电感滤波电路的输出电压平均值
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模块Ⅰ模电 项目六 直流稳压电路
任务一 插装与调试三端固定式集成稳压电路
【学习目标】
1.了解直流稳压电源电路的组成及作用 2.理解单相整流、滤波和三端集成稳压电路的工作原理。 3.掌握插装与调试三端固定式集成稳压电路的操作技能
模块Ⅰ模电 项目六 直流稳压电路
任务一 插装与调试三端固定式集成稳压电路
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任务一 插装与调试三端固定式集成稳压电路
【相关知识 】
图6-1-10 桥式整流电容滤波输出波形图
（3）输出电压 1）半波整流电容滤波电路的输出电压为
Uo （1-1.1）U2
2）桥式整流电容滤波电路的输出电压为
Uo 1.2 U2
空载时（输出端开路，RL=∞），桥式整流电路的输出电压为
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【相关知识 】
（3）回路的电流和电压 1）负载上的直流电压
2）二极管上的平均电流
3）二极管上承受的反向峰值电压
（4）电路特点 1）电路简单、元件数量少、成本低。 2）输出电压低，脉动大，整流效率低。 2.单相桥式整流电路
（1）电路组成
桥，其外形和实物分别如图6-1-5所示。A、B端接输入电压，C、D为直流输 出端，C为正极性端、D为负极性端。
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【相关知识 】
1.电路组成
图6-1-5 整流桥外形及实物
三、滤波电路 要获得平滑的直流电，需要对整流后的波形进行整形。用来对波形整形的 电路称为滤波电路。滤波电路利用储能元件电容两端的电压（或通过电感中的 电流）不能突变的特性，滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成 分，达到平滑输出电压波形的目的。 常用滤波电路如图6-1-6所示的5种类型，其中比较常用的类型是电容滤 波和电感滤波。
2）二极管上的平均电流
3）二极管上承受的反向峰值电压
URM 2U2
（4）电路特点 1）整流效率高，变压器结构简单，输出脉动小。
（4）电路特点 1）整流效率高，变压器结构简单，输出脉动小。 2）整流二极管数量多，电源内阻略大。
（5）整流桥简介 将桥式整流电路的4个二极管制作在一起，封装成为一个器件就称为整流
图6-1-11 电感滤波电路
（2）工作原理 当通过L的电流增大时，L产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流
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任务一 插装与调试三端固定式集成稳压电路
【相关知识】
的增加，同时将一部分电能转化成磁能存储在L中；当通过L的电流减小时， 自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时L释放出存储的能量，以 补偿电流的减小。因此，经过电感滤波后，脉动减小，波形变得比较平滑，波 形如图6-1-12。
集电极电流）↓→UC2（VT2的发射极集电极电流，UC2=UB1）
↑→UBE1（UBE1=UB1−UE1=UC2−Uo）↑→IB1（VT1的基极电流）
↑→IC1（VT1的集电极电流）↑→UCE1↓→Uo↑（稳定输出电压）
（3）输出电压的调节
调节RP可以调节输出电压的大小，使其在一定的范围内变化。忽略三极
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【相关知识】
电路结构 取样电路 基准电压电路 放大比较环节
调整控制环节
图6-1-14 串联型稳压电路
表6-1-1 串联型稳压电路结构及功能
功能 取出一部分输出电压的变化量，加到VT2的基极，供VT2管进行比较放大。 VZ的稳定电压作为基准电压，加到VT2的发射极上。 将稳压电路输出电压的微小变化量先进行放大，再去控制VT1的基极电位。 在VT2输出信号的控制下自动调节VT1的集电极和发射极之间的电压降，以 抵消输出电压的波动
图6-1-13 稳压管稳压电路
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【相关知识】
（2）工作原理
限流电阻R在电路中起到限流和调整输出电压的双重作用。 2.串联型稳压电路 所谓串联型稳压电路，就是在输入直流电压和负载之间串入一个三极管。 当输入直流电压或负载发生变化而使输出电压变化时，通过某种反馈形式使三 极管的集电极和发射极之间的电压也随之变化，从而调整输出电压，保持输出 电压基本稳定。 （1）电阻组成 串联型稳压电路是目前比较通用的稳压电路，如图6-1-14所示，其结构及功 能见表6-1-1。
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【相关知识 】
