三端集成稳压器原理与应用② 集成稳压器的工作原理与主要参数

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本期介绍集成稳压器的工作原理和几个主要参数,掌握了这些知识,对自制稳压电源将会有帮助。

工作原理

图1是78××系列稳压器的电原理框图。由图可见,它与一般分立件组成的串联调整式稳压电源十分相似,不同的是增加了启动电路、恒流源以及保护电路。为了使稳压器能在比较大的电压变化范围内正常工作,在基准电压形成和误差放大部分设置了恒流源电路,启动电路的作用就是为恒流源建立工作点。R\(_{sc}\)是过流保护取样电阻;RA、R\(_{B}\)组成电压取样电路。实际电路是由一个电阻网络构成,在输出电压不同的稳压器中,采用不同的串、并联接法,形成不同的分压比。通过误差放大之后去控制调整管的工作状态,以形成和稳定一系列预定的输出电压,因此在图1中将RA画成可变电阻形式。

图1
图1 🔍原图 (679×435)

79××系列稳压器也是一种串联调整式稳压电源,但它的调整管处于共射工作状态,属集电极输出型稳压电路,其工作原理与78××系列类似。

图2是LM317系列可调稳压器的电原理框图。基准电压(1.25V)接在误差放大器A的同相输入端和芯片的电压调整端(Adj)之间,并由一个超级恒流源(50μA)供电。显然,如果将调整端直接接地,则输出U\(_{0}\)固定为1.25V。实际使用时,LM317采用悬浮式工作,即由外接电阻R1、R\(_{2}\)来设定输出电压。根据LM317内部电路详图,经推导计算可得出U0≈1.25(1+\(\frac{R}{_{2}}\)R1),过程从略。

图2
图2 🔍原图 (673×393)

主要参数

1.最大输入电压U\(_{imax}\)。它是指稳压器输入端允许加的最大电压。它与集成稳压器的击穿电压有关,应注意整流后的最大直流电压不能超过此值。

2.最小输入输出压差(U\(_{i}\)-U0)\(_{min}\)。其中Ui表示输入电压,U\(_{0}\)表示输出电压此参数表示能保证稳压器正常工作所要求的输入电压与输出电压的最小差值。由此参数与输出电压之和决定稳压器所需的最低输入电压值。如果输入电压过低使输入输出压差小于(Ui-U\(_{0}\))min,则稳压器输出纹波变大,稳压性能变差。

3.输出电压范围。是指稳压器参数符合指标要求时的输出电压范围。对于三端固定输出稳压器,其电压偏差范围一般为±5%;对于三端可调输出稳压器,应适当地选择外接取样电阻分压网络以建立所需的输出电压。

4.最大输出电流I\(_{0}\)max。是指稳压器能够输出的最大电流值,使用中不允许超出此值。

5.电压调整率S\(_{v}\)。反映稳压器输入电压的变化所引起输出电压的变化情况。第一种定义:Sv=△U\(_{0}\)△Ui·U\(_{0}\)·100%|△I\(_{0}\)=0。其意义是单位输出电压的输入和输出电压相对变化的百分比。第二种定义是限定输入电压Ui一个变化范围,直接将△U\(_{0}\)的数值做为Sv。两种定义方法所得出的S\(_{v}\)的量纲不同。第一种定义的单位为“百分数/V”;第二种定义的单位为“mV”。一般对于可调输出稳压器使用第一种定义方法;对于固定稳压器常使用第二种定义方法。显然,不管是那种定义的Sv,其值越小,说明稳压器性能越好。

6.电流调整率S\(_{I}\)。反映稳压器负载电流的变化所引起输出电压的变化。第一种定义:SI=△U\(_{0}\)U0·100%|\(_{△U}\)i=0,△I\(_{0}\)=常数;第二种定义:SI=△U\(_{0}\)|△U\(_{i}\)=0,△I0=常数。有时为了更直观地表达稳压器的负载能力,采用了输出电阻R\(_{0}\)这个指标,其定义如下:R0=△U\(_{0}\);△I0|\(_{△U}\)i=0。有时也称为稳压器的内阻。自然,R\(_{0}\)越小,稳压器负载能力越强。(李洪明 张惠明)