内容正文:
山东省(春季高考)电气技术类《电子技术基础与技能》45分钟专题训练卷专辑,共155份试卷。试卷命题与高考紧密相关,精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固电气技术类理论知识,熟悉高考题型和命题规律,提高解题能力和应试技巧,为高考取得优异成绩打下坚实的基础,本训练卷适用于即将参加电气技术类高考的学生。
与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《电工技术基础与技能》45分钟专题训练卷专辑,欢迎同学和老师们下载使用。
山东省(春季高考)电气技术类 《电子技术基础与技能》
项目二:直流稳压电路
任务一:整流电路
时间:45分钟 总分:100分
班级____ 姓名____ 学号____ 成绩____
一、单项选择题(本大题共20小题,每题2分,共40分)
1. 单相桥式整流电路在交流电压的一个半周内,负载电流经过的导通二极管数量为( )
A. 一只二极管导通
B. 两只二极管导通
C. 三只二极管导通
D. 四只二极管导通
2. 下列关于整流电路与滤波电路的关系,描述正确的是( )
A. 整流电路和滤波电路是同一电路
B. 整流电路的输出必须经过滤波电路才能使用
C. 整流电路的输出可以直接作为滤波电路的输入
D. 整流电路和滤波电路可以互换使用
3. 如图所示数字万用表表盘,测量一个色环电阻(如图所示)阻值时,我们需要把旋转旋钮旋转至Ω所在区域的______档位( )
A. 200
B. 2k
C. 20k
D. 200k
4. 在安装整流滤波电路模块时,整流二极管应采用______安装方式。( )
A. 立式
B. 悬空式
C. 卧式
D. 背式
5. 直流稳压电源中,负责将交流电转换为单向脉动直流电的是( )
A. 滤波电路
B. 整流电路
C. 取样电路
D. 比较放大电路
6. 单相桥式整流电路中,每个二极管的平均电流是输出电流平均值的( )
A. 相等
B. 两倍
C. 一半
D. 四分之一
7. 如图所示半波整流电路输入电压的有效值为20V,则输出电压约为( )
A. 9V
B. 18V
C. 24V
D. 28V
8. 为了提高单相半波整流电路的输出稳定性,可以采取什么措施?( )
A. 使用更高功率的二极管
B. 减少整流二极管的数量
C. 增加输入交流电的频率
D. 增加滤波电容的容量
9. 单相桥式整流电路的输出电压为,求变压器的二次侧电压_____。( )
A. 5
B. 6
C. 5.4
D. 4.5
10. 如图所示数字万用表表盘,测量电阻阻值时,我们需要把旋转旋钮旋转至______所在区域合适的档位( )
A. V~
B. V—
C. F
D. Ω
11. 在单相桥式整流电路中,若有一只二极管开路,则( )
A. 输出电压平均值增大
B. 输出电压为零
C. 电路仍正常工作
D. 变为半波整流
12. 二极管单相桥式整流电容滤波电路中,已知电源变压器二次侧电压为,负载两端输出电压的平均值UL的估算公式为( )
A.
B.
C.
D.
