集成穩(wěn)壓器實用技術(shù)

摘要：近幾年，隨著集成電路工藝的迅速發(fā)展，集成穩(wěn)壓器的發(fā)展也隨之加快，使得電源技術(shù)的設(shè)計技術(shù)飛速發(fā)展，因而集成穩(wěn)壓器獲得了廣泛使用。文中介紹了幾種常用的集成穩(wěn)壓器較實用的應(yīng)用方法，并對其器件的選擇和設(shè)計中應(yīng)注意的問題做了詳細(xì)的描述。

關(guān)鍵詞：集成穩(wěn)壓器 電壓源 可調(diào)輸出

目前，集成穩(wěn)壓器已發(fā)展到幾百個品種，類型也很多。依照其不同的分類方式，按結(jié)構(gòu)形式可分為串聯(lián)型、并聯(lián)型和開關(guān)型；按輸出電壓類型可分為固定式和可調(diào)式；按管腳的連接方式可分三端式集成穩(wěn)壓器和多端式穩(wěn)壓器；按制造工藝可分為半導(dǎo)體集成穩(wěn)壓器、薄膜混合集成穩(wěn)壓器和存膜混合集成穩(wěn)壓器；按電路的工作方式可分為線性集成穩(wěn)壓器和開關(guān)集成穩(wěn)壓器。

1 常用集成穩(wěn)壓器

1.1 多端可調(diào)試集成穩(wěn)壓器

這種穩(wěn)壓器的取樣電阻和保護(hù)電路的元件需要外接，而且外接端比較多，適用于不同用法的場合。它的輸出電壓可滿足不同輸出電壓的要求。目前內(nèi)生產(chǎn)的大多屬這類產(chǎn)品。

1.2 三端式集成穩(wěn)壓器

這類穩(wěn)壓器有輸入、輸出、公共接地端（或調(diào)整端）三個接線端子，并有固定式和可調(diào)式二種類型。此外又分為正電壓和負(fù)電壓輸出型。如CW7800系列為三端固定正電壓輸出集成穩(wěn)壓器，其輸出電壓有5、6、9、12、15、18、24V共7個檔次，該系列產(chǎn)品的最大輸出電流可達(dá)1.5A。同類型的產(chǎn)品還有CW78M00和CW78L00系列。另外，CW7900（CW79M00、CW79L00）系列為二端式固定負(fù)電壓輸出集成穩(wěn)壓器，其輸出電壓系列值和輸出電流與CW7800（CW78M00、CW79L00）系列相同。這類產(chǎn)品具有使用方便、性能穩(wěn)定、價格低廉等優(yōu)點，因而得到了廣泛的應(yīng)用，已基本上取代了由分立元件組成的穩(wěn)壓電路。

CW117系列（有CW117、CW217、CW317）為三端可調(diào)式正電壓輸出集成穩(wěn)壓器，而CW137（有CW137、CW237、CW337）為三端可調(diào)式負(fù)電壓輸出集成穩(wěn)壓器。這類集成穩(wěn)壓器的電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率指標(biāo)均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓器，且同樣具有過熱、限流和安全工作區(qū)保護(hù)功能。其主要性能如下：

●輸出電壓可調(diào)范圍：1.2～37V；

●最大輸出電流：1.5A；

●電壓調(diào)整率：0.01%/V；

●負(fù)載調(diào)整率：0.1%；

●輸出與輸入電壓差允許范圍：3～40V。

1.3 跟蹤式集成穩(wěn)壓器（正負(fù)電壓集成穩(wěn)壓器）

有許多電路中要用到正負(fù)電源（如運算放大器），通常要用一個正電壓穩(wěn)壓器和一個負(fù)電壓穩(wěn)壓器來構(gòu)成，而用跟蹤式集成穩(wěn)壓器來構(gòu)成正負(fù)電源則效果更為理想，因為跟蹤式穩(wěn)壓器不但可以保證正負(fù)輸出電壓始終處于平衡，其中點始終為地電位，而且具自動跟蹤能力。

