集成稳压（精选4篇）
集成稳压 篇1
摘要：电源质量的好坏直接关系到设备的可靠性和使用寿命, 加强对直流稳压电源设计的研究, 对提高直流稳压电源的稳定性、快速性以及准确性具有重要意义。本文对集成电流稳压电源设计与调试进行了浅显的探析。
关键词：集成电流
0 引言
直流稳压电源就是能为负债提供稳定直流电源的电子装置, 一般由变压、整流、滤波和稳压组成, 有线性稳压电源和开关稳压电源之分。随着社会的发展和科技的进步, 电子设备给人们带来了极大的便利, 而每一种电子设备都需要稳定的直流电源来提供供电支持, 实现电子电路的正常运转。目前, 各种电子设备, 如计算机系统、电视机、影碟机等都是将电网的交流电源经过整流、滤波和稳压等方式来获得稳定直流电源, 实现电子设备可靠、持久运行。电源质量的好坏直接关系到设备的可靠性和使用寿命, 加强对直流稳压电源设计的研究, 对提高直流稳压电源的稳定性、快速性以及准确性具有重要意义。
1 电源系统整体概述
根据系统的功能划分, 大致可分为三个部分:机箱, 电源主电路以及电源控制电路。机箱既主要起固定和屏蔽的作用。电源主电路负责用于功率转换, 通过适当的控制电路改变输出电压, 可以转换到期望的直流输出电压。所述控制电路, 满足在主电路控制脉冲和各种保护功能的实际需要。在电源的研发过程中的对于每个部分都要进行认真的分析研究, 各部分相辅相成为统一的整体来满足设计要求。为了使集成直流稳压电源设备正常的工作发挥其最大的性能, 我们必须使每一个部分的电源, 电源的研究和设计过程中的相互协调与合作, 就必须让电源的各个组成部分相互协调、相互协作, 在电源的研制与设计过程中应对这方面的问题给予足够的重视。
2 变压
集成直流稳压电源的输出电压一般是根据仪器设备的需求而定。在变压器的选择选择上, 要遵循以下原则。首先, 在220V±15%的情况下, 实现电压可靠稳定输出, 不仅要考虑集成稳压电路最小输入输出压差, 还要考虑桥式整流电路消耗两个二极管正向导通压降;其次, 变压器保留20%以上电流余量。DC-DC变换器主要用于功率转换。变压器磁芯和绕组的全桥电路是对于三相整流电路的DC-DC转换器的输入电压的电压选择电压切换的更适当的选择, 可以得到最优的使用效率, 功率密度不断优化;另一方面, 最大反向电压不会超过输入整流滤波电路的输出电压。在导通的回路上, 需要更多的功率元件, 至少两管的压降, 因此功率损耗也大, 但因所提供的三相桥式整流器由于较高的直流电压, 所以功耗依然在可控范围内。目前, 常用的全桥式变换器有传统的硬开关式、谐振式以及移相式。
3 控制电路的实现
集成直流稳压电源系统的又一重要部分就是控制电路。为了有效地工作, DC-DC转换器控制电路需要提供适当的驱动脉冲。如果不完善的控制电路, 即使主电路设计再好, 无论怎么也无法发挥自己的功能, 比如说:如果控制电路输出的触发信号不稳定或误触发, 可能会导致开关桥直通, 引起短路, 造成元件损坏。根据电路的功能划分的控制电路的可分为几个部分:该脉冲发生器电路, 触发电路的电压反馈控制电路, 软启动电路, 保护电路, 辅助电源电路等等, 具体控制电路如图1所示。其中脉冲发生电路为核心的控制电路。所述的脉冲发生电路的电压反馈控制电路, 保护电路和一个软启动电路提供控制信号产生所需的脉冲信号, 该脉冲信号, 然后由触发电路放大来驱动元件, 从而使开关被接通或关闭。
通过检测电压的大小来对该电压反馈控制电路的输出电压进行采样, 然后通过对比得出误差信号, 反馈控制电路的误差信号来获得的控制电压, 对PI的取样电压和基准电压进行比较处理。最后, 在控制电压的反馈控制电路, 得到的脉冲发生电路, 从而调节输出脉冲的脉冲宽度, 以达到调节输出电压的目的。所述控制电路输出的PWM信号的电平的振幅和功率能力不足以驱动的高功率元件, 因此, 有必要选择适当的驱动电路。所述驱动电路的控制电路输出的PWM脉冲信号, 从功率放大和电压调整去驱动高功率开关管, 由于提供的脉冲幅度和波形的开关管的切换处理后电隔离, 直接影响到损耗, 所以应合理设计的驱动电路, 实现开关管的最佳开通与关断。