13. 在单相半波整流电路中,将二极管的管脚对调就能使输出直流电压( )
A. 大小和极性不变
B. 大小不变,极性变反
C. 大小变化,极性不变
D. 大小和极性均变
14. 如图所示色环电阻,我们可以读出其电阻阻值是______Ω( )
A. 2
B. 20
C. 200
D. 2000
15. 如果在单相半波整流电路中,将二极管的管脚对调后,输出电路中的电流方向会如何变化?( )
A. 电流方向不变
B. 电流大小减小
C. 电流大小增加
D. 电流方向反向
16. 在单相桥式整流电路中接入电容滤波器后,输出的直流电压将( )
A. 保持不变
B. 升高
C. 降低
D. 随负载变化
17. 设整流变压器副边电压,若使负载上得到如下图所示的整流电压的波形,则需要采用的整流电路及输出电压值分别是( )
A. 单相桥式整流电路,0.9
B. 单相全波整流电路,
C. 单相半波整流电路,0.45
D. 以上都不对
18. 单相桥式整流电容滤波电路中,变压器二次侧电压有效值 为 20 V,负载电阻正常接入。若滤波电容因故障断开,忽略二极管正向压降,则负载两端输出电压的平均值约为( )
A. 约为 9 V
B. 约为 18 V
C. 约为 24 V
D. 约为 28 V
19. 在单相桥式整流电容滤波电路中,当负载输出电压为60 V时,变压器的次级电压约为( )
A. 50 V
B. 60 V
C. 72 V
D. 27 V
20. 将桥式整流电路中的二极管对调,结果( )
A. 元器件被烧毁
B. 输出电压为零
C. 可获得极性相反直流脉动电源
D. 电路不能正常工作
二、简答题(本大题共3小题,每题4分,共12分)
21. 论述二极管在整流电路中的作用及其对电路性能的影响。
22. 请分析单相半波整流电路的工作原理。
23. 在单相桥式整流电路中,如何选择二极管,请写出其表达式。
三、计算题(本大题共3小题,每题6分,共18分)
24. 某单相半波整流电路的变压器副边电压有效值为 ,负载电阻为 ,忽略二极管正向压降。求:(1)负载两端整流电压的平均值。(2)负载电流的平均值。(3)二极管承受的最高反向电压。
25. 某单相桥式全波整流电路的变压器副边电压有效值为 ,负载电阻为 ,电源频率为 ,忽略二极管正向压降。求:(1)负载电压的平均值。(2)负载电流的平均值。(3)流过每只二极管的平均电流和整流输出电压的脉动频率。
26. 某直流电源采用单相桥式整流和电容滤波,交流电源频率为 ,变压器副边电压有效值为 ,负载电阻为 。忽略二极管正向压降,要求滤波后输出电压的纹波峰峰值不超过 。按电容滤波近似公式 、 计算。求:(1)整流后电容充电的最高电压 。(2)满足纹波要求时的输出平均电压和负载电流。(3)滤波电容的最小容量,以及每只整流二极管承受的最高反向电压。
四、综合应用题(本大题共3小题,每题10分,共30分)
27. 某自动化设备的直流控制电源采用单相桥式整流、电容滤波电路。变压器副边电压有效值为 24 V,电源频率为 50 Hz,负载电阻为 120 Ω,滤波电容为 2200 μF。硅整流二极管的正向压降按每只 0.7 V 计算,忽略变压器内阻。(1)计算滤波后直流输出电压、负载电流和纹波电压峰峰值。(2)若原设计选用额定电压为 35 V 的电解电容,判断该电容是否适宜,并说明应选用的额定电压等级。(3)设备运行后发现直流输出电压明显下降,且负载工作时交流纹波增大。分析最可能的滤波元件故障原因,并提出处理措施。
28. 如图所示的桥式整流电容滤波电路及印刷电路板图,按要求完成下列问题: (1)变压器二次侧的电压u2=20πtV,RL=100Ω,有三种管子(A:IF=100mA、URM=35V;B:IF=300mA、URM=25V;C:IF=300mA、URM=50V),应选择哪一种? (2)请将四个二极管符号画在印制板图上。 (3)若一个二极管管脚一端发生虚焊,则电路处于什么状态?
