第四章 直流稳压电源-电子技术基础与技能 辅导与练习（第二版）

第四章　直流稳压电源 学习目标 （１）了解串联式稳压电源的组成； （２）记住三端集成稳压电源的管脚功能及主要参数； （３）知道开关电源的组成、优点及应用； （４）会分析开关电源的工作原理。 知识要点 一、分立元件型串联型直流稳压电源 １．常见稳压电源 常见稳压电源可分为并联型稳压电源、串联型稳压电源和开关型稳压电源。其中，串 联型稳压电源可分为分立元件型和集成电路型。 ２．串联型直流稳压电源 ①串联型直流稳压电源是一种将２２０Ｖ工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装 置，它需要经过变压、整流、滤波、稳压４个环节才能完成，各部分电路的作用详见教材。 图４１　具有放大环节的串联型 直流稳压电源 ②当输入的直流电压发生变化或负载发生变 化时，串联型直流稳压电源能为负载提供基本不 变的直流电压。 ③串联型直流稳压电源的三极管均工作在线 性放大状态。 ④具有放大环节的串联型直流稳压电源如图 ４１所示，主要由调整环节、取样环节、基准环节和 比较放大环节组成，具体作用见表４１。 ２７ 表４１　串联型直流稳压电源各组成部分的作用 组成部分 作　用 电路元件 取样环节 取出输出电压的一部分加到比较放大器 Ｒ１、Ｒ２、ＲＰ 基准环节 提供一个稳定度很高的直流电压 Ｒ３、ＶＤＺ 放大环节 将取样电路取出的电压与基准电压进行比较，产生偏差 电压并放大，送到调整管基极 Ｖ２、ＲＣ 调整环节 自动调整输出电压的高低，使其保持稳定 Ｖ１、ＲＣ 二、三端集成稳压器件 １．固定输出三端集成稳压器 ①集成稳压器代表了稳压电源的发展方向。广泛使用的是三端集成稳压器，它分固 定输出式和可调式两大类。 ②固定输出以Ｗ７８（正电压输出），Ｗ７９（负电压输出）为代表，其中“”代表 输出电压高低，如Ｗ７８０５表示输出＋５Ｖ。 ③７８、７９系列最常见的封装是ＴＯ２２０和 ＴＯ２０２。在使用三端集成稳压器时， 应注意不同封装形式的稳压器的引脚排列有差异。 ④三端集成稳压器的输出电流有大、中、小之分，并分别有不同符号表示。 输出为小电流的代号“Ｌ”，例如７８Ｌ××，最大输出电流为０．１Ａ。 输出为中电流的代号 “Ｍ”，例如７８Ｍ××，最大输出电流为０．５Ａ。 输出为大电流的代号“Ｓ”，例如７８Ｓ××，最大输出电流为２Ａ。 ２．可调式三端集成稳压器 可调式三端集成稳压器以 Ｗ３１７（Ｗ１１７）正电源输出和 Ｗ３３７（Ｗ１３７）负电源输出等 系列为代表。 可调式Ｗ３１７正面看管脚，从左到右依次为调整端、输出端、输入端，Ｗ３３７正面看管 脚从左到右依次为调整端、输入端、输出端。 三、开关电源 １．开关电源的类型 根据电源能量供给电路的接法不同，开关电源可分为并联型和串联型。按控制方式 不同，开关电源可分为调宽式和调频式。 ２．开关电源的组成 开关电源主要由整流滤波、高频振荡、变压、高频整流滤波、控制电路（取样电路、比较 电路、基准电路、脉冲调宽调制电路）等组成。 ３７ ３．开关稳压电源的工作原理 交流电压经整流滤波后，变成脉动直流电压，该电压进入高频振荡器，高频振荡器受 “控制电路”的控制，经变压器后输出高频方波，在经高频整流滤波后变为所需的直流 电压。 调整管工作在饱和导通与截止两种极端状态（开关状态），其输出电压的高低由调整 管饱和导通的时间决定。调整管导通时间越长，供给储能电路能量越多，输出电压越高； 反之输出电压越低。 ４．开关稳压电源的优点 损耗小，效率高；体积小，质量小；稳压范围宽，输出电压稳定；滤波效率高；电路形式 灵活多样，能输出多组稳定电压。 解题示例 例４１　直流稳压电路如图４２所示，该电路由几个基本部分组成？简述由于某种原 因使输出电压Ｕｏ升高时，其稳定电压的过程。 图４２ 【分析】　要分析这类题，就必须熟记串联型稳压电路的组成框图、熟悉各部分电路 元件的作用及要求，并熟悉其工作原理。 解：①该电路由以下４个基本组成： 取样电路：由Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８组成。 基准电压电路：由Ｒ４、ＶＤ组成。 