2 應(yīng)用

2.1 固定輸出電壓源

利用三端固定式輸出集成穩(wěn)壓器可以方便地構(gòu)成固定輸出的穩(wěn)壓電源?？筛鶕?jù)所需輸出固定電壓值和最大輸出電流的大小來確定穩(wěn)壓器型號。如，需輸出電壓15V、最大輸出電流為1A的穩(wěn)壓電源，可選用CW7815型號器件。

固定正電壓輸出穩(wěn)壓電源的設(shè)計電路如圖1所示。圖中UI是經(jīng)整流濾波后得到直流輸入電壓、U0是穩(wěn)壓電源的輸出電壓。為了改善紋波電壓和抑制輸入的瞬時過電壓，在輸入端接入電容CI，一般CI的容量為0.33μF。同時，在輸出端接電容C0以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，C0的容量一般為0.1μF。為了減小輸出紋波電壓，可在輸出端聯(lián)一只大容量電解電容，這樣一旦輸入端出現(xiàn)短路，集成穩(wěn)壓器內(nèi)部電路調(diào)整管可以及時泄放。為了防止其損壞，應(yīng)在輸入與輸出之間跨接一個二極管，以為輸出端電容的泄放提供了一個分流通路，這樣可有效地保護(hù)集成穩(wěn)壓器內(nèi)部的調(diào)整管。

如果需要輸出負(fù)電壓，只要將圖1中CW7800換成CW7900即可，注意電源極性便可以得到負(fù)電壓電源。用CW7800和CW7900系列還可組成正負(fù)對稱輸出的穩(wěn)壓電源。

2.2 擴(kuò)大輸出電流電壓源

三端式集成穩(wěn)壓器的輸出電流都有一定的限制（如1.5A、0.5A、或0.1A等），如果希望擴(kuò)大輸出電流，可以通過外接大功率三極管的方法來實現(xiàn)，其電路接法如圖2所示。

圖2中的RS、VT2為短路保護(hù)環(huán)節(jié)。正常負(fù)載下，Ic1Rs小于VT2的導(dǎo)通電壓，VT2截止。此時I0=I0xx+Ic1，當(dāng)過載或短路時，Ic1Rs值大于VT2的導(dǎo)通電壓，VT2導(dǎo)通，UCE2=Ic1Rs+UBE1，當(dāng)IC1增大時，UBE2減小致使UBE1減小，從而限制了T1管的電流而起到過流保護(hù)作用。由于電路要用外接三極管擴(kuò)流方式，故對集成穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓精度有一定影響，使用中應(yīng)注意。

2.3 提高輸出電壓電壓源

如果實際工作中要求得到更高的輸出電壓，也可以在原有三端固定集成穩(wěn)壓器輸出電壓的基礎(chǔ)上加以提高，電路如圖3（a）(b)所示。

圖3（a）電路利用穩(wěn)壓管VDZ來提高輸出電壓，（輸出端的二極管VD是保護(hù)二極管）其輸出電壓為U0=U0'+Uz。

圖3（b）電路利用電阻來提升輸出電壓，其輸出電壓為U0=(1+R2/R1)U0'

上述兩種提高輸出電壓的電路都比較簡單，但穩(wěn)壓性能可能會有所下降。

2.4 可調(diào)輸出電壓源

a.固定集成穩(wěn)壓器組成的可調(diào)電源

三端固定輸出電壓集成穩(wěn)壓器的輸出電壓通常不是可改變的，但在特定情況下，可以通過外接電路來改變輸出電壓值，其具體電路旭圖4所示。其輸出電壓為：

U0=U0' ×R3/(R3+R4) ×(1+R2/R1)

若圖中電阻R1+R2=R3+R4，且R3=1kΩ,R4=9kΩ，則U0=(R3/R1)×U0'