29. 某工业检测仪器使用带中心抽头变压器的单相全波整流电源。变压器副边每半绕组电压有效值为 18 V,电源频率为 50 Hz,负载电阻为 60 Ω,滤波电容为 4700 μF。整流二极管正向压降按 0.7 V 计算,忽略变压器内阻。(1)计算该电源滤波后的直流输出电压、负载电流和纹波电压峰峰值。(2)计算整流二极管承受的最大反向峰值电压,并判断额定反向峰值电压为 50 V 的二极管能否使用。若不能,应选择的额定反向峰值电压至少为多少。(3)若仪器要求纹波电压峰峰值不大于 0.40 V,在负载电流近似不变的条件下,计算滤波电容的最小容量,并说明实际选型要求。
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山东省(春季高考)电气技术类《电子技术基础与技能》45分钟专题训练卷专辑,共155份试卷。试卷命题与高考紧密相关,精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固电气技术类理论知识,熟悉高考题型和命题规律,提高解题能力和应试技巧,为高考取得优异成绩打下坚实的基础,本训练卷适用于即将参加电气技术类高考的学生。
与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《电工技术基础与技能》45分钟专题训练卷专辑,欢迎同学和老师们下载使用。
山东省(春季高考)电气技术类 《电子技术基础与技能》
项目二:直流稳压电路
任务一:整流电路
时间:45分钟 总分:100分
班级____ 姓名____ 学号____ 成绩____
一、单项选择题(本大题共20小题,每题2分,共40分)
1. 单相桥式整流电路在交流电压的一个半周内,负载电流经过的导通二极管数量为( )
A. 一只二极管导通
B. 两只二极管导通
C. 三只二极管导通
D. 四只二极管导通
【答案】B
【解析】单相桥式整流电路每个半周均有两只二极管串联导通,使负载电流方向保持不变。
2. 下列关于整流电路与滤波电路的关系,描述正确的是( )
A. 整流电路和滤波电路是同一电路
B. 整流电路的输出必须经过滤波电路才能使用
C. 整流电路的输出可以直接作为滤波电路的输入
D. 整流电路和滤波电路可以互换使用
【答案】C
【解析】整流电路的输出是脉动直流,虽然可以作为滤波电路的输入,但如果不经过滤波,其脉动成分可能会影响后续电路的工作。整流电路和滤波电路是两种不同的电路,具有不同的功能,不能互换使用。
3. 如图所示数字万用表表盘,测量一个色环电阻(如图所示)阻值时,我们需要把旋转旋钮旋转至Ω所在区域的______档位( )
A. 200
B. 2k
C. 20k
D. 200k
【答案】A
【解析】此色环电阻阻值可以读出为100,因此选择数字万用表进行测量时只需要将旋转旋钮开关打至档的200处即可。
4. 在安装整流滤波电路模块时,整流二极管应采用______安装方式。( )
A. 立式
B. 悬空式
C. 卧式
D. 背式
【答案】C
【解析】在题干所指的常规整流滤波电路模块装配中,整流二极管通常采用卧式安装。卧式安装便于器件在电路板上的布线、焊接和机械固定,也有利于模块布局紧凑。因此选择C。
5. 直流稳压电源中,负责将交流电转换为单向脉动直流电的是( )
A. 滤波电路
B. 整流电路
C. 取样电路
D. 比较放大电路
【答案】B
【解析】直流稳压电源中,整流电路利用二极管的单向导电性,将交流电转换为单向脉动直流电。滤波电路用于减小脉动直流中的纹波,取样电路和比较放大电路用于稳压控制。因此选择B。
6. 单相桥式整流电路中,每个二极管的平均电流是输出电流平均值的( )
A. 相等
B. 两倍
C. 一半
D. 四分之一
【答案】C