4 整流滤波回路的选择
集成直流稳压电源的另外一个重要组成部分就是整流滤波电路, 它可以增强电压、电流的稳定性程度, 并减少干扰。集成直流稳压电源存在输入和输出整流滤波电路。按技术要求电源额定工作状态:输出电压220V, 输出电流为5A, 输出功率为1.1千瓦, 属于一个大功率的电源。为了保持对称的三相交流电源, 并降低电源输入滤波电容器, 电源通常使用三相电源作为电源。因此, 测试的组合物的三相桥式整流器, 电感器和电容器的输入整流滤波电路的电源电路。常用的一个全波整流器电路的电源中高功率输出整流电路的桥式整流电路。桥式整流电路, 适用于较高电压输出的场合, 也可以简化变压器结构, 减少整流器的额定电压, 所以我们使用桥式整流电路的输出整流电路。输出滤波电路通常是一个过滤器可以使用, 也可以使用两个过滤器。过滤器的输出电路的作用是滤波整流电路的输出的脉动直流的分量, 以得到一个平滑的直流输出。在集成直流稳压电源中, 通常采用的是LC滤波电路, 而当所需的输出纹波非常小, 也可以用于两个LC滤波器电路。
5 结语
近年来, 电气设备的集成直流稳压电源系统随着电力电子技术的飞速发展, 不仅输出电流增大和纹波电压调节精度变高, 过载能力加强, 效率指数要求也提高。相信随着集成直流稳压电源系统的优化设计, 电子设备的可靠性、快速性必将得到进一步提高。
参考文献
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自制多用途稳压集成电路测试仪 篇2
1、电流源元件;2、精密基准电压源;3、可调的正负电压输出集成稳压器;4、固定的正电压输出集成稳压器;5、固定的负电压输出集成稳压器等。
测量品种
各类常用元器件测试的等效电路图见图2，其中：
图2a为三端可调电流源LM134/234/334的测试原理图。为简化测试线路，便于公用电阻，将可调电流源的电流测试转换为类似LM317可调集成稳压器基准电压Vref的测试。在常温下图1中的设定电流约为8.3mA左右，可作为LM317、337测试时的最小负载电流。此时在R2 (150Ω)电阻上的压降约为1.25V左右。如果数字万用表测得的电压在1.25V左右，且改变稳压电源的输出电压时其读数基本不变，则表明元件是良好的。
图2b、c、d、e为各种精密基准电压源的测试原理图。其中：LM335的基准电压在2.98V左右;LM336的基准电压在2.49V左右;LM385的基准电压有1.25V和2.5V两种;TL431的基准电压在2.5V左右，还有TLV431的基准电压在1.25V左右。
图2f为LM317可调正电压输出集成稳压器的测试原理图。其基准电压Vref在1.25V左右。测试时的最小负载电流在8.3mA左右。可满足正常工作时对最小负载电流的要求。
图2g为LM337可调负电压输出集成稳压器的测试原理图。其基准电压Vref在-1.25V左右，最小负载电流也在8.3mA左右。
图2h是对LM337L的测试原理图， (2) 、 (3) 管脚正好与LM337的管脚相反。
图2i为LM78xx固定正电压输出集成稳压器的测试原理图。其中xx为该器件输出的稳压电压，有5V、6V、8V、9V、12V、15V、18V、24V等多种电压。
图2j为LM78Lxx固定正电压输出稳压器的测试原理图。 (3) 、 (1) 管脚正好与LM78xx时的管脚相反。
图2k为LM79xx固定负电压输出集成稳压器的测试原理图。同样有-5V到-24V多种负的输出电压。