调整电压电路：用Ｖ１作调整管。 过载保护电路：由Ｒ１、Ｒ２、Ｖ３、Ｒ５组成。 ②该电路的稳压过程如下： Ｕｏ↑→ＵＢ２↑→ＵＢＥ２↑→ＵＣ２↓→ＵＢＥ１↓→ＩＢ１↓→ＩＣ１↓→ＵＣＥ１↑→Ｕｏ↓ 例４２　在图４２中，放大管Ｖ２的集电极电阻Ｒ３能不能从Ｍ点改接到 Ｖ１的发射极 Ｎ点上？ 【分析】　本题是检查学生对放大器工作条件和稳压调节原理的掌握情况。 解：不可以。因为若如此改接，Ｖ２的集电极电流Ｉ３流过Ｒ３时，在Ｒ３上的电压极性是 上正下负，即Ｖ１的发射极（Ｎ点）的极性为正，而 Ｖ１的基极的极性为负，Ｒ３上电压 ＵＲ３正 ４７ 好使Ｖ１的发射结反偏（ＵＢＥ１＜０），Ｖ１截止，不能起到调压的作用。 例４３　指出如图４３所示的稳压电路中的错误。 图４３ 【分析】　本题考查的知识点是集成稳压器的应用电路。分析本题时，一要检查集成 稳压器的引脚是否连接正确，二要观察电源电压极性是否正确，三要检查集成稳压器外部 电路是否连接正确。 解：图４３（ａ）电路采用的集成稳压器是ＣＷ７９０５，为负电源稳压器，要求输入端送入 的为负极性电压，而整流滤波电路提供的是正极性输入电压，因此电路不能正常工作。 如要求电路输出为负电压，应将整流电桥的４个二极管反接，并将滤波电容 Ｃ１、Ｃ２极 性改为上负下正。如要求电路输出为正电压，集成稳压器应改为ＣＷ７８０５。 图４３（ｂ）电路出现两个错误：一是桥式整流输出端被短路，集成稳压器的输入电压 为零；二是集成稳压器的引脚接错，２脚应接输出端，３脚应接公共地端。 课堂练习题 一、填空题 １．串联型稳压电源由 、 、 、 组 成，调整管工作于 状态。 ２．带有放大环节的串联型稳压电源的稳压效果实际上是通过 实现的， 为了提高稳压效果，在要求较高或输出功率较大的稳压电源，调整管多用 。 ３．三端集成稳压器分为 和 两类，Ｗ７８、Ｗ７９系列为 ，Ｗ３１７、Ｗ３３７系列为 式。 ４．开关电源根据电源能量供给电路的接法不同分为 型和 型。 ５．并联型开关电源主要由 、 、 、 和脉冲 发生电路组成。 ６．开关稳压电源的调整管工作在 与 两种极端状态。 ５７ 二、判断题 １．稳压电源中的稳压电路有并联型和串联型两种，这是按电压调整元件与负载连接 方式不同来区分的。 （　　） ２．直流稳压电源只能稳压不能稳流，流过负载的电流大小由负载大小决定。 （　　） ３．带有放大环节的串联型稳压电源其输出电压Ｕｏ的调节范围由取样电阻的分压值来 确定。　　　　 （　　） ４．串联型稳压电源的调整管一般采用大功率管，因为输出电流绝大部分通过调整管。 （　　） ５．可调式三端集成稳压器有３个接线端，即输入端、输出端和公共端。 （　　） ６．开关型稳压电源和串联型稳压电源的调整管都工作在线性区，即放大区。 （　　） 三、选择题 １．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，读数为０．７Ｖ，说明 该稳压二极管（　　）。 Ａ．工作正常 Ｂ．接反 Ｃ．击穿 Ｄ．开路 ２．稳压管两端电压变化量与通过电流变化量之比称为稳压管的动态电阻。稳压性能 好的稳压管的动态电阻（　　）。 Ａ．较大 Ｂ．较小 Ｃ．不定 Ｄ．不大不小 ３．串联型稳压电路用复合管作调整管，是因为单管（　　）。 Ａ．电流ＩＣＭ不够小 Ｂ．击穿电压不够高 Ｃ．功耗ＰＣＭ不够大 Ｄ．电流放大系数不够大 四、简答题 试简述图４４所示具有放大环节的串联型稳压电源的稳压原理。 图４４ ６７ 自我检测题 一、填空题 １．直流稳压电源是一个能在 和 变动时提供稳定输出电压 的直流电源，由 、 、 、 ４部分组成。 ２．具有放大环节的串联型稳压电源的稳压电路由 、 、 、 组成。其中，关键性元件是 。 ３．串联型稳压电源的放大原理是电路输出电压 Ｕｏ升高时， 上的 变大来维持输出电压Ｕｏ不变。电路输出电压Ｕｏ下降时， 上的 变小来维持输出电压Ｕｏ不变。 ４．固定式三端集成稳压器的３个接线端分别是 、 、 。 ５．Ｗ７８１２的输出电压是 ，Ｗ７９０９的输出电压是 ，ＣＷ３１７ 输出 电压。 二、判断题 １．在稳压电路中加在正常工作的稳压二极管两端的电压必定是正向电压。 （　　） ２．直流稳压电源是一个能在电网电压和负载变动的情况下提供稳定输出直流电流的 电源。　 （　　） ３．串联型稳压电源的稳压效果实际上是通过电压负反馈来的，它依靠负反馈的自动 调整作用使输出电压达到稳定。 （　　） ４．在串联型稳压电路中，其稳定输出电压的大小可以通过改变调节电阻的大小来改 变，所以输出电压可以任意调节。 （　　） ５．串联型稳压电路的调整管工作在线性放大状态，而开关型稳压电源的调整管工作 在开关状态。 （　　） ６．三端集成稳压器的３个接线端分别是输入端、输出端、公共接地端。 （　　） ７．串联型稳压电路输出电压大小与稳压管的稳压值的大小有关，当需要将输出电压 再变小时，可更换一只稳压值小的稳压管。 （　　） ８．三端固定稳压器Ｗ７９００系列是负电源输出。 （　　） ９．开关稳压电源不能通过脉宽的控制来改变输出电压值。 （　　） １０．开关电源的稳压范围宽，电源效率高。 （　　） 三、选择题 １．为了适应当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 采用下列（　　）形式稳压电路或可调试集成稳压电路。 Ａ．电容型 Ｂ．电感型 Ｃ．稳压管 Ｄ．串联型 ７７ ２．如图４５所示，若电阻Ｒ短路则可能（　　）。 Ａ．Ｕｏ不变 Ｂ．变为半波整流 Ｃ．电容Ｃ将击穿 Ｄ．稳压管将损坏 图４５ ３．在图４５中，电路正常工作，当电网电压波动而使 ＶＳ增大时（负载不变），则 ＩＲ 将（　　）。 Ａ．增大 Ｂ．减小 Ｃ．基本不变 Ｄ．不能判断 ４．具有放大环节的串联稳压电源在正常工作时，调整管工作状态为（　　）。 Ａ．开关状态 Ｂ．放大状态 Ｃ．饱和状态 Ｄ．截止状态 ５．在串联型稳压电路中引起输出电压升高的原因是（　　）。 Ａ．电网电压升高或负载电流增大 Ｂ．电网电压升高或负载阻值增大 Ｃ．电网电压和负载电流同时增大 Ｄ．电网电压和负载电流同时减小 图４６ ６．在图４６中，当Ｕｉ升高时，则（　　）。 Ａ．ＩＢ增加 Ｂ．ＩＢ不变 Ｃ．ＩＢ减小 Ｄ．不一定 ７．在图４６中，若把Ｒ１的左端连接到调整管的发 射极上，则（　　）。 Ａ．比较放大管放大 Ｂ．调整管截止 Ｃ．调整管饱和 Ｄ．比较放大管饱和 四、综合题 １．电路如图４７所示，回答下列问题。 图４７ ①此电路是 电源电路。 ８７ ②电容 Ｃ１是 ，极性是 ，Ｖ１是 ，与负载串联， 用于调整 ，Ｖ２是 ，它是将稳压电路输出电压的 放 大，送至Ｖ１基极。Ｒ３、Ｒ４、ＲＰ组成 电路，ＲＰ下调时Ｕｏ将 。ＶＳ为 Ｖ２发射极提供稳定的 ，Ｒ２是保证稳压管ＶＳ有合适的 。 ③写出输出电压下降时的稳压过程。 ④写出输出电压的表达式。 ２．开关稳压电源有什么优点？ ３．画出由７８００系列组成的简单稳压电源电路。 ９７ 165 第四章 直流稳压电源 一、课堂练习题 （一）填空题 1.调整元件 取样电路 基准电路 比较放大电路 放大 2.电压负反馈 复合管 3.固定式 可调式 固定式 可调式 4.串联型 并联型 5.开关调整管 储能电路 取样比较放大电路 基准电路 脉冲调宽电路 6.饱和 截止 （二）判断题 √√√√× × （三）单项选择题 BBD （四）简答题 见教材 二、自我检测题 （一）填空题 1.电网电压变化 负载 调整元件 取样电路 基准电路 比较放大电路 2. 调整元件 取样电路 基准电路 比较放大电路 调整元件 3. 调整管 电压降 调整管 电 压降 4.输入端 输出端 公共端 5.+12V -9V 1.2~37V 可调 （二）判断题 ××√×√ ×√√×√ （三）单项选择题 DDABB CB （四）综合题 1.具有放大环节的串联稳压电源 滤波电容 上正下负 调整管 输出电压 比 较放大管 变化量 取样电路 升高 基准电压 电流 2.见教材 3.见教材 第五章 正弦波振荡电路 一、课堂练习 （一）填空题 1.相位  n2 （ n取自然数） 幅度 1FAu 2. 3 180 3.串并 移相式 4.电感 L 电容支路 5.放大器 LC 并联选频 正反馈 6.放大器 选频电路 正反馈网络 （二）判断题 √×√×√ √ （三）单项选择题 BCAC （四）简答题