【解析】在单相桥式整流电路中,由于两个二极管轮流导通,所以每个二极管的平均电流是输出电流平均值的一半。
7. 如图所示半波整流电路输入电压的有效值为20V,则输出电压约为( )
A. 9V
B. 18V
C. 24V
D. 28V
【答案】B
8. 为了提高单相半波整流电路的输出稳定性,可以采取什么措施?( )
A. 使用更高功率的二极管
B. 减少整流二极管的数量
C. 增加输入交流电的频率
D. 增加滤波电容的容量
【答案】D
【解析】单相半波整流电路的输出为脉动直流。增大滤波电容容量后,电容在输入电压下降时可向负载放电,从而减小输出电压的纹波,提高输出稳定性。因此选择D。
9. 单相桥式整流电路的输出电压为,求变压器的二次侧电压_____。( )
A. 5
B. 6
C. 5.4
D. 4.5
【答案】A
【解析】单相桥式整流电路在未接滤波电容、忽略二极管压降时,输出电压平均值为
。
已知,则
。
因此选择A。
10. 如图所示数字万用表表盘,测量电阻阻值时,我们需要把旋转旋钮旋转至______所在区域合适的档位( )
A. V~
B. V—
C. F
D. Ω
【答案】D
【解析】数字万用表测量电阻时,我们需要把旋转旋钮旋转至所在区域合适的档位。
11. 在单相桥式整流电路中,若有一只二极管开路,则( )
A. 输出电压平均值增大
B. 输出电压为零
C. 电路仍正常工作
D. 变为半波整流
【答案】D
【解析】单相桥式整流电路在每个半周均需要两只二极管串联导通。若其中一只二极管开路,则包含该二极管的一组导通回路不能工作,只有另一个半周对应的二极管回路能够导通,电路等效为半波整流。因此选择D。
12. 二极管单相桥式整流电容滤波电路中,已知电源变压器二次侧电压为,负载两端输出电压的平均值UL的估算公式为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】二极管单相桥式整流电容滤波电路中,滤波电容使负载电压接近变压器二次侧电压的峰值。考虑电容放电造成的纹波后,负载两端输出电压平均值通常估算为
。
因此选择A。
13. 在单相半波整流电路中,将二极管的管脚对调就能使输出直流电压( )
A. 大小和极性不变
B. 大小不变,极性变反
C. 大小变化,极性不变
D. 大小和极性均变
【答案】B
【解析】在单相半波整流电路中,二极管的管脚对调会导致输出直流电压的极性反转,但电压大小不变。因此,正确答案是 B。
14. 如图所示色环电阻,我们可以读出其电阻阻值是______Ω( )
A. 2
B. 20
C. 200
D. 2000
【答案】B
【解析】图示色环电阻对应阻值色环为红、黑、黑,即读数可得其阻值为20。
15. 如果在单相半波整流电路中,将二极管的管脚对调后,输出电路中的电流方向会如何变化?( )
A. 电流方向不变
B. 电流大小减小
C. 电流大小增加
D. 电流方向反向
【答案】D
【解析】将单相半波整流电路中的二极管管脚对调后,二极管在交流电的另一个半周导通。负载中的电流方向相对于原电路反向,输出直流电压的极性也随之反转。因此选择D。
16. 在单相桥式整流电路中接入电容滤波器后,输出的直流电压将( )
A. 保持不变
B. 升高
C. 降低
D. 随负载变化
【答案】B
【解析】单相桥式整流未经滤波时,输出电压为脉动直流,其平均值约为0.9U2。接入电容滤波器后,电容在整流电压峰值附近充电,并在两峰之间向负载放电,使输出电压维持在接近交流电压峰值的水平,因此输出直流电压的平均值升高。故选B。
17. 设整流变压器副边电压,若使负载上得到如下图所示的整流电压的波形,则需要采用的整流电路及输出电压值分别是( )
A. 单相桥式整流电路,0.9
B. 单相全波整流电路,
C. 单相半波整流电路,0.45
D. 以上都不对
