第13章直流稳压电源
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ωt
0 uo
π
2π
3π
4π
π
2π
3π
4π
ωt
(b) 波形
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
u2为负半周时
1、二极管D承受反向电压而截止。此时负载上无电流流过
2、输出电压uo=0 （变压器副边电压u2全部加在二极管D上）
u2 D + u1 － + u2 － RL + uo － 0 (a) 电路
ωt
0 uo
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
（2）确立稳压管参数。一般取
U Z Uo
I Z max (1.5 ~ 3) I o max
Ui (2 ~ 3)Uo
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
13.7 集成三端稳压器 13.7.1 三端稳压器的分类
1．三端固定式集成稳压器外形及管脚排列
三端固定式集成稳压器的外形和管脚排列如下 图所示。由于它只有输入、输出和公共地端三个端 子,故称为三端稳压器。
U o 0.45U 2 0.45 20 9 (V)
Uo 9 Io 0.012 (A) 12 (mA) RL 750
I D I o 12 (mA)
U DRM 2U 2 2 20 28.2 (V)
查半导体手册，二极管可选用2AP4，其最大整流电流 为16mA，最高反向工作电压为50V。为了使用安全，二极 管的反向工作峰值电压要选得比UDRM大一倍左右。
时IZ值应大于IZmin， 即IZ=(Uimin-UZ)/R-Iomax＞IZmin,则
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
U i min U Z R I Z I o max
②当Ui达最大值，Io达最小值时，Ui=Uimax， Io=Iomin,这时IR=(Uimax-UZ)/R，则IZ=IR-Iomin 为最大值。 为了保证稳压管安全工作，此时IZ值应小于IZmax ，即
（1）限流电阻的计算。稳压电路要输出稳定电压，
必须保证稳压管正常工作。因此必须根据电网电压和负
载电阻RL的变化范围,正确地选择限流电阻R的大小。从两 个极限情况考虑，则有
①当Ui为最小值，Io达到最大值时，即
Ui=Uimin，Io=Iomax,这时IR=(Uimin-UZ)/R。
则IZ=IR-Iomax为最小值。为了让稳压管进入稳压区，此
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
13.6 稳压二极管稳压电路
13.6.1 稳压二极管稳压电路的工作原理
1、硅稳压管组成的并联型稳压电路如下图。
2、硅稳压管的特点：工作在反向击穿状态下；两端电压 有微小变化，则通过其电流将有很大变化。 3、输出电压Uo=UZ。
IR ～ u1 u2 Ui ＋ C V R IZ
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
13.2 单相桥式整流电路
组成：整流变压器T、四只整流二极管D构成电桥、负载 三部分（如下图） 特点：使正弦交流电的正负半周都得到了利用
a + u1 －
+ u2 － D3 b
D4
D1 RL D2
+ uo －
+ u1 －
+ u2 －
RL
+ uo －
(a) 原理电路
(b) 简化画法
补充：复合滤波电路
L C (a) LC 滤波电路 C (b) L C CLC 滤波电路 C (c) R C CRC 滤波电路
1、LC、CLCπ型滤波电路适用于负载电流较大，要求输出电压脉动 较小的场合。
2、在负载较轻时，经常采用电阻替代笨重的电感，构成CRCπ型滤 波电路，同样可以获得脉动很小的输出电压。但电阻对交、直流均有压 降和功率损耗，故只适用于负载电流较小的场合。
Uo U2 Io 0.9 RL RL
1 2 U o 2U 2 sin td (t ) 2 U 2 0.9U 2
3、流经每个二极管的电流平均值为负载电流的一半，即：
U2 1 I D I o 0.45 2 RL
4、每个二极管在截止时承受的最高反向电压为u2的最大值：
3、流经二极管的电流平均值与负载电流平均值相等，即： U2 I D I o 0.45 RL
4、二极管截止时承受的最高反向电压为u2的最大值，即：
U RM U 2M 2U 2
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
例 有一单相半波整流电路，已知负载电阻 R L 750 ，变压器 副边电压 U 2 20 V ，试求Uo、Io，并选用二极管。 解
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
第13章
重点：
直流稳压电源
1、桥式整流电路及电容滤波电路的输出电 压与变压器副边电压的关系。 2、桥式整流电路、电容滤波电路及并联型 稳压电路的组成和工作原理。 3、三端集成稳压器的使用方法。
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
概述：直流稳压电源的组成 13.1 单相半波整流电路 13.2 单相桥式整流电路 13.3 常用的整流组合元件 13.4 电容滤波电路 13.5 电感滤波电路 13.6 稳压二极管稳压电路 13.7 集成三端稳压器
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
概述：直流稳压电源的组成
四个部分：
