稳压电源设计的储备知识──三端稳压电路

三端稳压电路

前面分析了二极管的稳压原理,这里将继续分析性能更加优越的集成电路形式的三端稳压电路

三端稳压电路按输出形式的不同,可以分为固定电压输出型三端稳压器和可调电压输出型三端稳压器

认识正负输出稳压器的型号

正输出型三端稳压器型号:正输出即输出正电压,型号标识为LM78XXO

负输出型三端稳压器型号:负输出即输出负电压,型号标识为LM79XXO

其中“XX”表示输出的电压值,如LM7805表示输出+5V稳定电压,

“O”表示输出的额定电流,如LM7805L表示输出电压+5V,额定电流0.1A;LM7805M,表示输出电压+5V,额定电流0.5A;”O”为空表示额定电流位1.5A

三端稳压电路原理

三端稳压电路原理

固定输出三端稳压器结构框图

电路各部分作用:

调整管安全工作区保障电路:使调整管安全地工作在线性放大区;

恒流源电路:基准电压形成和误差放大部分设置的恒流源,可以保证稳压器在更大的电压输入范围内工作;

启动电路:为恒流源建立工作点;

电阻Rs:是过流保护取样电阻

电阻R1和R2:组成电压取样电路(这是一个电阻网络,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),取样电压通过误差放大之后,去控制调整管的工作状态,以使三端稳压器输出稳定的电压。

固定输出的三端稳压电路基本应用案例

固定输出的三端稳压电路基本应用案例

固定输出的三端稳压电路基本应用案例

上面的电路图中,电容C1,C2用于抵消长接线的电感效应,防止自激;C3小电容和C4大电容一般一起出现,增强滤波效果, 二极管D5可以在输入端短路时,防止输出端存储的电荷通过稳压管导致器件损坏。

为什么电容要一大一小一起使用

一个电容的实际模型是是ESR(等效串联电阻)串联一个ESL(等效串联电感),再串联一个电容

为什么电容要一大一小一起使用

电容的实际模型

电容的实际阻抗Xc=R/n+j(wL/n – 1/wnC),其中n代表并联的相同电容的个数

大电容由于制作工艺的问题,通常使用多层卷绕的方式制作,体积一般也比较大,这就导致了大电容的ESL比较大。 电感对高频信号的阻抗很大,所以,大电容的高频性能不好。而一些小容量电容则由于容量小,因此体积可以做得很小,缩短了引线,就减小了ESL。通常使用平板电容的结构,这样小容量电容就有很小ESL,故高频性能很好,但由于容量小、惯性大的缘故,对低频信号的阻抗大。所以,如果为了让低频、高频信号都可以很好的通过,就采用一个大电容再并上一个小电容的方式。因为大电容有电感性,对高频的滤波效果较差,而小电容滤高频时“惯性”比较小。所以这种一大一小并联的方式,能够取到很好的旁路效果,其中,大电容滤低频,小电容滤高频。

可调输出得三端稳压电路原理

三端稳压器的构成

和固定式集成稳压器对比可以发现,可调输出电压稳压器将背部的误差放大器,保护电路的公共端都接在了输出端,所以取消了电压采样和内部接地端,而增加了专门用于外接取样电路的输出电压调整端ADJ,将内部基准电压(一般为1.25V)加在误差放大器的同相输入端和电压调整端ADJ之间,并由一个恒流源(一般为Iref=50μA)供电。

可调输出三端稳压电路原理

可调输出三端稳压器结构框图

实际使用时,通过调整端ADJ外接的取样分压电阻R1和R2来调整具体的输出电压。

输出电压的大小可用下面的公式来确定

Uo=1.25(1+R2/R1)

当调整端ADJ接地时,输出电压Uo为基准电压1.25V。

可调输出的三端稳压电路基本应用案例

可调输出三端稳压电路案例

电路各元器件的作用

上面的电路图中,电容C1,C2用于抵消长接线的电感效应,防止自激;

C3小电容和C4大电容一般一起出现,增强滤波效果;

二极管D5可以在输入端短路时,防止输出端存储的电荷通过稳压管导致器件损坏;

D6可以在输出端短路时,防止输出端存储的电荷经过调整端回流损坏三端器件

R1和R2用于确定输出的稳定电压的电压值。

三端稳压器一般性使用技巧

  1. 三端稳压器的输入端和输出端一般都会歌接一个电解电容(大容量)。
  2. 三端稳压器的输入输出端电压差不能太小,输入比输出大2~3V为一个合理的参考范围(过大会导致电路功耗过大),可保证电路有足够电压保证调整管工作在放大区
  3. 在输入和输出端反接一个二极管,可以防止因输入端短路时,输出端存储的电荷通过稳压器损坏器件。

 

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