为了克服单相半波整流电路的缺点，常常采用图6-1-3所示的单相桥式整 流电路。图6-1-3（a）中，VD1～VD4四个整流二极管接成电桥形式，因 此称为桥式整流。
图6-1-3 单相桥式整流电路
（2）工作原理 当T二次侧电压u2为正半周时，VD1、VD3正偏导通，VD2、VD4反 偏截止，电流自上而下流过负载RL，电压为uo。 当T二次侧电压u2为负半周时，VD1、VD3反偏截止，VD2、VD4正 偏导通，电流自上而下流过负载RL，电压为uo。 单相桥式整流电路的波形如图6-1-4所示 。
【任务引入】
在电子电路及设备中，一般都需要由稳定的直流电源供电。直流稳压电路 能够将电网提供的交流电，经过变压、整流、滤波和稳压后变为电压稳定的直 流电源。
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【相关知识 】
一、直流稳压电源的组成及作用 1. 直流稳压电源的组成 直流稳压电源由变压器、整流、滤波和稳压电路组成，如图6-1-1所示。
图6-1-8 半波整流电容滤波电路波形图
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【相关知识 】
（2）桥式整流电容滤波电路 1）电路组成 电路如图6-1-9所示。
图6-1-9 桥式整流电容滤波电路
2）工作原理 全波桥式整流电容滤波电路与半波整流电容滤波电路工作原理一样，不同 点是在u2一个周期内，电路中总有二极管导通，所以u2对C有两次充电，C 向负载放电时间短，输出电压更加平滑，平均电压值升高，输出电压波形近似 为一锯齿波直流电压，如图6-1-10所示。
相关知识模块模电项目六项目六直流稳压电路直流稳压电路任务一插装与调试三端固定式集成稳压电路表611串联型稳压电路结构及功能2工作原理当电网电压减小或负载电流升高使输出电压uo下降时串联型晶体管相关知识图6114串联型稳压电路电路结构功能取样电路取出一部分输出电压的变化量加到vt2的基极供vt2管进行比较放大
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【相关知识 】
2）工作原理 当u2为正半周时，u2＞uc（设C两端初始电压为零），VD正偏导通， u2通过VD向C充电，由于充电回路电阻很小，因而充电很快，uc与u2同步 变化（忽略VD正向压降）。当u2达到峰值时，uc也近似达到最大值。 当u2由峰值开始下降，使得u2＜uc，VD截止，此时C向负载RL放电， 由于放电时间常数（τ=RLC）相对较大，故放电速度较慢。 当u2进入负半周后，VD仍处于截止状态，C继续放电，输出电压也逐渐 下降。 当u2的第二个周期正半周到来时，C仍在放电，直到u2＞uc时，VD又 因正偏而导通，C再次充电，这样不断重复第一周期的过程。负载上的电压波 形见图6-1-8。
（1）三端固定式集成稳压器 1）简介 常用的CW78XX系列是正电压输出，CW79XX系列是负电压输出，其 管脚功能有较大差异，使用时必须注意，T0-220封装的外形分别如图6-115所示。
CW78XX 1 23
9XX 1 23
Ui GND Uo
GND Ui Uo
(a) CW78XX系列 (b) CW79XX系列 图6-1-15 三端固定式集成稳压器外形
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【相关知识 】
1）放大电路：晶体管三极管VT等构成共发射极放大器。
图6-1-4 桥式整流电路的工作波形
（3）回路的电流和电压 1）负载上的直流电压
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【相关知识 】
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管VT2的基极电流，当RP滑动触点移至最上端时，
U BE 2
UZ
RP R2 R1 RP R2 UO
这是输出电压最小，为
UO min
R1 RP R2（U RP R2
BE
2
UZ
)
当RP滑动触点移至最下端时，输出电压最大，为
UO max
R1
RP R2
R2（U
BE
2
UZ )
2.各组成部分作用
图6-1-1 直流稳压电源的组成
（1）电源变压器
将电网交流电变换成符合直流电路需求的交流电，一般都采用降压变压器。
（2）直流电路
是利用整流元件的单向导电特性，将交流电变成脉动的直流电。
（3）滤波电路
是将单向的脉动的直流电变换成比较平滑的直流电。
（4）稳压电路
是利用电路内部的自动调节功能，是输出电压基本保持稳定。
（2）工作原理 当电网电压减小（或负载电流升高），使输出电压Uo下降时，串联型晶体管
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【相关知识】
稳压电路的稳压过程可以表示为：
Uo↓→UB2（VT2的基极电压）↓→UBE2（VT2的发射极电压是稳压
管UZ，UBE2=UB2−UZ）↓→IB2（VT2的基极电流）↓→IC2（VT2的
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【相关知识 】