【答案】C
18. 单相桥式整流电容滤波电路中,变压器二次侧电压有效值 为 20 V,负载电阻正常接入。若滤波电容因故障断开,忽略二极管正向压降,则负载两端输出电压的平均值约为( )
A. 约为 9 V
B. 约为 18 V
C. 约为 24 V
D. 约为 28 V
【答案】B
【解析】单相桥式整流电路在滤波电容断开后即为全波整流,输出平均电压约为 ,当 为 20 V 时得到约 18 V。若电容正常接入,输出电压约为 ,即约 24 V;9 V 是半波整流平均电压,28 V 是二次侧峰值电压。
19. 在单相桥式整流电容滤波电路中,当负载输出电压为60 V时,变压器的次级电压约为( )
A. 50 V
B. 60 V
C. 72 V
D. 27 V
【答案】A
【解析】单相桥式整流电容滤波电路中,输出直流电压通常近似为Uo≈1.2U2。已知Uo=60 V,则U2≈Uo/1.2=60/1.2=50 V。故选A。
20. 将桥式整流电路中的二极管对调,结果( )
A. 元器件被烧毁
B. 输出电压为零
C. 可获得极性相反直流脉动电源
D. 电路不能正常工作
【答案】C
【解析】桥式整流电路中,若将整流二极管的连接方向整体对调,则在交流电的两个半周中,仍有两只二极管导通并形成整流通路,但负载两端的电压极性与原来相反。因此可获得极性相反的脉动直流电源。故选C。
二、简答题(本大题共3小题,每题4分,共12分)
21. 论述二极管在整流电路中的作用及其对电路性能的影响。
【答案】二极管在整流电路中利用单向导电性工作:正向偏置时,电流可由阳极流向阴极;反向偏置时,二极管截止,从而使交流电的一个或两个半周通过负载,得到脉动直流电。二极管的正向压降会造成输出电压降低和功耗增加,正向压降越小,整流效率通常越高。反向恢复时间影响高频整流时的开关损耗和整流效果,恢复时间越短,越适用于高频电路。最大正向电流决定二极管允许通过的电流范围,最高反向耐压决定其可承受的反向电压范围;这些参数选择不足会导致器件过热、击穿或损坏,影响整流电路的稳定性和可靠性。
【解析】本题应从二极管的整流作用和主要参数影响两方面作答。二极管正向导通、反向截止,使负载电流保持单一方向,从而实现交流到脉动直流的转换。其正向压降影响输出电压和导通损耗;反向恢复时间影响高频整流性能;最大正向电流和最高反向耐压分别决定允许电流及反向电压范围。实际选型时还应留有电流、电压和散热裕量,以保证可靠工作。
22. 请分析单相半波整流电路的工作原理。
【答案】正半周(0∼π 区间 ):交流电源电压 u 处于正半周时,其极性为上正下负。此时二极管 V 因阳极电位高于阴极电位而正向导通(二极管正向导通时,可近似认为其管压降为 0 或很小的固定值,如硅管约 0.7V ,若忽略管压降,可视为短路 )。电流从电源正极流出,经二极管 V 、负载电阻 RL ,回到电源负极,形成回路。负载 RL 上有电流通过,产生电压降 uo ,此时 uo≈u ,输出电压跟随交流电源正半周变化。 负半周(π∼2π 区间 ):交流电源电压 u 处于负半周时,极性变为上负下正。二极管 V 阳极电位低于阴极电位,反向截止(二极管反向截止时,反向电流极小,可近似认为开路 )。电路中无电流(忽略反向漏电流 ),负载电阻 RL 上电压 uo=0 。
【解析】在交流电源正半周,二极管阳极电位高于阴极电位,二极管正向导通,电流经二极管和负载电阻形成回路,负载上得到与电源正半周同相的电压。若忽略二极管正向压降,则uo≈u。在交流电源负半周,二极管反向偏置而截止,负载回路中电流近似为零,负载电压uo≈0。因此,单相半波整流电路只利用交流电的一个半周,输出为单方向的半波脉动直流电压。
23. 在单相桥式整流电路中,如何选择二极管,请写出其表达式。
【答案】选择二极管:≥1.4,≥1/2。