图1测试仪的线路很简单，类似一般万用表的线路，但仅使用了3个电阻和2个电容的电子元件。图中K1-1～K1-4采用双层每层双刀五位的波段开关，用于选择测试器件的类型。其中：1挡为可调电流源测试RIV，如LM334等;2挡为精密基准电压源测试挡，如：固定的LM335、LM336、LM385和可调的TL431等;3挡为可调正负电压输出集成稳压器测试挡，如LM317、LM350、LM337等;4挡为固定正电压输出集成稳压器测试档，如LM78xx系列等;5挡为固定负电压输出集成稳压器测试挡，如LM79xx系列等。BG为外接的0～30V可调稳压电源。K2-1～K2-2为双刀双掷开关，用于正负电压输出时的电源极性切换。AN为按钮。测试时按下按钮即可读得各类元件的电压参数。测试结果的显示采用外接的数字万用表。当读数为负值时，表明测试的元件是负电压输出的集成稳压器。管脚插座采用8脚集成电路的插座。上面一排4个插孔主要用于测量正电压输出的元件，如1、2、4挡和3挡的LM317等元件(个别的负电压输出元件，如LM337L等也插在此处)。该排的管座插孔号前标注P，如P-2-3-4，表示将元件的1-2-3脚插在正电压输出P排管座的2-3-4插孔中。管座下面一排4个插孔用于测量负电压输出的可调和固定的集成稳压器，如LM337、LM79xx等。管座插孔号前标注N，如N-1-2-3表示将元件的1-2-3脚插在负电压输出N排管座的1-2-3插孔中。C1、C2电容起稳定作用，防止产生振荡。
测量方法
1、将外接的稳压电源和数字万用表与测试仪连接好;
2、根据测试元件的类型将类型选择开关K1-1～K1-4拨至需要的挡位，详见表1;
3、测试元件的管脚编号约定为有字的一面为正面，其管脚从左到右依次编为1、2、3.。将元件管脚插在附表中插座对应的插孔内;
4、根据需要将稳压电源输出的极性转换开关K2拨至正接或反接位置，图1中的电源为正接状态;
5、按下按钮即可从数字万用表中读取测量的结果。良好的元件其读数应在该元件手册中的最大值和最小值之间，且改变稳压电源的输出电压(必需在该类元器件的最小和最大输入电压之间调整)其读数应基本不变。
常用各类元件的详细测试操作详见表1。测量时如出现异常情况，应迅速放开AN按钮。如：读数偏离很大、稳压电源限流保护动作等。在检查操作无误且读数结果依然如此，则该元件一般都是坏的。
由于集成稳压器和各种基准电压电流源器件的生产厂家很多，相应的型号、封装也很多;另外新的元器件不断地在开发出来，如低压差的集成稳压器等，因此，表中仅列出常用型号的操作方法，其它类型和型号的元件(包括集成传感器等)可根据原理和手册对照使用。对TO-3封装的元件，自制替换制作插座连接器进行测试。
浅谈三端可调集成稳压器的应用 篇3
对于各种各样的电子设备,供电是一个必不可少的重要环节。这些电子设备,都必须使用直流电才能工作。在实际应用中,通常都是将交流电转变为直流电,然后采取相应的稳压措施来保证电子设备正常工作。所以说,稳压器是电子设备中不可缺少的部分。
1 三端可调集成稳压器的发展
分立元件组成的稳压器包括电阻、稳压管、比较放大器、三极管等元器件。用特殊电子工艺把全部元器件都制作在一片很小的硅片上,就可制造出集成稳压器。三端固定电压式集成稳压器的产生,极大地简化了电源的设计和制作工作,因此W7800和W7900系列的三端固定电压式集成稳压器被大量生产和广泛使用。由于三端固定电压式集成稳压器只有输入、输出和公共引出端,故称之为三端式稳压器。它由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成。大部分电路都采用了线性集成电路的通用线路理论和技术,如恒流源,能隙式基准电压源,高增益、低漂移误差放大器等。
但电源工作者在使用时仍感到三端固定电压式集成稳压器不是十分方便,因为该种稳压器的输出电压是固定的。当整机所需的电源电压种类较多时,需备用多种稳压器及维修设备。当设备需要非标准输出电压值时,W7800和W7900实现起来就更麻烦了。为此,美国国家半导体公司首创了三端可调式集成稳压器。它保持了三端稳压器的简单方便的特点,又能实现任意输出电压值,因此可以将它作为一种通用化、标准化的集成稳压器产品应用在各种场合。它的型号是正稳压器W317(W117)和负稳压器W337(W137)。
2 三端可调集成稳压器的原理及应用
2.1 电路工作原理