1.电容滤波电路 （1）半波整流电容滤波电路 1）电路组成 电路如图6-1-7所示， 电容C的作用是滤除单向脉动电流中的交流成分， 是根据电容两端电压在电路状态改变时不能突变的原理制成的。
图6-1-7 半波整流电容滤波电路
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【相关知识】
输出电压Uo的调节范围是有限的，其最大值不可能调到输入电压Ui，最 小值不可能调到零。
3.集成稳压器 随着集成电路工艺的发展，稳压电源中的调整环节、放大环节、基准环节、
取样环节和其他附属电路大都可以制作在同一块硅片内，形成集成稳压组件， 称为集成稳压电路或集成稳压器。
图6-1-1 直流稳压电源的组成
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【相关知识 】
二、整流电路 1.单相半波整流电路 （1）电路组成 单相半波整流电路如图6-1-2所示。图中，T为电源变压器，VD为整流 二极管，RL为负载等效电阻。 （2）工作原理 当u1为正半周时，VD正偏导通，回路中有电流通过，负载RL两端电压 为uo。 当u1为负半周时，VD反偏截止，回路中无电流通过，负载RL两端电压 为0。
即此时输出电压值接近u2的峰值。
Uo 1.4 U2
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【相关知识 】
（4）电容滤波电路的特点 1）元减少、成本低。 2）输出电压图高6-1-1，1 电脉感滤动波电小路 。 3）带负载能力较差。 2.电感滤波电路 （1）电路组成 电感滤波电路如图6-1-11所示，电路由电感线圈L，负载电阻RL串联组 成。它是利用电感线圈中产生的自感电动势阻止流过电流变化的原理制成的。
图6-1-12 电感滤波电路波形
（3）电感滤波电路的输出电压平均值
UO 0.9U2
（4）电感滤波电路的特点 1）带负载能力强。 2）电感器的体积大，质量重，成本高。
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【相关知识】
四、稳压电路 整流滤波电路可以把交流电转变为较平滑的直流电，但当电网电压发生波 动或负载电流变化比较大时，其输出电压仍会不稳定。为此，在整流滤波电路 后面需要加上稳压电路，构成稳压电源。 1.稳压管稳压电路 硅稳压管稳压电路是利用稳压管反向击穿电流在较大范围内变化时，稳压 管两端电压变化很小的特性进行稳压的。 （1）电阻组成 电路如图6-1-13所示，其电路结构是将硅稳压二极管并联在负载两端 （RL为限流电阻，VZ为硅稳压管）。
图6-1-2 单相半波整流电路
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【相关知识 】
半波整流电路的工作波形如图6-1-3所示 。
图6-1-2 半波整流电路的工作波形
由图6-1-2可见，在负载上可以得到单方向的脉动电压。由于电路加上交 流电压后，交流电压只有半个周期能够产生与二极管箭头方向一致的电流，这 种电路称为半波整流电路。
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1.了解直流稳压电源电路的组成及作用 2.理解单相整流、滤波和三端集成稳压电路的工作原理。 3.掌握插装与调试三端固定式集成稳压电路的操作技能
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图6-1-10 桥式整流电容滤波输出波形图
（3）输出电压 1）半波整流电容滤波电路的输出电压为
Uo （1-1.1）U2
2）桥式整流电容滤波电路的输出电压为
Uo 1.2 U2
空载时（输出端开路，RL=∞），桥式整流电路的输出电压为
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（3）回路的电流和电压 1）负载上的直流电压
2）二极管上的平均电流
3）二极管上承受的反向峰值电压
（4）电路特点 1）电路简单、元件数量少、成本低。 2）输出电压低，脉动大，整流效率低。 2.单相桥式整流电路
（1）电路组成
桥，其外形和实物分别如图6-1-5所示。A、B端接输入电压，C、D为直流输 出端，C为正极性端、D为负极性端。
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1.电路组成
图6-1-5 整流桥外形及实物
三、滤波电路 要获得平滑的直流电，需要对整流后的波形进行整形。用来对波形整形的 电路称为滤波电路。滤波电路利用储能元件电容两端的电压（或通过电感中的 电流）不能突变的特性，滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成 分，达到平滑输出电压波形的目的。 常用滤波电路如图6-1-6所示的5种类型，其中比较常用的类型是电容滤 波和电感滤波。
2）二极管上的平均电流
3）二极管上承受的反向峰值电压
URM 2U2
（4）电路特点 1）整流效率高，变压器结构简单，输出脉动小。