整流变压器：交流降压 整流电路：正弦交流电 滤波电路：脉动直流电压 脉动直流电 平滑直流电压
稳压电路：减小电源电压波动对输出直流电压的影响
变压 u1 u2 整流 u3 滤波 u4 稳压 u5
u1 0 t
u2 0 t
u3 0 t 0
0 uo
π
2π
3π
4π
π
2π (b)
3π 波形
4π
ωt
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
电容滤波电路的有关结论
（1）接有滤波电容时，输出直流电压平均值的计算： 半波：
Uo U2
全波： U o 1.2U 2
1
（2）为获得较平滑的输出电压，一般要求 RL (10 ~ 15) ， C 即： T RL C (3 ~ 5) 2 （3）滤波电容C：一般选择体积小，容量大的电解电容器。 （4）接入滤波电容以后，二极管导通时间缩短，且在短时间 内承受较大的冲击电流。当负载开路时，二极管承受的反向 电压为最高，为：
U RM U 2M 2U 2
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
例：试设计一台输出电压为24V，输出电流为lA的直流电源， 电路形式可采用半波整流或全波整流，试确定两种电路形式的变 压器副边绕组的电压有效值，并选定相应的整流二极管。
解：（1）当采用半波整流电路时，变压器副边绕组电压有效 值为： Uo 24 U2 53.3 V
IL UZ
RL Uo
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
稳压二极管的稳压原理分析（两个方面分析）
（1）设 RL不变，电网电压升高。
Ui
U o U i U R
U o U Z I Z I R U R U o
I R I L I Z
UO 基本保持不变。反之亦然。
U RM 2 2U 2
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
13.5 电感滤波电路
L + u1 － + u2 － + uo －
RL
1、适用场合：负载电流较大的。 2、缺点：制做复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。 3、输出电压一般按经验公式计算：
U 0 0.9U
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
13.3 常用的整流组合元件
一、半桥堆
内部有两个二极管、外观有三个引脚。
（c）
图（a）内部； 图（b）应用电路； 图（c）外形
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
二、全桥堆
内部有四个二极管、外观有四个引脚。
（c）
图（a）内部； 图（b）应用电路； 图（c）外形
电工电子技术
π
2π
3π
4π
π
2π
3π
4π
ωt
(b) 波形
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
关于单相半波整流电路的计算
1、单相半波整流电压的平均值为：
1 2 Uo U 2 0.45U 2 2U 2 sin td (t ) 2 0 2、流过负载电阻RL的电流平均值为： Uo U2 Io 0.45 RL RL
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
u2为正半周时（如下图）
1、a点电位高于b点电位，二极管D1、D3承受正向电压而导 通，D2、D4承受反向电压而截止。 2、此时电流的路径为：a→D1→RL→D3→b。 （此时相当于正半波整流）
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
u2为负半周时（如下图）
1、b点电位高于a点电位，二极管D2、D4承受正向电压而 导通，D1、D3承受反向电压而截止。 2、此时电流的路径为：b→D2→RL→D4→a。 （此时相当于负半波整流）
u4 t 0
u5 t
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
13.1 单相半波整流电路
最简单的整流电路
组成：整流变压器T、整流二极管D、负载三部分
原理：利用二极管的单向导电性使正弦交流电变 为脉动直流电（如下图）
u2
T
+ u1 － + u2 －
D RL + uo －
0 uo
π
2π
3π
4π
ωt
0 (a) 电路
IZ=(Uimax-UZ)/R-Iomin＜IZmax，则
U iman U Z R I Z I omix
所以限流电阻R的取值范围为
U i min U Z U iman U Z R I Z I o max I Z I omix
在此范围内选一个电阻标准系列中的规格电阻。
U o 24 U2 26.7 V 0.9 0.9
整流二极管承受的最高反向电压为：
U RM 2U 2 1.41 26.7 37.6 V
流过整流二极管的平均电流为：
1 I D I o 0.5 A 2
因此可选用四只2CZ11A整流二极管，其最大整流电流 为1 A，最高反向工作电压为100V。
0.45
0.45
整流二极管承受的最高反向电压为：
U RM 2U 2 1.41 53.3 75.2 V
流过整流二极管的平均电流为： ID Io 1 A
因此可选用2CZ12B整流二极管，其最大整流电流 为3 A，最高反向工作电压为200V。
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
（2）当采用桥式整流电路时，变压器副边绕组电压有效值为：
2．三端固定式集成稳压器的型号组成及其意义 三端固定式集成稳压器的型号组成及其意义见图9.7。