【解析】单相桥式整流电路中,每只截止二极管承受的最大反向电压约为变压器二次侧电压峰值,因此反向耐压应满足≥√2≈1.4。每个半周有两只二极管导通,每只二极管仅在一个半周导通,所以每只二极管的平均正向电流约为负载平均电流的一半,正向平均电流应满足≥/2。实际选型时,还应留有适当的电压和电流裕量。
三、计算题(本大题共3小题,每题6分,共18分)
24. 某单相半波整流电路的变压器副边电压有效值为 ,负载电阻为 ,忽略二极管正向压降。求:(1)负载两端整流电压的平均值。(2)负载电流的平均值。(3)二极管承受的最高反向电压。
【答案】(1)整流电压平均值为 。(2)负载电流平均值为 。(3)二极管最高反向电压约为 。
【解析】(1)。(2)。(3)。
25. 某单相桥式全波整流电路的变压器副边电压有效值为 ,负载电阻为 ,电源频率为 ,忽略二极管正向压降。求:(1)负载电压的平均值。(2)负载电流的平均值。(3)流过每只二极管的平均电流和整流输出电压的脉动频率。
【答案】(1)负载电压平均值为 。(2)负载电流平均值为 。(3)每只二极管的平均电流为 ,脉动频率为 。
【解析】(1)。(2)。(3)每只二极管轮流导通,平均电流为 ,全波整流频率为 。
26. 某直流电源采用单相桥式整流和电容滤波,交流电源频率为 ,变压器副边电压有效值为 ,负载电阻为 。忽略二极管正向压降,要求滤波后输出电压的纹波峰峰值不超过 。按电容滤波近似公式 、 计算。求:(1)整流后电容充电的最高电压 。(2)满足纹波要求时的输出平均电压和负载电流。(3)滤波电容的最小容量,以及每只整流二极管承受的最高反向电压。
【答案】(1)最高电压约为 。(2)输出平均电压约为 ,负载电流约为 。(3)滤波电容最小容量约为 ,二极管最高反向电压约为 。
【解析】(1)。(2),。(3),桥式电容滤波时反向峰值约为 。
四、综合应用题(本大题共3小题,每题10分,共30分)
27. 某自动化设备的直流控制电源采用单相桥式整流、电容滤波电路。变压器副边电压有效值为 24 V,电源频率为 50 Hz,负载电阻为 120 Ω,滤波电容为 2200 μF。硅整流二极管的正向压降按每只 0.7 V 计算,忽略变压器内阻。(1)计算滤波后直流输出电压、负载电流和纹波电压峰峰值。(2)若原设计选用额定电压为 35 V 的电解电容,判断该电容是否适宜,并说明应选用的额定电压等级。(3)设备运行后发现直流输出电压明显下降,且负载工作时交流纹波增大。分析最可能的滤波元件故障原因,并提出处理措施。
【答案】(1)桥式整流后电容充电峰值为 。滤波后直流输出电压为
。负载电流为 。纹波电压峰峰值为
。(2)35 V 电容的额定电压接近实际峰值电压 32.54 V,电压裕量不足,不宜选用。应选用额定电压为 50 V 的电解电容。(3)最可能是滤波电容容量减小、漏电增大或失效。应断电放电后检测电容容量和漏电情况,必要时更换同容量或更大容量、额定电压不低于 50 V 的电解电容,并注意极性连接。
【解析】桥式整流两管导通,峰值Up=×24-1.4=32.54V。按Ud=Up/[1+1/(2fCR)],得Ud≈31.35V,Id≈0.261A,ΔU=Id/(2fC)≈1.19V。35V裕量不足,应选50V。电压下降、纹波增大多因滤波电容容量衰减或漏电,应检测并更换合格电容。
28. 如图所示的桥式整流电容滤波电路及印刷电路板图,按要求完成下列问题: (1)变压器二次侧的电压u2=20πtV,RL=100Ω,有三种管子(A:IF=100mA、URM=35V;B:IF=300mA、URM=25V;C:IF=300mA、URM=50V),应选择哪一种? (2)请将四个二极管符号画在印制板图上。 (3)若一个二极管管脚一端发生虚焊,则电路处于什么状态?
