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集成稳压电源
第7章集成稳压电源
7.1线性集成稳压器的基本结构与参数
线性集成稳压器的基本结构
1、线性集成稳压
主要由基准电压、比较放大器、取样电路和调整电路、启动电路和保护电路等几部分组成。
2、在串联型稳压电源中，流过调整管的电流基本等于输出的负载电流，当负载电流较大时，要求调整管有足够大的基极电流。
为了减少推动调整管的控制电流，可采用复合调整管。
3、一个良好的基准电压电路不仅要求它所提供的电压不随输入电压和输出电流而变化，同时还要求它的温度特性好。
4、在集成电路设计中，除了将基准电压部分的元件置于远离功率管的地方外，还将各元件尽量靠近，使它们接近等温区。
而且在电路选择上，具有零温度系数的基准电压是确保集成稳压器的高精度等特性的必要条件。
5、为了提高稳压电路性能，比较放大器应具有较高的增益和温度稳定性。
为了减少输出电压温度漂移，在单片集成稳压器中常采用差分放大器，同时采用恒流源做动态负载来提高放大器的增益。
恒流源动态负载的优点是，除了能在不必使用辅助电源的情况下获得比采用欧姆电阻高得多的电压增益外，还能充分发挥集成电路的长处；同时，用输入电压作放大器电源时，恒流源在输入与输出之间还能起隔离作用。
6、单片式集成稳压器中，使用许多恒流源电路，如驱动基准电压源的恒流源、比较放大器的恒流源，以及比较放大器负载的恒流源。
这些恒流源电路不能够自行导通，在启动时还要向这些恒流源注入基级电流使其导通，以保证电路能够正常工作。
常用的电路一种是用FET启动，另一种是用二极管式或晶体管式隔离启动。
7、对调整管一般都要求有较好的过流、过压、过热等保护。
集成稳压器的参数
1.电压调整率Sv
它是表示当输出电流（负载）和环境温度保持不变时，由于输入电压的变化所引起的输出电压的相对变化量。
也就是指，在负载不变情况下，单位输出电压和输入电压相对变化的百分比。
电压调整率有时也用在某一输入电压变化范围内的输出电压变化量表示。
该参数表征了稳压器在输入电压变化时稳定输出电压的能力。
2.电流调整率SI 1
它是指当输入电压和环境温度保持不变时，由于输出电流的变化所引起的输出电压的相对变化量。
电流调整率有时也用负载电流变化时输出电压变化量表示。
该参数也表示稳压器负载调整能力。
3.输出阻抗Zo
它是在规定的输入电压UI和输出电流Io的条件下，在输出端上所测得的交流电压U与交流电流I之比，即Zo=U/I。
4.输出电压长期稳定性ST
它是当输入电压、输出电流及环境温度保持不变时，在规定的时间内稳压器输出电压的最大相对变化量。
通常用×10-6/Δt表示，Δt为时间变化范围。
5.输出电压温漂SP
它是在规定温度范围内，当输入电压和输出电流保持不变时，由温度的变化所引起的每单位的变化率。
该参数表示稳压器输出电压的温度稳定性。
6.纹波抑制比SRR
它是当输入和输出条件保持不变时，输入的纹波电压峰-峰值与输出的纹波电压峰-峰值之比。
该参数表示稳压器对输入端所引入的纹波电压的抑制能力。
7.最大输入电压UIMAX
最大输入电压是指稳压器安全工作时允许外加的最大电压。
它主要决定于稳压器中有关的晶体管的击穿电压。
8.最小输入输出电压差（UIUo）
最小输入输出电压差是指使稳压器能正常工作的输入电压与输出电压之间的最小电压差值。
对于串联调整稳压器，它就是调整元件上的最小电压差。
这和调整管的饱和压降等有关，通常为1.5～5V。
为确保输出电压的稳定性，有时该数值还高。
9.输出电压Uo
输出电压是指稳压器的参数符合规定指标时的输出电压。
对于固定输出稳压器，它是常数；
对于可调式输出稳压器，表示用户可通过选择取样电阻而获得的输出电压范围。
其最小值受到参考电压UREF限制，最大电压则由最大输入电压和最小输入输出电压差决定。
10.最大输出电流Io
稳压器尚能保持输出电压不变的最大输出电流。
一般也认为它是稳压器的安全电流。
11.稳压器最大功耗PM
