线性集成稳压器及应用线 三端固定集成稳压器 1.三端固定集成稳压器的特点 三端固定集成稳压器包含7800和7900两大系列,7800系列是三端固定正输出稳压器, 7900系列是三端固定负输出稳压器。它们的最大特点是稳压性能好,外围元件简单,安装调试方便,价格低,现在已经成为集成稳压器的主流产品。7800系列按输出电压分有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等品种;按输出电流的大小分有0.1A、0.5A、1.5A、3A、5A、10A等产品;具体型号及电流的大小见表3-6。例如型号为7805的三端集...
线 三端固定集成稳压器 1.三端固定集成稳压器的特点 三端固定集成稳压器包含7800和7900两大系列,7800系列是三端固定正输出稳压器, 7900系列是三端固定负输出稳压器。它们的最大特点是稳压性能好,外围元件简单,安装调试方便,价格低,现在已经成为集成稳压器的主流产品。7800系列按输出电压分有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等品种;按输出电流的大小分有0.1A、0.5A、1.5A、3A、5A、10A等产品;具体型号及电流的大小见表3-6。例如型号为7805的三端集成稳压器,表示输出电压为5V,输出电流可达1.5A。注意所标注的输出电流是要求稳压器在加入足够大的散热器条件下得到的。同理7900系列的三端稳压器也有-5V~-24V七种输出电压,输出电流有0.1A、0.5A、1.5A三种
,具体型号见表3-7。 表3-6 CW7800系列稳压器规格 表3-7 CW7900系列稳压器规格 7800系列属于正压输出,即输出端对公共端的电压为正。根据集成稳压器本身功耗的大小,其封装形式分为TO-220塑料封装和TO-3金属壳封装,二者的最大功耗分别为10W 和20W(加散热器)。管脚排列如图3.4.1(a)所示。U I为输入端,U O为输出端,GND是公共端(地)。三者的电位分布如下:U I
U O
U GND(0V)。最小输入—输出电压差为2V,为可靠起见,一般应选4~6V。最高输入电压为35V。 7900系列属于负电压输出,输出端对公共端呈负电压。7900与7800的外形相同,但管脚排列顺序不同,如图3.4.1(b)所示。7900的电位分布为:U GND(0V)
-U O
-U I。另外在使用7800与7900时要注意,采用TO-3封装的7800系列集成电路,其金属外壳为地端;而同样封装的7900系列的稳压器,金属外壳是负电压输入端。因此,在由二者构成多路稳压电源时若将7800的外壳接印刷电路板的公共地,7900的外壳及散热器就必须与印刷电路板 的公共地绝缘,否则会造成电源短路。 CW78?á?áCW79?á?á ê?è?ê?è? μ?μ? ê?3?ê?3? (a)(b) 图3.4.1 三端固定输出集成稳压器管脚排列图 2.应用中的几个注意问题 (1)改善稳压器工作稳定性和瞬变响应的措施 三端固定集成稳压器的典型应用电路如图3.4.2所示。图3.4.2(a)适合7800系列,U I、U O均是正值;图3.4.2(b)适合7900系列,U I、U O均是负值;其中U I是整流滤波电路的输出电压。在靠近三端集成稳压器输入、输出端处,一般要接入C1=0.33μF和C2=0.1μF电容,其目的是使稳压器在整个输入电压和输出电流变化范围内,提高其工作稳定性和改善瞬变响应。为了获得最佳的效果,电容器应选用频率特性好的陶瓷电容或胆电容为宜。另外为了进一步减小输出电压的纹波,一般在集成稳压器的输出端并入一几百μF的电解电容。 D D (b) (a) 图3.4.2 集成三端稳压器的典型应用 (a) CW7800系列稳压器的典型应用 (b) CW7900系列稳压器的典型应用 (2)确保不毁坏器件的措施 三端固定集成稳压器内部具有完善的保护电路,一旦输出发生过载或短路,可自动限制器件内部的结温不超过额定值。但若器件使用条件超出其规定的最大限制范围或应用电路设计处理不当,也是要损坏器件的。例如当输出端接比较大电容时(C O
25μF),一旦稳压器的输入端出现短路,输出端电容器上储存的电荷将通过集成稳压器内部调整管的发射极—基极PN结泄放电荷,因大容量电容器释放能量比较大,故也会造成集成稳压器坏。为防止这一点,一般在稳压器的输入和输出之间跨接一个二极管(见图3.4.2),稳压器正常工作时,该二极管处于截止状态,当输入端突然短路时,二极管为输出电容器C O提供泄放通路。 (3)稳压器输入电压值的确定 集成稳压器的输入电压虽然受到最大输入电压的限制,但为了使稳压器工作在最佳状态及获得理想的稳压指标,该输入电压也有最小值的要求。输入电压U I的确定,应考虑如下因素:稳压器输出电压U O;稳压器输入和输出之间的最小压差(U I-U O)min;稳压器输入电 压的纹波电压U RIP ,一般取U O 、(U I -U O )min 之和的10%;电网电压的波动引起的输入电压的变化I U ?,一般取U O 、(U I -U O )min 、U RIP 之和的10%。对于集成三端稳压器,V U U 10~2)(O I =-具有较好的稳压输出特性。例如对于输出为5V 的集成稳压器,其最小 输出电压U I 为: ) (V 5.877.07.025)(I RIP min 0I 0Imin ≈+++=?++-+=U U U U U U 3.4.2 三端可调集成稳压器 三端固定输出集成稳压器大多数都用在固定输出