當(dāng)R2=0時，電路輸出電壓可從0.1U0'起調(diào)，起調(diào)電壓越小，則輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍就越大。

b.可調(diào)集成穩(wěn)壓器組成的可調(diào)電源

可調(diào)集成穩(wěn)壓器組成的可調(diào)穩(wěn)壓電路如圖5所示，為保證穩(wěn)壓器在空載時也能正常工作，流過電流R1的電流不能太小。一般取IR1=5～10mA，故R1應(yīng)取120～240Ω，由圖可知，其輸出電壓為

U0=UREF(1+RW/R1)+IARW

其UREF為輸出端（3）與調(diào)整端（2）之間的基準(zhǔn)電壓（UREF=1.25V），IA表示從調(diào)整流出的電流（IA=50μA）。調(diào)節(jié)RW可改變輸出電壓的大小。電路中的電容C1可用來提高紋波抑制比，VD1，VD2起保護(hù)作用。

3 集成穩(wěn)壓器的選擇

在選擇集成穩(wěn)壓器時，應(yīng)兼顧其性能、使用和價格等幾個方面的因素。目前市場上的集成穩(wěn)壓器有三端固定輸出電壓式、三端可調(diào)輸出電壓式、多端可調(diào)輸出電壓式和開關(guān)式四種類型。

在要求輸出電壓是固定的標(biāo)準(zhǔn)系列值且技術(shù)性能要求不高的情況下，可選擇三端固定輸出電壓式集成穩(wěn)壓器，正輸出電壓應(yīng)選擇CW7800系列，負(fù)輸出電壓可選擇CW7900系列。由于三端固定集成穩(wěn)壓器使用簡單，不需要做任何調(diào)整且價格較低，所以應(yīng)用范圍比較廣泛。

在要求穩(wěn)壓精度較高且輸出電壓能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時，可選擇三端可調(diào)輸出電壓式集成穩(wěn)壓器，這種穩(wěn)壓器也有正和負(fù)輸出電壓及輸出電流大小之分，選用時應(yīng)注意各系列集成穩(wěn)壓器的電參數(shù)特性。

對于多端可調(diào)輸出電壓式集成穩(wěn)壓器，例如五端型可調(diào)集成穩(wěn)壓器，因為它有特殊的限流功能，因而可利用它來組成具有控制功能的穩(wěn)壓源和穩(wěn)流源，這是一種性能較高而價格又比較便宜的集成穩(wěn)壓器。

單片開關(guān)式集成穩(wěn)壓器的一個重要優(yōu)點是具有較高的電源利用率，目前國內(nèi)生產(chǎn)的CW1524、CW2524、CW3524系列是集成脈寬調(diào)制型穩(wěn)壓器，利用它可以組成開關(guān)型穩(wěn)壓電源。

4 使用時的注意事項

集成穩(wěn)壓器已在電源得到廣泛使用，為了更好地發(fā)揮它的優(yōu)勢，使用時應(yīng)注意以下幾個問題：

第一：不要接錯引腳線。對于多端穩(wěn)壓器，接錯引線會造成永欠性損壞；對于三端穩(wěn)壓器；若輸入和輸出接反，當(dāng)兩端電壓超過7伏時，也有可能使穩(wěn)壓器損壞。

第二：輸入電壓U1不能過低或過高。過低穩(wěn)壓器性能會降低同，紋波增大；而過高容易造成集成穩(wěn)壓器的損壞。

第三：功耗不要超過額定值，對于多端可穩(wěn)壓器來說，當(dāng)輸出電壓調(diào)到較低時，可以防止調(diào)整管上的壓降過大而超過額定功耗，因此在輸出低電壓時最好同時降低其輸入電壓。

第四：為確保安全使用，應(yīng)加接防止瞬時過電壓、輸入端短路、負(fù)載短路的保護(hù)電路，大電流穩(wěn)壓器要注意縮短連接線和安裝足夠的散熱設(shè)備。

5 小結(jié)

采用集成穩(wěn)壓器，可以簡化電源電路，提高產(chǎn)生的性能。只要選擇適當(dāng)?shù)募煞€(wěn)壓器，并注意使用方法，便可組成滿足各種要求的實用電路。由此可見，集成穩(wěn)壓器在電源中的使用將會越來越廣泛。