（4）电路特点 1）整流效率高，变压器结构简单，输出脉动小。 2）整流二极管数量多，电源内阻略大。
（5）整流桥简介 将桥式整流电路的4个二极管制作在一起，封装成为一个器件就称为整流
图6-1-11 电感滤波电路
（2）工作原理 当通过L的电流增大时，L产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流
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的增加，同时将一部分电能转化成磁能存储在L中；当通过L的电流减小时， 自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时L释放出存储的能量，以 补偿电流的减小。因此，经过电感滤波后，脉动减小，波形变得比较平滑，波 形如图6-1-12。
集电极电流）↓→UC2（VT2的发射极集电极电流，UC2=UB1）
↑→UBE1（UBE1=UB1−UE1=UC2−Uo）↑→IB1（VT1的基极电流）
↑→IC1（VT1的集电极电流）↑→UCE1↓→Uo↑（稳定输出电压）
（3）输出电压的调节
调节RP可以调节输出电压的大小，使其在一定的范围内变化。忽略三极
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电路结构 取样电路 基准电压电路 放大比较环节
调整控制环节
图6-1-14 串联型稳压电路
表6-1-1 串联型稳压电路结构及功能
功能 取出一部分输出电压的变化量，加到VT2的基极，供VT2管进行比较放大。 VZ的稳定电压作为基准电压，加到VT2的发射极上。 将稳压电路输出电压的微小变化量先进行放大，再去控制VT1的基极电位。 在VT2输出信号的控制下自动调节VT1的集电极和发射极之间的电压降，以 抵消输出电压的波动
图6-1-13 稳压管稳压电路
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（2）工作原理
限流电阻R在电路中起到限流和调整输出电压的双重作用。 2.串联型稳压电路 所谓串联型稳压电路，就是在输入直流电压和负载之间串入一个三极管。 当输入直流电压或负载发生变化而使输出电压变化时，通过某种反馈形式使三 极管的集电极和发射极之间的电压也随之变化，从而调整输出电压，保持输出 电压基本稳定。 （1）电阻组成 串联型稳压电路是目前比较通用的稳压电路，如图6-1-14所示，其结构及功 能见表6-1-1。
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为了克服单相半波整流电路的缺点，常常采用图6-1-3所示的单相桥式整 流电路。图6-1-3（a）中，VD1～VD4四个整流二极管接成电桥形式，因 此称为桥式整流。
图6-1-3 单相桥式整流电路
（2）工作原理 当T二次侧电压u2为正半周时，VD1、VD3正偏导通，VD2、VD4反 偏截止，电流自上而下流过负载RL，电压为uo。 当T二次侧电压u2为负半周时，VD1、VD3反偏截止，VD2、VD4正 偏导通，电流自上而下流过负载RL，电压为uo。 单相桥式整流电路的波形如图6-1-4所示 。
【任务引入】
在电子电路及设备中，一般都需要由稳定的直流电源供电。直流稳压电路 能够将电网提供的交流电，经过变压、整流、滤波和稳压后变为电压稳定的直 流电源。
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一、直流稳压电源的组成及作用 1. 直流稳压电源的组成 直流稳压电源由变压器、整流、滤波和稳压电路组成，如图6-1-1所示。
图6-1-8 半波整流电容滤波电路波形图
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（2）桥式整流电容滤波电路 1）电路组成 电路如图6-1-9所示。
图6-1-9 桥式整流电容滤波电路
2）工作原理 全波桥式整流电容滤波电路与半波整流电容滤波电路工作原理一样，不同 点是在u2一个周期内，电路中总有二极管导通，所以u2对C有两次充电，C 向负载放电时间短，输出电压更加平滑，平均电压值升高，输出电压波形近似 为一锯齿波直流电压，如图6-1-10所示。
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2）工作原理 当u2为正半周时，u2＞uc（设C两端初始电压为零），VD正偏导通， u2通过VD向C充电，由于充电回路电阻很小，因而充电很快，uc与u2同步 变化（忽略VD正向压降）。当u2达到峰值时，uc也近似达到最大值。 当u2由峰值开始下降，使得u2＜uc，VD截止，此时C向负载RL放电， 由于放电时间常数（τ=RLC）相对较大，故放电速度较慢。 当u2进入负半周后，VD仍处于截止状态，C继续放电，输出电压也逐渐 下降。 当u2的第二个周期正半周到来时，C仍在放电，直到u2＞uc时，VD又 因正偏而导通，C再次充电，这样不断重复第一周期的过程。负载上的电压波 形见图6-1-8。