电压值的稳压电源中。虽然通过外接电路元件,也可构成多种形式的可调稳压电源,但稳压性能指标有所降低。集成三端可调稳压器的出现,可以弥补三端固定集成稳压器的不足。它不仅保留了固定输出稳压器的优点,而且在性能指标上有很大的提高。它分为CW317(正电压输出)和CW337(负电压输出)两大系列,每个系列又有100mA 、0.5A 、1.5A 、3A …等品种,应用十分方便。就CW317系列与CW7800系列新产品相比,在同样的使用条件下,静态工作电流I Q 从几十mA 下降到50μA ,电压调整率S V 由0.1%/V 达到0.02%/V ,电流调整率S I 从0.8%提高到0.1%。三端可调集成稳压器的产品分类见表3-8所示。 CW317系列、CW337系列集成稳压器的管脚排列及封装型式见图3.4.3所示。 表3-8 三端可调集成稳压器规格 (a) (b) 图3.4.3 三端可调集成稳压器管脚排列图 (a) TO-220封装 (b) TO-3封装 CW317、CW337系列三端可调稳压器使用十分便捷,只要在输出端上外接两个电阻,就可以获得所要求的输出电压值。它们的标准应用电路如图 3.4.4所示,其中图 3.4.4(a)是CW317系列正电压输出的标准电路;图3.4.4(b)是CW337系列负电压输出的标准电路。 (a)(b) 图3.4.4 三端可调集成稳压器的典型应用 (a) CW317系列三端可调稳压器典型应用电路 (b) CW337系列三端可调稳压器典型应用电路 在图3.4.4(a)电路中,输出电压的表达式为: )1(25.11050)1(25.11 226120R R R R R U +?≈??++?=- 式中第二项是CW317的调整端流出的电流在电阻R 2上产生的压降。由于电流非常小(仅为50μA ),故第二项可忽略不计。 在空载情况下,为了给CW317的内部电路提供回路,并保证输出电压的稳定,电阻R 1 不能选的过大,一般选择R 1=100~120Ω。调整端上对地的电容器C 2用于旁路电阻R 2上的纹波电压,改善稳压器输出的纹波抑制特性。一般C 2的取值在10μF 左右。 3.4.3 集成稳压器典型应用实例 1.正、负对称固定输出的稳压电源 利用CW7815和CW7915集成稳压器,可以十分便捷地组成±15V 输出、电流1.5A 的稳压电源,其电路如图3.4.5所示。该电源仅用了一组整流电路,节约了成本。 图3.4.5 正、负对称固定输出的稳压电源 2.从零伏开始连续可调的稳压电源 由于CW 317集成稳压器的基准电压是1.25V ,且该电压在输出端和调整端之间,使得图3.4.4所示的稳压电源输出只能从1.25V 向上调起。如果实现从0V 起调的稳压电源,可采用图3.4.6所示的电路。电路中的R 2不是直接接到0V 上,而是接在稳压管D Z 的阳极上,若稳压管的稳压值取1.25V ,则调节R 2,该电路的输出电压可从0V 起调。稳压管D Z 也可用两只串联二极管代替。电阻R 3起限流作用。 1K ìF 图3.4.6 从0V 起调的稳压电源 3.跟踪式稳压电源 在有些情况下,有时要求某一电源能自动跟踪另一电源电压的变化而变化。利用两只CW317集成稳压器组成的跟踪式稳压电源如图3.4.7所示。第一级集成稳压器IC 1的调整端通过电阻R 2接到第二只集成稳压器IC 2的输出端,这就限定了IC 2 集成稳压器的输入—输出电压差。该电压差为: R2 图3.4.7 跟踪式稳压电源 )1(25.11 2 O2O12R R U U U d + =-= 在图给定的参数下,U d2=5V 。第二级集成稳压器的输出电压为: )1(25.13 4 O2R R U + = 故第一级集成稳压器的输出电压为 )1(25.153 4 O2d2O1R R U U U + +=+= 可见在调节电阻R 4改变第二级输出电压U O2时,第一级输出电压U O1自动跟踪U O2电压变化。 4.恒流源电路 用三端固定输出集成稳压器组成的恒流源电路如图 3.4.8所示。此时三端集成稳压器CW7805工作于悬浮状态,接在CW7805输出端和公共端之间的电阻R 决定了恒流源的输出电流I 0。从图中知,流过电阻R 的电流为: R R V I R 5==?? 流过负载R L 的电流为: Q Q R I R I I I +=+=50 其中I Q 为集成稳压器的静态工作电流。当电阻R 较小,I R 较大的情况下,I Q 的影响可忽略不计。可见,调节电阻R 的大小,能改变恒流源电流的大小。 图3.4.8 恒流源电路之一 用三端可调集成稳压器CW317组成的恒流源电路如图3.4.9所示。由于集成可调稳压器CW317的调整端电流非常小,仅有50μA 左右,并且调整端电流又极其稳定。故该恒流源的电流恒定性及效率均比较高。该恒流源电路的输出电流为: R I 25.10= RL 图3.4.9 恒流源电路之二 若将电阻R 用电位器代替,便可得到输出电流可调的恒流源。该恒流源的最小输出电流应大于5mA ,恒流源的最大输出电流将受到CW317最大输出电流的限制。
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