三端可调集成稳压器W317和W337是一种悬浮式串联调整稳压器。相对于固定输出电压集成稳压器,它们外接了两只电阻,只要改变其中一只电阻值,就可得到我们所需的输出电压。其电路如图1和图2所示。它的三个接线端分别是输入端、输出端和公共引出端,由于公共引出端接了可调电阻R2,在这里我们称它为调整端。
2.2 基本使用方法及注意事项
在图1和图2中给出了W317和W337的稳压电路接线方法。下面我们来讨论,在使用时电阻R应取多大数值。以W317为例,它的内部电路有比较放大器、偏置电路、恒流源电路和带隙基准电压等,消耗的内部工作电流都要从输出端流出,该电流构成稳压器的最小负载电流。一般情况该电流小于5mA,若考虑制造偏差,可统一按照10mA考虑。若R1取240Ω应有5mA的最小负载电流。若要求空载时稳压器也保持输出电压恒定,则可将电阻R1改为120Ω。否则,由于稳压器内部工作电流不能从输出端流出,会造成输出电压偏高。W317的输出电压值根据电路及欧姆定律可用下式表示。(基准电压约为1.25V,IADj为调整端电流值)
Uo=1.25V+(1.25/R1+IADj)R2=1.25V(1+R2/R1)+IADjR2
由于W317及W337的调整端电流值IADj和该电流变化量很小,一般情况下,可以忽略第二项,此时
Uo=1.25V(1+R2/R1)
在电路中,固定电阻R1值,调节电阻R2值,就可以获得可调节的输出电压Uo。当R1=240Ω时,R2选6.8k Ω可变电阻或电位器;R1=120Ω时,R2选3.4kΩ可变电阻或电位器,均可获得输出电压为1.25~37V的调节范围。最高输出电压受稳压器最大输入电压及最小输入电压差的限制。
图3给出了W317最标准的应用电路。对于W317稳压器,考虑到其负载可能为容性,而误差放大器在闭环为1∶1的负反馈下工作,为防止电路输出端产生自激振荡,应该在输出端接一只1uF的钽电容或25uF的铝电解电容C3。输出端接入电容后,为防止输入端有可能短路,有必要在输入输出之间接一个保护二极管D1。若输入端绝无短路现象发生,就不必接二极管了。
图3中的W317稳压电路,在其调整端到地端接入了电容C2,可以旁路电阻纹波电压。由于R2上的电压是输出电压的一部分,C2将明显地减小输出的纹波电压,使稳压器的纹波抑制性能变好。当R2阻值较大,即输出电压较高时,效果更好。电容C2增加到10uF时,稳压器可获得80db以上的纹波抑制比。C2再继续增大时,就无明显变化了。但外接电容C2以后,万一稳压器输入端或输出端短路,C2中储存的电荷会通过W317内部的调整管和基准放大管放电而损坏芯片。为此,可增加二极管D2,把D2并接于R1两端,为C2提供放电回路。W337的具体使用电路可仿照图3,各元件作用与W317情况完全相同。
由于W317和W337型三端可调式集成稳压器是依靠外接电阻R1和R2给定输出电压的,所以R1和R2的分压量及接线方法都应注意。一般R1和R2电阻应选用同种材料制成的,例如金属膜电阻,电阻值精度适当要高一些,以保证输出电压值的精确和稳定。电阻R1应紧接在稳压器的输出端和调整端之间,否则输出端流过大电流时产生的附加压降会造成基准电压的变化。电阻R2的接地点则应该与负载电流返回的接地点在一处。否则R2上的压降就附加上负载在地线上的压降部分,造成了输出电压偏差。
2.3 应用技巧和典型电路
W317和W337型三端可调输出电压式稳压器由于设计比较独特,使它能够适合多种稳压电源的需要,并能作为一种标准化、通用化的基础元件在各种场合应用。下面介绍几种典型的应用电路。
2.3.1 高输出电压的稳压电源
一般类型的集成稳压器只适用于输出电压在30V以下的场合。由于耐压的限制,输出电压高于30V时,制作就困难了。而对W317来说,因其接成悬浮式电路,于是可以制作输出电压高于100V的稳压电源。在电路结构上只要提高电阻R2的阻值就能获得很高的输出电压。图4给出了一个输出100V电压的稳压源实用电路。W317电路承受的电压并不高,较高的电压降落在电阻R2上。为防止电路启动时,稳压器承受过大的电压,需要外接一个稳压二极管做保护用,二极管的稳压值必须小于W317能承受的电压值。