稳压器的功耗由稳压器内部电路的静态功耗和调整元件上的功耗两部分组成，对于大功率稳压器，功耗主要决定于调整管的功耗。
稳压器允许功耗与调整管结构、稳压器封装及散热等情况有关。
集成稳压器的分类及使用注意事项
集成稳压器按出线端子多少和使用情况大致可分为三端固定式、三端可调式、多端可调式及单片开关式等几种。
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三端固定式集成稳压器是将取样电阻、补偿电容、保护电路、大功率调整管等都集成在同一芯片上，使整个集成电路块只有输入、输出和公共三个引出端，使用非常方便，因此获得广泛应用。
它的缺点是输出电压固定，所以必须生产各种输出电压、电流规格的系列产品，代表产品是78XX和79XX。
三端可调式集成稳压器只需外接两只电阻即可获得各种输出电压。
代表产品有LM317/LM337等。
多端可调式集成稳压器是早期集成稳压器产品，其输出功率小，引出端多，使用不太方便，但精度高，价格便宜。
开关式集成稳压电源是最近几年发展的一种稳压电源，其效率特别高。
它的工作原理与上面三种类型稳压器不同，是由直流变交流（高频）再变直流的变换器。
通常有脉冲宽度调制和脉冲频率调制两种，输出电压是可调的。
以AN5900、TL494、HA17524等为代表，目前广泛应用在微机、电视机和测量仪器等设备中。
集成稳压器使用时应注意以下5点：
1.集成稳压器电路品种很多，从调整方式上有线性的和开关式的；从输出方式上有固定和可调式的。
因三端稳压器优点比较明显，使用操作都比较方便，选用时应优先考虑。
2.在接入电路之前，一定要分清引脚及其作用，避免接错时损坏集成块。
输出电压大于6V的三端集成稳压器的输入、输出端需接保护二极管，可防止输入电压突然降低时，输出电容对输出端放电引起三端集成稳压器的损坏。
3.为确保输出电压的稳定性，应保证最小输入输出压差。
如三端集成稳压器的最小压差约2V，一般使用时压差应保持在3V以上。
同时又要注意最大输入输出压差范围不超出规定范围。
4.为了扩大输出电流，三端集成稳压器允许并联使用。
5.使用时，要焊接牢固可靠。
对要求加散热装置的，必须加装符合要求尺寸的散热装置。
7.2三端集成稳压器
三端固定输出集成稳压器的特点
1.78XX/79XX系列的特点
三端固定输出集成稳压器，
是一种串联调整式稳压器。
它将全部电路集成在单块硅片上，整个集成稳压电路只有输入、输出和公共三个引出端，使用非常方便。
典型产品有78XX正电压输出系列和79XX负电压输出系列。
型号XX表示集成稳压器的输出电压的数值，以V为单位。
每类稳压器电路输出电压有5V、6V、7V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V等多档。
中间的字母通常表示电流等级输出电流一般分为三个等级
100mA（78LXX/79LXX）、500mA（78MXX/79MXX）、1.5A（78XX/79XX）。
后缀英文字母表示输出电压容差与封装形式等。
内部电路由恒流源、基准电压源、取样电阻、比较放大、调整管、保护电路、温度补偿电路等组成。
输出电压值取决于内部取样电阻的数值。
，最大输出电压为40V。
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典型应用电路
⑴一般应用电路
输入电压的选择是：
UIMAX>UI>Uo+2V
式中，UIMAX为产品允许的最大输入电压；Uo为输出电压；2V为最小输入输出电压差。
电路中的外接二极管VD起输出短路保护作用。
若输入端短路时使Co通过二极管放电，以便保护集成稳压器内部调整管。
⑵提高输出电压的电路
电路中采用稳压管VDW来提高输出电压，此时输出电压为Uo=Uoo+UZ
式中，Uoo为产品输出电压，UZ为稳压二极管VDW的稳定电压。
二极管VD作输出保护，正常工作时它处于截止状态；一旦输出电压小于UZ，或对地短路时，VD将导通，使输出电流旁路，保护电源输出级不受损坏。