C 国标 稳压器 W 78(79) L XX 用数字表示输出电压值 最大输出电流： L为0.1 A,M为 0.5 A,无字母表示1.5 A( 带散热片) 78: 输出固定正电压 79: 输出固定负电压
（2）设电网电压不变，当负载电阻RL阻值增大。
RL U L U Z I Z I R U R U L (U L 基本不变)
反之亦然。
～ u1 u2 Ui ＋ C V IR R IZ IL UZ
RL Uo
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
13.6.2 稳压二极管稳压电路元件的选择
第13章 直流稳压电源
13.4 电容滤波电路
1、脉动直流电＝直流电＋交流电
2、平稳的直流电获得的方法：
整流电路后面还需加滤波电路将交流成分滤除。 3、滤波元件：电容元件或电感元件。 4、利用电容元件的滤波电路如下图
u2 D + u1 － + u2 － C + RL + uo － 0 (a) 电路
ωt
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
波形图（如下图）
u2
u2
0 iD1
π
2π
3π
4π
ω t
正半周
0 iD2
π
2π
3π
4π
ω t
负半周
uo
0
π
2π
Fra Baidu bibliotek3π
4π
ω t
整个周期
0
π
2π
3π
4π
ω t
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
关于单相桥式整流电路的计算
1、单相全波整流电压的平均值为：
0 2、流过负载电阻RL的电流平均值为：
π
2π
3π
4π
ωt
(b) 波形
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
u2为正半周时
1、二极管D承受正向电压而导通，此时有电流流过负载， 并且和二极管上的电流相等，即io= id。 2、忽略二极管的电压降，则负载两端的输出电压等于变 压器副边电压，即uo=u2 ，输出电压uo的波形与u2相同。
u2 D + u1 － + u2 － RL + uo － 0 (a) 电路
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
IN
2 1 3 1 2 3
1 3
GND
2
OUT
78XX
IN 1
3 2 OUT GND
IN OUT GND OUT
1 3
2
1 3
IN
2
OUT
79XX
GND
1 3
2
GND
GND
1
3 2 OUT IN
IN
三端固定式集成稳压器外形及管脚排列
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
0 uo
π
2π
3π
4π
π
2π
3π
4π
ωt
(b) 波形
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
u2为负半周时
1、二极管D承受反向电压而截止。此时负载上无电流流过
2、输出电压uo=0 （变压器副边电压u2全部加在二极管D上）
u2 D + u1 － + u2 － RL + uo － 0 (a) 电路
ωt
0 uo
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第13章 直流稳压电源
（2）确立稳压管参数。一般取
U Z Uo
I Z max (1.5 ~ 3) I o max
Ui (2 ~ 3)Uo
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第13章 直流稳压电源
13.7 集成三端稳压器 13.7.1 三端稳压器的分类
1．三端固定式集成稳压器外形及管脚排列
三端固定式集成稳压器的外形和管脚排列如下 图所示。由于它只有输入、输出和公共地端三个端 子,故称为三端稳压器。
U o 0.45U 2 0.45 20 9 (V)
Uo 9 Io 0.012 (A) 12 (mA) RL 750
I D I o 12 (mA)
U DRM 2U 2 2 20 28.2 (V)
查半导体手册，二极管可选用2AP4，其最大整流电流 为16mA，最高反向工作电压为50V。为了使用安全，二极 管的反向工作峰值电压要选得比UDRM大一倍左右。
时IZ值应大于IZmin， 即IZ=(Uimin-UZ)/R-Iomax＞IZmin,则
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第13章 直流稳压电源
U i min U Z R I Z I o max
②当Ui达最大值，Io达最小值时，Ui=Uimax， Io=Iomin,这时IR=(Uimax-UZ)/R，则IZ=IR-Iomin 为最大值。 为了保证稳压管安全工作，此时IZ值应小于IZmax ，即
（1）限流电阻的计算。稳压电路要输出稳定电压，
必须保证稳压管正常工作。因此必须根据电网电压和负
载电阻RL的变化范围,正确地选择限流电阻R的大小。从两 个极限情况考虑，则有
①当Ui为最小值，Io达到最大值时，即
Ui=Uimin，Io=Iomax,这时IR=(Uimin-UZ)/R。
则IZ=IR-Iomax为最小值。为了让稳压管进入稳压区，此
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第13章 直流稳压电源
13.6 稳压二极管稳压电路
13.6.1 稳压二极管稳压电路的工作原理
1、硅稳压管组成的并联型稳压电路如下图。
2、硅稳压管的特点：工作在反向击穿状态下；两端电压 有微小变化，则通过其电流将有很大变化。 3、输出电压Uo=UZ。