2.3.2 慢启动12V电源
利用W317一类三端可调输出电压式稳压器的特点,控制它的调整端可以完成很多具有控制功能的电源。图5是一个慢启动12V正稳压电源。
对于某些负载,因其冷态电阻小,不适宜马上施加满载电压,这时可以采用W317稳压器组成电压缓慢上升的电源。见图5,在电阻R2上并联一只三极管3CG3,三极管基极再接一只电阻R3和一只电容C2,它们组成RC充电回路。电源接通时,由于电容电压不能突变,3CG4的发射极基极注入较大,管子饱和导通,将电路R2短路。此时,稳压器输出电压约为(1.25V+0.25V)=1.5V。随着电容C2充电,三极管逐渐退出饱和区,其集电极发射极电压增大,电阻R2上的电压增大,稳压器输出电压慢慢升高。C2充电完毕,三极管截止,稳压器输出达到标定值12V。稳压电源的启动速度由时间常数R2C2决定。
2.3.3 具有电子关闭作用的5V输出电源
图6的电路可用于5V数字电路的电源。从控制端送入控制脉冲信号可以改变电源的输出电压值。当控制端为高电平时,三极管T饱和,将电阻R2短路,输出电压约1.5V,控制端为低电平时,三极管T截止,R2上的电压恢复,稳压电源的输出恢复为5V。
3 结束语
对于三端可调输出电压式稳压器还可以设计不少具体应用电路,只要掌握了它的基本规律,即维持输出端与调整端之间电压不变的能力和调整端的可控性,就不难设计出适合各种实际应用的电路来。
摘要：介绍了三端可调集成稳压器W317和W337的工作原理和使用注意事项,重点介绍由W317和W337制成的几种实用的典型电路。
关键词：集成稳压器,纹波电压,稳压精度
参考文献
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[2]刘畅生.新型集成电路使用手册及应用实例[Z].西安:西安电子科技大学出版社,2003.
集成稳压 篇4
关键词：三端集成稳压器,扩展输出电压,Multisim仿真
0引言
集成稳压器是指将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的集成电路。由于集成稳压器具有稳压精度高、工作稳定可靠、外围电路简单、体积小、重量轻等显箸优点, 在各种电源电路中得到了普遍的应用。在电子制作中应用较多的是三端固定输出稳压器。
CW7800系列集成稳压器是常用的固定输出电压的稳压器, 利用CW7800系列固定输出稳压器也可以组成电压可调电路, 许多参考资料上都给出了用其扩展输出电压的具体电路, 但由于使用者对三端固定输出稳压器的应用条件了解的不够确切, 在理论学习和实际使用中对输出电压的调节范围和调节电阻的选择往往无法确定。本文就这两个问题进行了一些探讨。
1CW7800系列三端集成稳压器的输出电压及其稳压条件
当负载满足稳压器的输出功率要求时, CW7800集成稳压器的输出电压可表示为:
undefined
。 (1)
其中:U13是三端集成稳压器的输入电压, 即输入端1和公共端3之间的电压;U23是集成稳压器的输出电压, 即输出端2和公共端3之间的电压;UW是稳压器正常稳压时2端和3端之间的输出电压;Ud是保持稳压输出所要求的最小输入输出压差, 典型值为3V。
所以, 要使三端集成稳压器能正常稳压, 必须保证输入电压至少比输出电压大3V。
2输出电压的调节范围
2.1 问题的提出
图1为一种利用三端稳压器构成的输出电压可调的稳压电路。图中稳压器公共端的电流为IW, 典型值为4.3mA, 实际器件可达8mA左右。电阻R1上的电压为稳压器的输出电压UW, 输出电压等于R1上电压与R2上电压之和, 所以输出电压为:
undefined。
即undefined。 (2)
改变R2的大小可以调节输出电压UO。当R2=0时, 输出电压最小, UOmin=UW;随着电阻R2的增大, UO在增大。那么, 可调的最大输出电压值是多少?是否由R2与R1的比值任意确定?