（1）三端固定式集成稳压器 1）简介 常用的CW78XX系列是正电压输出，CW79XX系列是负电压输出，其 管脚功能有较大差异，使用时必须注意，T0-220封装的外形分别如图6-115所示。
CW78XX 1 23
9XX 1 23
Ui GND Uo
GND Ui Uo
(a) CW78XX系列 (b) CW79XX系列 图6-1-15 三端固定式集成稳压器外形
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1）放大电路：晶体管三极管VT等构成共发射极放大器。
图6-1-4 桥式整流电路的工作波形
（3）回路的电流和电压 1）负载上的直流电压
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管VT2的基极电流，当RP滑动触点移至最上端时，
U BE 2
UZ
RP R2 R1 RP R2 UO
这是输出电压最小，为
UO min
R1 RP R2（U RP R2
BE
2
UZ
)
当RP滑动触点移至最下端时，输出电压最大，为
UO max
R1
RP R2
R2（U
BE
2
UZ )
2.各组成部分作用
图6-1-1 直流稳压电源的组成
（1）电源变压器
将电网交流电变换成符合直流电路需求的交流电，一般都采用降压变压器。
（2）直流电路
是利用整流元件的单向导电特性，将交流电变成脉动的直流电。
（3）滤波电路
是将单向的脉动的直流电变换成比较平滑的直流电。
（4）稳压电路
是利用电路内部的自动调节功能，是输出电压基本保持稳定。
（2）工作原理 当电网电压减小（或负载电流升高），使输出电压Uo下降时，串联型晶体管
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稳压电路的稳压过程可以表示为：
Uo↓→UB2（VT2的基极电压）↓→UBE2（VT2的发射极电压是稳压
管UZ，UBE2=UB2−UZ）↓→IB2（VT2的基极电流）↓→IC2（VT2的
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1.电容滤波电路 （1）半波整流电容滤波电路 1）电路组成 电路如图6-1-7所示， 电容C的作用是滤除单向脉动电流中的交流成分， 是根据电容两端电压在电路状态改变时不能突变的原理制成的。
图6-1-7 半波整流电容滤波电路
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输出电压Uo的调节范围是有限的，其最大值不可能调到输入电压Ui，最 小值不可能调到零。
3.集成稳压器 随着集成电路工艺的发展，稳压电源中的调整环节、放大环节、基准环节、
取样环节和其他附属电路大都可以制作在同一块硅片内，形成集成稳压组件， 称为集成稳压电路或集成稳压器。
图6-1-1 直流稳压电源的组成
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二、整流电路 1.单相半波整流电路 （1）电路组成 单相半波整流电路如图6-1-2所示。图中，T为电源变压器，VD为整流 二极管，RL为负载等效电阻。 （2）工作原理 当u1为正半周时，VD正偏导通，回路中有电流通过，负载RL两端电压 为uo。 当u1为负半周时，VD反偏截止，回路中无电流通过，负载RL两端电压 为0。
即此时输出电压值接近u2的峰值。
Uo 1.4 U2
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（4）电容滤波电路的特点 1）元减少、成本低。 2）输出电压图高6-1-1，1 电脉感滤动波电小路 。 3）带负载能力较差。 2.电感滤波电路 （1）电路组成 电感滤波电路如图6-1-11所示，电路由电感线圈L，负载电阻RL串联组 成。它是利用电感线圈中产生的自感电动势阻止流过电流变化的原理制成的。
图6-1-12 电感滤波电路波形
（3）电感滤波电路的输出电压平均值
UO 0.9U2
（4）电感滤波电路的特点 1）带负载能力强。 2）电感器的体积大，质量重，成本高。
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任务一 插装与调试三端固定式集成稳压电路
【相关知识】
四、稳压电路 整流滤波电路可以把交流电转变为较平滑的直流电，但当电网电压发生波 动或负载电流变化比较大时，其输出电压仍会不稳定。为此，在整流滤波电路 后面需要加上稳压电路，构成稳压电源。 1.稳压管稳压电路 硅稳压管稳压电路是利用稳压管反向击穿电流在较大范围内变化时，稳压 管两端电压变化很小的特性进行稳压的。 （1）电阻组成 电路如图6-1-13所示，其电路结构是将硅稳压二极管并联在负载两端 （RL为限流电阻，VZ为硅稳压管）。
图6-1-2 单相半波整流电路
模块Ⅰ模电 项目六 直流稳压电路
任务一 插装与调试三端固定式集成稳压电路
【相关知识 】
半波整流电路的工作波形如图6-1-3所示 。
图6-1-2 半波整流电路的工作波形
由图6-1-2可见，在负载上可以得到单方向的脉动电压。由于电路加上交 流电压后，交流电压只有半个周期能够产生与二极管箭头方向一致的电流，这 种电路称为半波整流电路。