因为R1两端的电压为稳压器固定输出电压Uoo，R1上的电流为
而R2上的电流为I2=I1+ID式中，ID是电路的静态工作电流。
因此，输出电压为Uo=Uoo+I2R2=Uoo+（I1+ID）R2所以
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通常ID=5mA。
在R2的取值较低时，可以忽略I2R2的影响，所以
若调整R2为可变电阻，可构成可调式稳压器。
但只能获得高于额定电压的稳定电压。
其缺点是降低了稳压精度，尤其在R2较大时更为显著。
⑶扩大输出电流的电路
电路中，VT1是外接扩流功率管，它能提供的输出电流为Io1，而稳压器本身输出电流为Io0，
总的输出电流Io为
VT2和Rs组成限流保护电路。
当输出电流过大时，Rs上的压降增大，使VT2管导通，电流由此被旁路。
这时VT1管的输出电流减小，起到保护功率管VT1的作用。
C1是减小纹波电压用的电容。
电阻R为VT2管提供必要的管压降UCE。
（4）提高输入电压
电路中，R、VT1和VDW组成了一个预稳压系统。
稳压器输入端电压将被稳定在
外电路的输入电压
式中，UCE是外接VT1管的集电极到发射极的管压降。
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采用稳压管VDW加三极管VT的前向压降UBE的方法来提高稳压器的输入电压，它可将输入电压降低UZ+UBE（式中UZ为VDW的稳定电压），降压功率由VT承受。
采用电阻降压的电路，但这种方法要求稳压器能承受足够的瞬时过电压。
电路正常工作后，电阻承受降压功率。
这种电路不允许轻载或空载工作，仅适用于额定负载条件的应用。
第一级采用24V输出的稳压器7824，第二级再采用其他稳压器（如7805～7818）的电路，因7824可以承受比7805～7818高的瞬时输入电压。
（5）恒流源电路
输出电流为Io=5V/R+ID
式中，ID=1.5mA。
因此，改变R可调整输出电流的大小。
三端可调输出稳压器
1.三端可调输出稳压器的特点
三端可调稳压器的输出电压可调，稳压精度高，输出纹波小。
其一般输出电压为1.25～35V或1.25～35V连续可调。
比较典型的产品有LM317和LM337等。
其中，LM317为可调正电压输出稳压器，LM337为可调负电压输出稳压器，其外形与管脚配置如图7-2-11所示。
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（a）LM317；（b）LM337
三端输出可调稳压器的输出电压范围是1.2～37V。
每一类中按其输出电流又分为0.1A、0.5A、1A、1.5A、10A等。
例如，LM317L输出电压1.2～37V,输出电流0.1A；
LM317H输出电压1.2～37V，输出电流为0.5A；
LM317输出电压1.2～37V，输出电流为1.5A；
LM196输出电压1.25～15V，输出电流10A。
负电压输出，例如，LM337L输出电压1.2～37V，输出电流为0.1A；
LM337M输出电压1.2～37V，输出电流为0.5A；
LM337输出电压1.2～37V，输出电流为1.5A等。
典型应用电路
一般应用电路
三端可调正输出集成稳压器的一般应用电路（可调负输出稳压器也有类似电路）。
电路中，为了能使电路中偏置电流和调整管的漏电流被吸收，所以设定R1为120～240Ω。
通过R1泄放的电流为5～10mA。
输入电容CI用于抑制纹波电压。
输出电容Co用于消振，缓冲冲击性负载，保证电路工作稳定。
输出电压为Uo=1.25（1+R2/R1）+IDRP
通常ID为50μA。
7.3多端集成稳压器
μA723的基本应用
μA723是一种典型的多端集成稳压器，可以输出正电压，也可以输出
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