2.2 问题释疑
如图1所示, 稳压电路的输入电压等于集成稳压器1端和3端间的输入电压U13与电阻R2上的电压之和, 即:
UI=U13+UR2 。 (3)
则 UR2=UI-U13 。 (4)
所以, 输出电压:
UO=U23+UR2=U23+UI-U13=UI- (U13-U23) 。 (5)
为了保证集成稳压器能正常稳压, 要求U13-U23≥3V, 所以输出电压:
UO≤UI-3V 。 (6)
由式 (6) 得可调的最大输出电压UOmax=UI-3V。所以当输入电压UI确定时, 输出电压的最大调节范围为UW～ (UI-3V) 。
设输入电压UI=11V, CW7800的输出电压UW=5V, 则输出电压的最大可调范围为5V～8V, 而不是由R2与R1的比值任意确定。
若将R1、R2数值固定, 该电路就得到固定抬高输出电压。如果将R1或R2换成可调电阻, 便可得到输出电压可调的稳压电路。
然而由于静态电流IW比较大, 且随负载及输入电压的变化而变化, 因此影响了输出电压的稳定性。因此, 实用电路中常用电压跟随器将稳压器与取样电阻隔离, 见图2。
同理, 可求出当输入电压确定时输出电压的最大可调范围为:
undefined。 (7)
3调节电阻的选择
3.1 问题的提出
由式 (2) 可知, 调节电阻R2就可调整输出电压。又因为UI=U13+UR2, 但在调整电阻R2的同时也改变了加在集成稳压器1端和3端之间的输入电压。那么调节电阻R2的选择是否有限制呢?
3.2 问题的释疑
由式 (3) 可知, 当R2=0时, 加在稳压器输入端1和公共端3之间的电压U13=UI, 随着R2的增大, R2两端的电压随之增加, 使得U13随之减小, 为保证稳压器能正常稳压, U13≥UW+3V, 所以电阻R2两端的电压应满足:
UR2≤UI- (UW+3V) 。 (8)
又因为
undefined。 (9)
故可推得调节电阻的选择范围为:
undefined。 (10)
设UI=11V, UW=5V, R1=470Ω, IW=5mA, 可得调节电阻的选择范围为:0≤R2≤191.8Ω。所以调节电阻的选择也是受限制的, 否则电路就达不到稳压的目的。
利用Multisim软件对图1所示电路仿真可进一步证明所得结论的正确性。如图3所示为调节电阻R2=120Ω时的输出电压波形, 输出电压扩展为UO=6.847V, 观察输出电压UO波形, 其纹波电压很小。利用傅立叶分析方法, 可以得到相应的频谱图, 其仿真分析的结果见图4。从图4中可以看出, 基波分量的幅值很小, 为UOlm=10.65mV, 电路的稳压性能较好。
图5为调节电阻R2=220Ω时的输出电压波形, 输出电压UO≈UI。利用Multisim中的傅立叶分析方法, 可以得到相应的频谱图, 仿真分析的结果见图6。图6中基波分量的幅值UOlm=1.83V, 集成稳压器不满足稳压的条件, 已经不能稳压。
4结束语
通过对CW7800系列三端集成稳压器扩展输出电压电路进行理论分析、实验验证和Multisim仿真, 解决了如何确定输出电压的调节范围和怎样选择调节电阻的问题, 所得结论对实际电路设计和实验教学都具有一定的指导意义。
参考文献
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