整流滤波和稳压电路技术题目解答共8题

  【题目6】：如何正确理解稳压电路的输出电压调节范围，并据此选择稳压电路的元件参数？  

【相关知识】：串联稳压电路的结构和工作原理。

【解题方法】：从极端条件出发，分析为保证输出电压的调节范围，应如何选用合适的电路元件参数。

【解答过程】：稳压电路的基本指标是输出电压和输出电流，对于实用的直流电源，还应给出输出电压的调节范围和最大负载电流。

        稳压电路的输出电压调节范围～，通常是指满载的情况下，在电网电压允许的波动范围内，输出电压允许从调到，并且在输出电压的可调节范围内，即～的任何数值下，当电网电压在允许的波动范围内输出电流可以从０调到（满载）。

        以如图1所示的串联型稳压电源为例。

        电路的输入电压UI是50Hz、220V的电网电压通过电源变压器、整流和滤波以后得到的；电网电压允许的波动范围是±10％，所以整流电压UI的波动范围也是±10％。若要求输出电压调节范围是～，输出电流为０～，则电路应满足下列条件：

        （1）T1的最大集电极电流，并留有余量。

        （2）在时可以调到，即T1不饱和：

        （3）在、且时T1不会因集电极功耗过大而损坏，即：

        （4）此外，集成运放的输出电压和电流还应满足调整管基极电位和电流的需要以上（1）～（3）是调整管的选取原则，（4）是集成运放的选择原则。具体而言：若＝5～15V；＝22V，波动范围为±10％；，则应选择T1的极限参数为：

        为留有一定的余地，可选取为1.2A，为25V，为20W的调整管T1。T1管压降最小值：

        管子没有饱和，说明选取T1正合适，输出电压可以从5V调整到15V。

        若T1、T2管的电流放大倍数分别为30和50，b-e间电压均为0.7V，则要求集成运放输出电流（即T2管的基极电流）最大值为：

        要求集成运放输出电压变化范围为：

        可以以此作为标准选择集成运放的依据。

  【题目7】：串联和并联式开关稳压电路各有什么特点？  

【相关知识】：开关稳压电路的特点、串联式电路和并联式电路的工作原理。

【解题方法】：开关型稳压电路中调整管工作在开关状态，因而功耗小，电路效率高。在较大功率范围内逐渐取代了线性稳压电源。串联式和并联式开关稳压电源分别是两种基本的开关变换模式，以它们为基本结构加以组合和变换，可以得到各种类型的开关变换电路。

【解答过程】：串联式开关稳压电路及其主要工作波形如图1所示。

        当晶体管T导通时，二极管D反向偏置而截止，其中电流瞬间转移到晶体管T中。电感上的电压：

                （1）

        电感电流在该电压作用下线性上升。

                 （2）

        电感电流在该电压作用下线性下降。

        从电感电压UL的波形中可以获得输入电压、输出电压和开关占空比的关系式。根据法拉第定律，稳态运行时电感电压在一个周期内的伏秒积为零。即：

                （3）

        由此可得输出电压Uo为：

                （4）

        式（4）表明串联式开关稳压电路输出电压平均值正比于占空比D。当D从0变到1时，Uo从0变到Ud，且输出电压最大不超过Ud。由于变换器的输出电压总是小于输入电压，故串联式开关稳压电路也称降压变换器。工作中输入电流在开关闭合时大于0，在开关断开时等于0，因此降压变换器的输入电流是脉动的。对于脉动电流，在实际应用中应加以限制，否则会影响到其它电器的正常工作。不过输出电流在电感L以及二极管D和电容C的作用下却是连续、平稳的。

        并联式开关稳压电路及其主要工作波形如图2所示

        当晶体管T导通时，二极管D反向偏置而截止。电感上的电压：

                （5）

        电感电流按直线规律上升。

        当晶体管T截止时，二极管D导通。电感上的电压为：

                （6）

        电感中的电流按直线规律下降。

        根据法拉第定律，稳态运行时电感电压在一个周期内的伏秒积为零，即：

                （7）

        所以输出电压Uo为：

                （8）

        式（8）表明，Boost电路输出电压平均值总是大于输入电压，当D从0变到1时，Uo从Ud变到任意大。由于变换器的输出电压总是大于输入电压，故并联式开关稳压电路也称升压变换器。通常升压变换器的输入电流不是脉动的，纹波电流随着电感L的增大而减小。晶体管输出电流总是脉动的。而且，峰值电流较大，通过输出端的滤波电容才能在负载上获得连续而平稳的电流。