IR ～ u1 u2 Ui ＋ C V R IZ
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第13章 直流稳压电源
13.2 单相桥式整流电路
组成：整流变压器T、四只整流二极管D构成电桥、负载 三部分（如下图） 特点：使正弦交流电的正负半周都得到了利用
a + u1 －
+ u2 － D3 b
D4
D1 RL D2
+ uo －
+ u1 －
+ u2 －
RL
+ uo －
(a) 原理电路
(b) 简化画法
补充：复合滤波电路
L C (a) LC 滤波电路 C (b) L C CLC 滤波电路 C (c) R C CRC 滤波电路
1、LC、CLCπ型滤波电路适用于负载电流较大，要求输出电压脉动 较小的场合。
2、在负载较轻时，经常采用电阻替代笨重的电感，构成CRCπ型滤 波电路，同样可以获得脉动很小的输出电压。但电阻对交、直流均有压 降和功率损耗，故只适用于负载电流较小的场合。
Uo U2 Io 0.9 RL RL
1 2 U o 2U 2 sin td (t ) 2 U 2 0.9U 2
3、流经每个二极管的电流平均值为负载电流的一半，即：
U2 1 I D I o 0.45 2 RL
4、每个二极管在截止时承受的最高反向电压为u2的最大值：
3、流经二极管的电流平均值与负载电流平均值相等，即： U2 I D I o 0.45 RL
4、二极管截止时承受的最高反向电压为u2的最大值，即：
U RM U 2M 2U 2
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
例 有一单相半波整流电路，已知负载电阻 R L 750 ，变压器 副边电压 U 2 20 V ，试求Uo、Io，并选用二极管。 解
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
第13章
重点：
直流稳压电源
1、桥式整流电路及电容滤波电路的输出电 压与变压器副边电压的关系。 2、桥式整流电路、电容滤波电路及并联型 稳压电路的组成和工作原理。 3、三端集成稳压器的使用方法。
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
概述：直流稳压电源的组成 13.1 单相半波整流电路 13.2 单相桥式整流电路 13.3 常用的整流组合元件 13.4 电容滤波电路 13.5 电感滤波电路 13.6 稳压二极管稳压电路 13.7 集成三端稳压器
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
概述：直流稳压电源的组成
四个部分：
整流变压器：交流降压 整流电路：正弦交流电 滤波电路：脉动直流电压 脉动直流电 平滑直流电压
稳压电路：减小电源电压波动对输出直流电压的影响
变压 u1 u2 整流 u3 滤波 u4 稳压 u5
u1 0 t
u2 0 t
u3 0 t 0
0 uo
π
2π
3π
4π
π
2π (b)
3π 波形
4π
ωt
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第13章 直流稳压电源
电容滤波电路的有关结论
（1）接有滤波电容时，输出直流电压平均值的计算： 半波：
Uo U2
全波： U o 1.2U 2
1
（2）为获得较平滑的输出电压，一般要求 RL (10 ~ 15) ， C 即： T RL C (3 ~ 5) 2 （3）滤波电容C：一般选择体积小，容量大的电解电容器。 （4）接入滤波电容以后，二极管导通时间缩短，且在短时间 内承受较大的冲击电流。当负载开路时，二极管承受的反向 电压为最高，为：
U RM U 2M 2U 2
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第13章 直流稳压电源
例：试设计一台输出电压为24V，输出电流为lA的直流电源， 电路形式可采用半波整流或全波整流，试确定两种电路形式的变 压器副边绕组的电压有效值，并选定相应的整流二极管。
解：（1）当采用半波整流电路时，变压器副边绕组电压有效 值为： Uo 24 U2 53.3 V
IL UZ
RL Uo
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第13章 直流稳压电源
稳压二极管的稳压原理分析（两个方面分析）
（1）设 RL不变，电网电压升高。
Ui
U o U i U R
U o U Z I Z I R U R U o
I R I L I Z
UO 基本保持不变。反之亦然。
U RM 2 2U 2
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第13章 直流稳压电源
13.5 电感滤波电路
L + u1 － + u2 － + uo －
RL
1、适用场合：负载电流较大的。 2、缺点：制做复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。 3、输出电压一般按经验公式计算：
U 0 0.9U
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
13.3 常用的整流组合元件
一、半桥堆
内部有两个二极管、外观有三个引脚。
（c）
图（a）内部； 图（b）应用电路； 图（c）外形
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第13章 直流稳压电源
二、全桥堆
内部有四个二极管、外观有四个引脚。
（c）
图（a）内部； 图（b）应用电路； 图（c）外形
电工电子技术
π
2π
3π
4π
π
2π
