集成稳压器实用技术

广联电子

摘 要：近几年，随着集成电路工艺的迅速发展，集成稳压器的发展也随之加快，使得电源技术的设计技术飞速发展，因而集成稳压器获得了广泛使用。文中介绍了几种常用的集成稳压器较实用的应用方法，并对其器件的选择和设计中应注意的问题做了详细的描述。 关键词：集成稳压器 电压源 可调输出
    目前，集成稳压器已发展到几百个品种，类型也很多。依照其不同的分类方式，按结构形式可分为串联型、并联型和开关型；按输出电压类型可分为固定式和可调式；按管脚的连接方式可分三端式集成稳压器和多端式稳压器；按制造工艺可分为半导体集成稳压器、薄膜混合集成稳压器和存膜混合集成稳压器；按电路的工作方式可分为线性集成稳压器和开关集成稳压器。
1、常用集成稳压器
1.1 多端可调试集成稳压器

                               
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    这种稳压器的取样电阻和保护电路的元件需要外接，而且外接端比较多，适用于不同用法的场合。它的输出电压可满足不同输出电压的要求。目前内生产的大多属这类产品。
1.2 三端式集成稳压器
    这类稳压器有输入、输出、公共接地端（或调整端）三个接线端子，并有固定式和可调式二种类型。此外又分为正电压和负电压输出型。如CW7800系列为三端固定正电压输出集成稳压器，其输出电压有5、6、9、12、15、18、24V共7个档次，该系列产品的最大输出电流可达1.5A。同类型的产品还有CW78M00和CW78L00系列。另外，CW7900（CW79M00、CW79L00）系列为二端式固定负电压输出集成稳压器，其输出电压系列值和输出电流与CW7800（CW78M00、CW79L00）系列相同。这类产品具有使用方便、性能稳定、价格低廉等优点，因而得到了广泛的应用，已基本上取代了由分立元件组成的稳压电路。
    CW117系列（有CW117、CW217、CW317）为三端可调式正电压输出集成稳压器，而CW137（有CW137、CW237、CW337）为三端可调式负电压输出集成稳压器。这类集成稳压器的电压调整率和负载调整率指标均优于固定式集成稳压器，且同样具有过热、限流和安全工作区保护功能。其主要性能如下：
●输出电压可调范围：1.2～37V；
●最大输出电流：1.5A；
●电压调整率：0.01%/V；
●负载调整率：0.1%；
●输出与输入电压差允许范围：3～40V。
1.3 跟踪式集成稳压器（正负电压集成稳压器）
    有许多电路中要用到正负电源（如运算放大器），通常要用一个正电压稳压器和一个负电压稳压器来构成，而用跟踪式集成稳压器来构成正负电源则效果更为理想，因为跟踪式稳压器不但可以保证正负输出电压始终处于平衡，其中点始终为地电位，而且具自动跟踪能力。
2、应用

                               
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2.1 固定输出电压源
    利用三端固定式输出集成稳压器可以方便地构成固定输出的稳压电源。可根据所需输出固定电压值和最大输出电流的大小来确定稳压器型号。如，需输出电压15V、最大输出电流为1A的稳压电源，可选用CW7815型号器件。
    固定正电压输出稳压电源的设计电路如图1所示。图中UI是经整流滤波后得到直流输入电压、U0是稳压电源的输出电压。为了改善纹波电压和抑制输入的瞬时过电压，在输入端接入电容CI，一般CI的容量为0.33μF。同时，在输出端接电容C0以改善负载的瞬态响应，C0的容量一般为0.1μF。为了减小输出纹波电压，可在输出端联一只大容量电解电容，这样一旦输入端出现短路，集成稳压器内部电路调整管可以及时泄放。为了防止其损坏，应在输入与输出之间跨接一个二极管，以为输出端电容的泄放提供了一个分流通路，这样可有效地保护集成稳压器内部的调整管。
    如果需要输出负电压，只要将图1中CW7800换成CW7900即可，注意电源极性便可以得到负电压电源。用CW7800和CW7900系列还可组成正负对称输出的稳压电源。
2.2 扩大输出电流电压源
    三端式集成稳压器的输出电流都有一定的限制（如1.5A、0.5A、或0.1A等），如果希望扩大输出电流，可以通过外接大功率三极管的方法来实现，其电路接法如图2所示。
    图2中的RS、VT2为短路保护环节。正常负载下，Ic1Rs小于VT2的导通电压，VT2截止。此时I0=I0xx+Ic1，当过载或短路时，Ic1Rs值大于VT2的导通电压，VT2导通，UCE2=Ic1Rs+UBE1，当IC1增大时，UBE2减小致使UBE1减小，从而限制了T1管的电流而起到过流保护作用。由于电路要用外接三极管扩流方式，故对集成稳压器的稳压精度有一定影响，使用中应注意。
2.3 提高输出电压电压源
    如果实际工作中要求得到更高的输出电压，也可以在原有三端固定集成稳压器输出电压的基础上加以提高，电路如图3（a）(b)所示。
    图3（a）电路利用稳压管VDZ来提高输出电压，（输出端的二极管VD是保护二极管）其输出电压为U0=U0'+Uz。
    图3（b）电路利用电阻来提升输出电压，其输出电压为U0=(1+R2/R1)U0'
    上述两种提高输出电压的电路都比较简单，但稳压性能可能会有所下降。

