动系数愈大。 （2）电容滤波电路的输出 当负载开路时，2)(2U U AV o = 实际电路中通常取2/)5~3(T C R L =时，2)(2.1U U AV o = （3）对滤波电容的要求 考虑到电网电压的波动范围为±10％，电容的耐压值应大于221.1U 。在半整流路中，为获得较好的滤波效果，电容容量应选得更大些。 （4）电容滤波电路的适用场合 电容滤波电路通常适用于负载电流变化不大，负载整流电压较高的场合。 3. 其他滤波电路 电感滤波电路适用于负载电流较大的场合，其冲击电流很小。复合型滤波电路可以获得较为理想的滤波效果，将二者结合起来并且接成多级LC 型滤波，能使脉动成分降到更低。在负载电流不大的情况下，还可以来用阻容滤波的形式。
国家电网公司 二○○五年三月 目录 第一章总则 1 第二章引用标准 1 第三章设备验收 1 第四章设备运行维护管理 5 第五章蓄电池的运行及维护 6 第六章充电装置的运行及维护 10 第七章微机监控装置的运行及维护 11 第八章直流系统巡视检查项目 11 第九章事故和故障处理预案 12 第十章技术培训要求 14 第十一章设备技术管理 15 第十二章备品备件管理 16 第十三章直流电源系统设备更新改造和报废 16 直流电源系统运行规范编制说明 17 第一章总则 第一条为了规范直流电源系统的运行管理，促进发电厂、变电站（换流站、串补站、通信站）直流系统运行管理水平的提高，特制定本规范。 第二条本规范依据国家、行业的有关标准、规程和规范并结合近年来国家电网公司输变电设备评估分析、生产运行情况分析以及设备运行经验而制定的。 第三条本规范对直流电源系统设备验收、运行维护、巡视检查、缺陷及异常处理、技术管理、培训等方面提出了具体要求。 第四条本规范适用于国家电网公司系统所属单位直流电源系统的运行管理工作。 第五条各网省公司可根据本规范，结合本地区实际情况制定相应的实施细则。 第二章引用标准
第六条以下为本规范引用的标准、规程和导则，但不限于此。 GB/T 13337.1-1991 固定型防酸隔爆式铅酸蓄电池订货技术条件 GB 50172-1992 电气安装工程蓄电池施工及验收规范 DL/T 5044-1995 火力发电厂、变电所直流系统设计技术规定 DL/T 637-1997 阀控式密封铅酸蓄电池订货技术条件 DL/T 459-2000 电力系统直流电源柜订货技术条件 DL/T 724-2000 电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程 国家电网公司《电力生产设备评估管理办法》 国家电网公司《变电站管理规范》（试行） 国家电网公司《直流电源系统技术标准》 国家电网公司《直流电源系统技术监督规定》 国家电网公司《预防直流电源系统事故措施》 国家电网公司《直流电源系统检修规范》 第三章设备验收 第七条交接验收 当直流电源系统设备安装调试完毕后，应进行投运前的交接验收试验。所有试项目应达到技术要求后才能投入试运行。试运行正常后，运行单位方可签字接收。交接验收试验及要求如下： （一）绝缘监测及信号报警试验 1. 直流电源装置在空载运行时，其额定电压为220V的系统，用25kΩ电阻；额定电压为110V的系统，用7kΩ电阻；额定电压为48V的系统，用1.7kΩ电阻。分别使直流母线正极或负极接地，应正确发出声光报警。 2. 直流母线电压低于或高于整定值时，应发出低压或过压信号及声光报警。 3. 充电装置的输出电流为额定电流的105％～110％时，应具有限流保护功能。 4. 装有微机型绝缘监测装置的直流电源系统，应能监测和显示其支路的绝缘状态，各支路发生接地时，应能正确显示和报警。 （二）耐压及绝缘试验 1. 在作耐压试验之前，应将电子仪表、自动装置从直流母线上脱离开，用工频2kV，对直流母线及各支路进行耐压1min试验，应不闪络、不击穿。 2. 直流电源装置的直流母线及各支路，用1000V摇表测量，绝缘电阻应不小于10MΩ。 （三）蓄电池组容量试验
直流稳压电源电路仿真 一、实验的目的 1掌握电源电路的仿真设计与分析方法。 2掌握单项桥式整流、电容滤波电路的特性。 3 掌握串联型晶体管稳压电路指标测试方法 二、实验的原理 本设计的电源电路是各种电子设备必不可少的组成部分。直流稳压电源通常是由交流电压转变而成的。将交流电压转变成稳定的直流电压，需要经过变压、整流、滤波、稳压四个过程。如图3.8-1 所示。 图3.8-1直流稳压电源原理框图 电源变压器：将同频率的交流电压变换为需要的电压。 整流电路：利用二极管的单向导电特性，将交流电压变换为单向脉动直流电压。 滤波电路：利用电容或电感的储能特性，减小整流电压的脉动程度。 稳压电路：在电源电压波动或负载变化时，保持直流输出电压稳定。 图3.8-2为串联型直流稳压电源电路。它除了变压、整流、滤波外，稳压器部分一般有四个环节：调整环节、基准电压、比较放大器和取样电路。当电网电压或负载变动引起输出电压Vo变化时，取样电路将输出电压Vo的一部分馈送回比较放大器与基准电压进行比较，产生的误差电压经放大后去控制调整管的基极电流，自动地改变调整管的集一射极间电压，补偿V o的变化，从而维持输出电压基本不变。 3.8-2串联型直流稳压电源电路 三、虚拟实验仪器及器材 双踪示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表等仪器、晶体三极管2N2222A、晶体二极四、实验内容与步骤 1．整流滤波电路测试 如下所示，输入电路。连接实验电路。取可调工频电源电压为15.7V，作为整流电路输入电压u2。 图3.8-3 整流滤波测试电路 u，并用示波器观察（1）取R L＝240Ω，不加滤波电容，测量直流输出电压U L及纹波电压 L u2和u L波形，记入表3.7-1。u2＝15.7V （2）取RL＝240Ω，C＝470μf ，重复内容(1)的要求，记入表3.7-1。 （3）取RL＝120Ω，C＝470μf ，重复内容(1)的要求，记入表3.7-1。 表3.7-1