3π
4π
ωt
(b) 波形
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
关于单相半波整流电路的计算
1、单相半波整流电压的平均值为：
1 2 Uo U 2 0.45U 2 2U 2 sin td (t ) 2 0 2、流过负载电阻RL的电流平均值为： Uo U2 Io 0.45 RL RL
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
u2为正半周时（如下图）
1、a点电位高于b点电位，二极管D1、D3承受正向电压而导 通，D2、D4承受反向电压而截止。 2、此时电流的路径为：a→D1→RL→D3→b。 （此时相当于正半波整流）
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第13章 直流稳压电源
u2为负半周时（如下图）
1、b点电位高于a点电位，二极管D2、D4承受正向电压而 导通，D1、D3承受反向电压而截止。 2、此时电流的路径为：b→D2→RL→D4→a。 （此时相当于负半波整流）
u4 t 0
u5 t
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第13章 直流稳压电源
13.1 单相半波整流电路
最简单的整流电路
组成：整流变压器T、整流二极管D、负载三部分
原理：利用二极管的单向导电性使正弦交流电变 为脉动直流电（如下图）
u2
T
+ u1 － + u2 －
D RL + uo －
0 uo
π
2π
3π
4π
ωt
0 (a) 电路
IZ=(Uimax-UZ)/R-Iomin＜IZmax，则
U iman U Z R I Z I omix
所以限流电阻R的取值范围为
U i min U Z U iman U Z R I Z I o max I Z I omix
在此范围内选一个电阻标准系列中的规格电阻。
U o 24 U2 26.7 V 0.9 0.9
整流二极管承受的最高反向电压为：
U RM 2U 2 1.41 26.7 37.6 V
流过整流二极管的平均电流为：
1 I D I o 0.5 A 2
因此可选用四只2CZ11A整流二极管，其最大整流电流 为1 A，最高反向工作电压为100V。
0.45
0.45
整流二极管承受的最高反向电压为：
U RM 2U 2 1.41 53.3 75.2 V
流过整流二极管的平均电流为： ID Io 1 A
因此可选用2CZ12B整流二极管，其最大整流电流 为3 A，最高反向工作电压为200V。
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第13章 直流稳压电源
（2）当采用桥式整流电路时，变压器副边绕组电压有效值为：
2．三端固定式集成稳压器的型号组成及其意义 三端固定式集成稳压器的型号组成及其意义见图9.7。
C 国标 稳压器 W 78(79) L XX 用数字表示输出电压值 最大输出电流： L为0.1 A,M为 0.5 A,无字母表示1.5 A( 带散热片) 78: 输出固定正电压 79: 输出固定负电压
（2）设电网电压不变，当负载电阻RL阻值增大。
RL U L U Z I Z I R U R U L (U L 基本不变)
反之亦然。
～ u1 u2 Ui ＋ C V IR R IZ IL UZ
RL Uo
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第13章 直流稳压电源
13.6.2 稳压二极管稳压电路元件的选择
第13章 直流稳压电源
13.4 电容滤波电路
1、脉动直流电＝直流电＋交流电
2、平稳的直流电获得的方法：
整流电路后面还需加滤波电路将交流成分滤除。 3、滤波元件：电容元件或电感元件。 4、利用电容元件的滤波电路如下图
u2 D + u1 － + u2 － C + RL + uo － 0 (a) 电路
ωt
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
波形图（如下图）
u2
u2
0 iD1
π
2π
3π
4π
ω t
正半周
0 iD2
π
2π
3π
4π
ω t
负半周
uo
0
π
2π
Fra Baidu bibliotek3π
4π
ω t
整个周期
0
π
2π
3π
4π
ω t
电工电子技术
第13章 直流稳压电源
关于单相桥式整流电路的计算
1、单相全波整流电压的平均值为：
0 2、流过负载电阻RL的电流平均值为：
π
2π
3π
4π
ωt
(b) 波形
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第13章 直流稳压电源
u2为正半周时
1、二极管D承受正向电压而导通，此时有电流流过负载， 并且和二极管上的电流相等，即io= id。 2、忽略二极管的电压降，则负载两端的输出电压等于变 压器副边电压，即uo=u2 ，输出电压uo的波形与u2相同。
u2 D + u1 － + u2 － RL + uo － 0 (a) 电路
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第13章 直流稳压电源
IN
2 1 3 1 2 3
1 3
GND
2
OUT
78XX
IN 1
3 2 OUT GND
IN OUT GND OUT
1 3
2
1 3
IN
2
OUT
79XX
GND
1 3
2
GND
GND
1
3 2 OUT IN
IN
三端固定式集成稳压器外形及管脚排列
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第13章 直流稳压电源