                               
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2.4 可调输出电压源
a.固定集成稳压器组成的可调电源
    三端固定输出电压集成稳压器的输出电压通常不是可改变的，但在特定情况下，可以通过外接电路来改变输出电压值，其具体电路旭图4所示。其输出电压为：
    U0=U0' ×R3/(R3+R4) ×(1+R2/R1)
    若图中电阻R1+R2=R3+R4，且R3=1kΩ,R4=9kΩ，则U0=(R3/R1)×U0'
    当R2=0时，电路输出电压可从0.1U0'起调，起调电压越小，则输出电压的调节范围就越大。
b.可调集成稳压器组成的可调电源

                               
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    可调集成稳压器组成的可调稳压电路如图5所示，为保证稳压器在空载时也能正常工作，流过电流R1的电流不能太小。一般取IR1=5～10mA，故R1应取120～240Ω，由图可知，其输出电压为
    U0=UREF(1+RW/R1)+IARW
    其UREF为输出端（3）与调整端（2）之间的基准电压（UREF=1.25V），IA表示从调整流出的电流（IA=50μA）。调节RW可改变输出电压的大小。电路中的电容C1可用来提高纹波抑制比，VD1，VD2起保护作用。
3、集成稳压器的选择
    在选择集成稳压器时，应兼顾其性能、使用和价格等几个方面的因素。目前市场上的集成稳压器有三端固定输出电压式、三端可调输出电压式、多端可调输出电压式和开关式四种类型。
    在要求输出电压是固定的标准系列值且技术性能要求不高的情况下，可选择三端固定输出电压式集成稳压器，正输出电压应选择CW7800系列，负输出电压可选择CW7900系列。由于三端固定集成稳压器使用简单，不需要做任何调整且价格较低，所以应用范围比较广泛。
    在要求稳压精度较高且输出电压能在一定范围内调节时，可选择三端可调输出电压式集成稳压器，这种稳压器也有正和负输出电压及输出电流大小之分，选用时应注意各系列集成稳压器的电参数特性。
    对于多端可调输出电压式集成稳压器，例如五端型可调集成稳压器，因为它有特殊的限流功能，因而可利用它来组成具有控制功能的稳压源和稳流源，这是一种性能较高而价格又比较便宜的集成稳压器。
    单片开关式集成稳压器的一个重要优点是具有较高的电源利用率，目前国内生产的CW1524、CW2524、CW3524系列是集成脉宽调制型稳压器，利用它可以组成开关型稳压电源。
4、使用时的注意事项

                               
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    集成稳压器已在电源得到广泛使用，为了更好地发挥它的优势，使用时应注意以下几个问题：
    第一：不要接错引脚线。对于多端稳压器，接错引线会造成永欠性损坏；对于三端稳压器；若输入和输出接反，当两端电压超过7伏时，也有可能使稳压器损坏。
    第二：输入电压U1不能过低或过高。过低稳压器性能会降低同，纹波增大；而过高容易造成集成稳压器的损坏。
    第三：功耗不要超过额定值，对于多端可稳压器来说，当输出电压调到较低时，可以防止调整管上的压降过大而超过额定功耗，因此在输出低电压时最好同时降低其输入电压。
    第四：为确保安全使用，应加接防止瞬时过电压、输入端短路、负载短路的保护电路，大电流稳压器要注意缩短连接线和安装足够的散热设备。
5、小结
    采用集成稳压器，可以简化电源电路，提高产生的性能。只要选择适当的集成稳压器，并注意使用方法，便可组成满足各种要求的实用电路。由此可见，集成稳压器在电源中的使用将会越来越广泛。

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