巧用固定三端集成稳压器

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三端集成稳压器是目前性能比较优良的集成稳压器件,它具有电性能指标高、外围电路简单、保护机构完善等特点。

三端集成稳压器分固定输出和可变输出两种。前一种稳压器价格低廉,但输出电压为固定形式。例如7800系列就是一种固定输出正电压的集成稳压器,图1为它的外形及管脚排列图。7900系列也是固定输出的集成稳压器,不过它输出的是负电压,图2为它的外形及管脚排列图。以上两种系列均在5V~24V范围内有7种不同的输出电压档次,可以输出1.5A的电流。在三端固定式集成稳压器的型号中,最末两位数字表示稳压器的输出电压值,例如CW7805型稳压器的输出电压为+5V。同型号三端稳压器之间可直接相互代换,如CW7805可直接代换SW7805、μA7805、LM7805等。本文就如何对固定输出的三端集成稳压器进行灵活运用,扩展它的用途做一些简单的介绍。

图1
图1 🔍原图 (709×654)

一、改变输出电压极性的方法

图2
图2 🔍原图 (853×223)

图3为两种稳压器的典型应用电路。其中输入端电容C\(_{i}\)用来旁路高频干扰脉冲,输出端电容Co起改善瞬态响应特性,减小高频输出阻抗的作用。

在实际使用中可以用输出正电压的三端稳压器输出负电压。电路见图4(a),将原输出端接地,原接地端的电位将下降,成为负电压输出端。同样方法也可以使输出负电压的稳压器输出正电压,如图4(b)所示。如需要同时输出正、负电压时,可选用正、负两块稳压器,按图5方法连接。

图3
图3 🔍原图 (853×267)
图4
图4 🔍原图 (570×252)

二、输出电压可调的稳压电源

图5
图5 🔍原图 (667×377)

图6为固定式三端稳压器构成的5~15V连续可调电源,输出电流1A。由图可见,流过电位器R\(_{w}\)的电流为(Uxx/R+I\(_{d}\)),则整个稳压电源的输出电压Uo为:U\(_{o}\)=Uxx+(U\(_{xx}\)/R+Id)R\(_{w}\)(图中Uxx=5V)。因此,只要改变RW值,输出电压U\(_{o}\)就化成为连续可调的了。当Rw=0时,U\(_{o}\)=Uxx;当R\(_{w}\)增加时,Uo也相应增加。

该电路需要输出更高的电压时,可进一步增加输入电压,一般应保持输入电压高于输出电压3~5V。如要求输出5~20V,输入电压要增加到23~25V为宜。

如换用其它型号的稳压器,如CW7809,那么调压范围将改为9~15V,其它型号以此类推。

图6电路的最低输出电压是5V,若RW下端不 接地,将它的电位降低到-5V以下时,就能实现输出电压从零起调。这时需接一组负的小电流辅助电源,便构成图7所示的0~15V连续可调的稳压电源。图7中,2DW7和R\(_{3}\)提供了负的基准电压(-6V左右),与上部正电压串联相加后输出,也调节电位器Rw为零时,U\(_{o}\)会出现负值,即5+(-6)=-1(伏)。但由于此时稳压器呈现较大的内阻,不能带负载。选用5V稳压管便不会有负压输出。

图6
图6 🔍原图 (704×431)

以上两种可调电源经实验,当输出电流1.5A时,输出电压由空载时的15V下降到14.7V,完全可以满足一般使用要求。

需要指出的是,输入电压变化时对I\(_{d}\)有一定影响,而Id的变化将使输出电压发生变化。实际中这种影响不太严重,如果要求比较精确的稳压,可参照图8加以改进。

图7
图7 🔍原图 (564×421)

图8中BG\(_{1}\)作为电压跟随器,因电压跟随器输入阻抗高,输出阻抗低,从而克服了稳压器受Id变化的影响,输出电压U\(_{o}\)为:Uo=U\(_{xx}\)+UBE+\(\frac{U}{_{xx}}\)R·Rw。式中U\(_{BE}\)是BG1管的发射结电压,容易受温度影响而变化,为此电路中用BG\(_{2}\)接成二极管,对BG1进行温度补偿,以保证输出电压的稳定,Uxx是集成稳压器的输出电压值,U\(_{xx}\);R是通过R的电流,也近似是通过Rw的电流,\(\frac{U}{_{xx}}\)R·Rw便是R\(_{w}\)两端的电压。需要进一步提高精度,也可以用运算放大器作为电压跟随器。

三、扩展输出电流的方法

电路中需要输出的电流超过集成稳压器额定输出电流时,可采用外接大功率管的办法来扩展电流。图9是利用外接PNP大功率管的方法来扩展输出电流。其中R\(_{1}\)是BG1的偏置电阻,为BG\(_{1}\)提供导通时所需的外接偏压。图10是具有保护功能的扩流电路。在图9的基础上增加了一支二极管D与R1并联,使外接调整管BG\(_{1}\)的发射结电压不超过0.7V。R2为保护电阻,当输出电流超过额定值时,R\(_{2}\)上压降增大,使BG1的U\(_{be}\)减小,BG1处于减流或不导通状态。BG\(_{1}\)选PNP硅低频大功率管3CD6即可。

图8
图8 🔍原图 (550×307)
图9
图9 🔍原图 (600×305)

经实验,在使用中也可以将稳压器直接并联运用。如图11所示,电路中各稳压器的输出端分别串联一小电阻以达到均分电流的作用。但串联电阻后增加了电源的内阻,此电路适用于对固定负载供电的电源中。应注意并联运用的两集成稳压器参数要一致。

图10
图10 🔍原图 (565×329)

四、集成稳压器恒流电源

图11
图11 🔍原图 (596×272)

固定三端稳压器可以作成各种恒流电源。如图12所示,其输出电流I\(_{o}\)=Uxx/R+I\(_{d}\),图中负载与电源接地端串联后接稳压器地端,当负载电阻变化时,将引起负载两端电压的变化,而这种变化只会影响加在稳压器两端的输入电压,在允许范围内变化时,输出电压Uxx稳定不变,输出电流也恒定不变。改变R的阻值,可改变输出电流,当R较小时,输出电流较大,可忽略I\(_{d}\)。一般Io>5I\(_{d}\)为宜,否则Id的变化将影响恒流特性。

图12
图12 🔍原图 (824×353)

图13中,K为1×4单刀开关,用以选择不同的输出电流。本充电器适用于6V以下的各种可充电电池及干电池进行恒流充电。开关K的接点应能承受1A以上的电流,也可将K改为插头、插座进行变换。电路中R\(_{1}\)的实际功率为5W,选择时要留有2~3倍的余量,并注意散热。从电路中可以看出,当输出端不慎短路时,不会损坏机内任何元器件。

五、使用注意事项

1.使用固定式三端集成稳压器时,管脚不能接错,公共端不得悬空。本文图中所标的引脚数均为F-2型封装的,如用塑封器件,引脚不同。

2.当稳压器输出端使用大电容,且输出电压高于6V时,应如图14那样在输入、输出端跨接保护二极管,以防输入端短路时,输出电容通过稳压器进行放电使稳压器损坏。

图13
图13 🔍原图 (433×274)

3.目前三端式大功率稳压器一般采用塑封S-7型和金属封F-2型。加散热器时耗散功率可达7.5~15W。

4.一段固定式集成稳压器的最大输入电压在35~40V之间。在使用时,整流电路输出电压的峰值不得超过此值。(张军)