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转 三端集成稳压器工作原理  

2010-07-01 10:52:09|  分类: 电源知识 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一、三端固定集成稳压器工作原理

 

三端固定电压输出集成稳压器是一种典型的串联调整式稳压器。从图22可以看出,它由启动电路、基准电路、误差放大器、调整管、取样电阻等组成,与分立元器件的串联调整稳压器电路工作原理完全相同。
 
 
 
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它的全部元器件都制作在一片21mm×24mm的硅片上,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。

 

下面以7800系列为例,简要分析电路功能,图23为其电路原理图。


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(1)启动电路启动电路由R4VD1VT12VT13R5R6R7等组成。当电路接通时,输入电压经R4使VDl有电流通过而建立稳定电压,这样使VT12导通。这时有电流通过R5R6R7,使VT13基极建立足够的电位,VT13的集极电电流流入VT8VT9,推动基准源电路及误差放大器进入正常工作状态,这时启动电路与其他电路的联系被切断。

 

(2)基准电压源电路  VT8VT9组成镜像恒流源,由VT1VT2VT5VT6R1R2R3R15组成能隙式基准电压源。它的特点是低噪声、零温漂、精度高。

 

(3)误差放大器它的部分电路与基准源共用,VT3VT4接成达林顿结构,共射组态,并采用了温度补偿措施。以恒流源VT9作为集电极的有源负载,这样使得放大器有很高的增益。

 

(4)调整管调整管是稳压器的关键器件,由VTl6VTl7组成达林顿结构,成射极跟随器输出。

 

(5)保护电路由R11R12VT15组成过电流保护和短路保护电路。全部负载电流都流经R11使之成为检测元件,当输出电流超过规定值时,R11上的压降将大于06V,这时VTl5导通,流入VT16的基极电流被VT15分流。这是一种典型的限流型保护电路。

 

R12R13VD2VT15组成了调整管安全工作区保护电路。在容许工作电流下,VT17Vce处在VD2的齐纳击穿电压之下(7V),当工作电流加大时,VD2R13将有电流通过而流人VT15基极,这时VT15集电极将流过电流,从而减少VT16基极电流,起到保护作用。

 

过热保护电路是巧妙地运用齐纳稳压管的正温漂和晶体管的负温漂,由R7VT14组成。在常温下VR7=04VVT14不工作。当芯片的温度由于某种原因超过临界值时,VR7上升,而VT14的阈值却随温度上升而下降,结果VT14导通,集电极电流加大,引出了VT16的基极电流,从而减少VT17的输出电流。一般来说,过热主要是功耗过大,而功耗又与输出电流的二次方成正比。VTl7的输出电流下降必然引起功耗下降,这样结温也随之下降,从而实现过热保护的目的。

 

二、三端固定集成稳压器主要技术参数

 

2l给出了78057905的主要参数。由于三端固定电压稳压器的输出电压固定,因此广泛地应用在各种电子设备中作稳压电源。从参数中的电压调整率和电流调整率可看出,这两项精度都不是很高,所以在一般场合下,对电源精度(稳定度)的要求大于01%的场合可以使用,而要求精度小于01%的场合则要选用其他型号的稳压器。



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三、三端固定集成稳压器应用注意事项

 

(1)防止引脚中的输入端与输出端反接78007900系列稳压器的生产厂家很多,由于不同厂家产品引脚的编号不统一,有的厂家引脚编号按123排列,有的厂家则按132排列,所以在使用前一定要将引脚的三个端弄清,区分出输入、输出端,最好先参阅生产厂家的产品说明,确认无误后再接入电路。否则,反接电压超过7V时将会击穿功率调整管,损坏稳压器。

 

(2)防止稳压器的浮地故障7800系列稳压器外壳与接地端相连,而外壳通常又接在散热片上,有人认为有了散热器与地线的接触可以不必再接稳压器的接地端,这是不正确的。因为机械接点时间一长,表面会因氧化、受振动等原因而导致接触不良,这样会造成浮地故障,如图24所示。一旦接地端断开时,输出电压Vo就可能接近未稳压的输入电压Vi,这样就可能因Vo电压过高而造成负载电路的损坏。所以必须在稳压器的接地端接可靠的地线。

 

发现浮地故障时,应先断电后接线,不然还有可能损坏稳压器。

 

(3)防止稳压器输入端短路  当稳压器接有大电容负载,并且输出电压高于6V时,应当在输入端与输出端接人保护二极管,如图25所示。


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当输入端对地短路时,其电位迅速接近零电位,而输出端由于有大电容,储存很多电荷而来不及释放,其电位仍接近输出电压值Vo,这时电容将通过稳压器的输出调整管释放电荷,其PN结在高于7V的反向偏置电压下会被击穿。如果有了保护二极管,就能及时将电容的电荷释放,从而保护了稳压器。当然,如果在实际电路中输入端不会出现短路情况,也可以不接保护二极管。

 

(4)瞬态过电压  在各型稳压器的参数中,都给出了最大输入电压值Vimax。在实际使用中一定要注意输入电压不能超过此值。如果一旦有瞬态电压超过额定输入电压的最大值,或者低于地电位08V以上,并且有足够的能量时,就会损坏稳压器(特别是当输入端远离滤波电容时)。这时可以在输入端与公共端之间接入一个大于01μF的电容加以解决。

 

在安装时,要注意尽量使滤波电容和033μF电容靠近稳压器,这样可以有效地防止瞬态过电压,如图26所示。


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四、三端固定集成稳压器实用电路

 

    (1)输出固定标称电压稳压器图27是三端固定电压稳压器最简单、最典型的接法。从变压器输出的交流电压经整流滤波后成为不稳定的直流电压,从稳压器的13脚输入,在23脚就得到稳定的直流电压,外壳与公共端连为一体(7800系列)


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输入端接入01047μF的电容C1,用以改善纹波,同时也能抑制输入瞬态过电压。输出端接01μF电容C2,可以改善负载的瞬态响应。一般来说,输出端不需要接大电解电容。

 

28所示为采用7900系列输出负电压的电路,要注意的是引脚不要接错。

 

(2)提高输出电压的方法如果现有的三端固定稳压器输出电压低于所需要的电压值,可以采用升压电路来实现,如图29所示。


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电路中,外接了电阻R1R2R1接在输出端与稳压器公共端之间,R2接在稳压器的公共端与电源公共端之间。此时R1两端的电压为稳压器的标称电压,流过R1的电流为VXXR1,该电流与稳压器的静态工作电流Id一起流进R2,所以输出电压为


 
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由上式可以看出,只要外接两个电阻即可形成新的输出电压值,但缺点是当稳压器的输入电压变化时,Id也发生变化,这将直接影响Vo的稳定度,特别是当R2的值较大时。所以这种电路常用于比标称电压值稍高的电压场合,比如需要6V左右的输出电压时采用7805型稳压器。

 

对于7900系列的稳压器,也有类似的升压电路。

 

(3)构成恒流源的方法三端固定式稳压器可构成恒流源,向负载R1提供某一恒定的电流IB,当负载发生变化时,7800通过改变调整管的压降来维持IH不变。具体电路如图210所示。此时三端稳压器呈悬浮状态,GND端经外部负载RL接地。Vo端与GND之间接上固定电阻R,负载则接于GND端与地之间。现对该电路的恒流原理分析如下:


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