【答案】(1)C (2)按照桥式整流电路连接方式在印制板图上画出四个二极管符号 (3)半波整流电容滤波电路
29. 某工业检测仪器使用带中心抽头变压器的单相全波整流电源。变压器副边每半绕组电压有效值为 18 V,电源频率为 50 Hz,负载电阻为 60 Ω,滤波电容为 4700 μF。整流二极管正向压降按 0.7 V 计算,忽略变压器内阻。(1)计算该电源滤波后的直流输出电压、负载电流和纹波电压峰峰值。(2)计算整流二极管承受的最大反向峰值电压,并判断额定反向峰值电压为 50 V 的二极管能否使用。若不能,应选择的额定反向峰值电压至少为多少。(3)若仪器要求纹波电压峰峰值不大于 0.40 V,在负载电流近似不变的条件下,计算滤波电容的最小容量,并说明实际选型要求。
【答案】(1)单个半绕组的整流峰值为Up=√2×U2-UD=1.414×18-0.7≈24.75V。全波整流经电容滤波后的纹波频率为2f=100Hz。纹波电压峰峰值近似为ΔU=Id/(2fC),直流输出电压近似为Ud≈Up-ΔU/2,且Id=Ud/R。因此Ud≈Up/[1+1/(4fCR)]=24.75/[1+1/(4×50×4700×10^-6×60)]≈24.32V。负载电流为Id=Ud/R=24.32/60≈0.405A。纹波电压峰峰值为ΔU=Id/(2fC)=0.405/(2×50×4700×10^-6)≈0.86V。
(2)当一只二极管导通时,滤波电容约充至√2×U2-UD;另一只二极管的阳极处于相反半绕组的负峰值。因此,截止二极管承受的最大反向峰值电压约为,max=(√2×U2-UD)+√2×U2=2√2×U2-UD=2×1.414×18-0.7≈50.21V。额定反向峰值电压为50V的二极管不能使用。额定反向峰值电压应大于50.21V,按常用额定电压等级应选用不低于100V的二极管。
(3)在负载电流近似不变时,纹波电压峰峰值为ΔU=Id/(2fC),故滤波电容最小容量为=Id/(2fΔU)=0.405/(2×50×0.40)≈0.01013F≈10130μF。实际选型时,应选择额定容量不小于10130μF的电解电容,考虑容量误差、老化和纹波电流等因素,可选用12000μF或更大容量的电容;其额定电压应高于电路最高工作电压并留有足够裕量。
【解析】中心抽头全波整流每次仅有一只二极管导通,单个半绕组的整流峰值为Up=√2×18-0.7≈24.75V。全波整流后的纹波频率为2f=100Hz。对于电容滤波电路,纹波电压峰峰值近似为ΔU=Id/(2fC),直流输出电压取纹波峰值和谷值的平均值,因此Ud≈Up-ΔU/2。结合Id=Ud/R,可得Ud≈Up/[1+1/(4fCR)],即Ud≈24.75/[1+1/(4×50×4700×10^-6×60)]≈24.32V。负载电流为Id≈24.32/60≈0.405A,纹波电压峰峰值为ΔU≈0.405/(100×4700×10^-6)≈0.86V。
当一只二极管导通时,滤波电容约充至√2×18-0.7V;另一只截止二极管的阳极处于相反半绕组的负峰值,故其最大反向峰值电压为,max=(√2×18-0.7)+√2×18=2√2×18-0.7≈50.21V。因此,额定反向峰值电压为50V的二极管不能使用;按常用额定电压等级,应选用额定反向峰值电压不低于100V的二极管。
当允许纹波电压峰峰值不大于0.40V且负载电流近似不变时,=Id/(2fΔU)=0.405/(2×50×0.40)≈0.01013F≈10130μF。实际应选用额定容量不小于10130μF的电解电容,考虑容量误差、老化和纹波电流等因素,可选用12000μF或更大容量的电容,并使其额定电压高于最高工作电压且留有足够裕量。
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