独立集成稳压电源的功能扩展

独 立 集 成 稳 压 电 源 的 功 能 扩 展 集成稳压电源电路以其优异的性能 使用的方便 和便宜的价格 目前被广泛的使用 因此 熟练掌握集 成稳压电路的设计和使用方法 对于我们以后从事电 子相关工作十分重要 设计一个具有实用价值的电源有几个步骤 首先 要进行功能设计 然后是功耗设计 保护设计 P C B设 计等 本文我们将系统地介绍利用集成稳定电源进行 独立电源功能应用性设计的方法 集成稳压电路以三端稳压电路为主 最常用的有 L M 7 8 X X系列 L M 7 9 X X系列等 下面分别介绍 一 L M7 8 x x 和 L M7 9 x X 系列三 墙隐压电路 L M 7 8 x x和 L M7 9 X X系列三端稳压电路是美 国 国家半导体公司制造的系列稳压集成电路 其他公司 也有类似 的产品 如韩 国的 K A7 8 系列和 K A7 9 X 系列等 这些产品除引脚的排列与 L M系列会有可 能的差Ng l 其他指标大都一致 使用方法也基本一样 1 基本命名规则与封装 L M7 8 X X是 正 电 源 系 列 它 提 供 正 电 源 L M7 9X X系列是负电压系列 提供负电源 在需要提供 双电源时 应将 L M 7 8 X X和 L M7 9 X X配合使用 集成电路所提供的电源 的电压由后两位数表示 如 L M7 8 0 5表示提供 5 V电压的电源 而 L M7 9 1 5则表 示提供 一 1 5 V的电源 为 了适合 不 同 的场合 下 的使用 L M7 8 X X和 L M 7 9 X X系列有图 1 所示的四种不同的封装形式 其 中 T O 一 2 2 0是最常 见的一种 对于 L M 7 8 X X系列集成电路 其引脚定义 脚 为输入 t N 脚为接地 G N D 脚为输出 O U T 而 对于 L M7 9 X X集成电路 由于使用比较 L M 7 8 X X系 图 1 L M7 8 X X系列稳压集成电路的常见封装 5 6 电子舅作 2 0 0 8年第 9 期 3 刘洪涛 列少 一般只提供 T O 一 2 2 0型封装 少数其他厂家也提 供 T O 一 3的封装 其引脚定义 脚为接地 G N D 脚 为输入 I N 脚为输出 O U T 注意 其他厂家生产的类似稳压集成电路的引脚 定义可能会有区别 使用时应先阅读电路说明文档 2 基本 电路 L M 7 8 X X系列稳压电路输出正电压 其基本电路 如 图 2所示 图 2 L M7 8 X X系列稳压集成电路的基本应用电路 L M7 9 系列稳压电路输出负电压 其基本电 路 如图 3所示 图 3 L M7 9 X X系列稳压集成 电路的基本应用 电路 在这两个电路中 滤波电容器的使用与前面所述 一 样 可按同样方法选择使用 如果要提供双电源 则可以将 L M 7 8 X X集成电路 与 L M 7 9 X X系列集成电路配合使用 如图 4所示 是 一 个可以提供 1 5 V的双电源电路 一 图 4 1 5 V的双 电源 电路 二 L M31 7 L M7 8 X X和 L M7 9 X X系列三端稳压电路是固定 n I 7 一 维普资讯 电压输出稳压电路 常称为固定三端稳压块 如果需要 使用可调的稳压电源 可以采用 L M 3 1 7 L M 3 1 7的封装形 式与 L M7 8 系列相似 最 常用 的也是 T O 一 2 2 0封装 其引脚定义是 脚为调整 A D J 脚为输出 O U T 脚为输入 I N L M 3 1 7的基本 电路如 5所示 这个电路中 只需要调节 电阻 R 2 就可以调节输 出电压了 其输出电压为 D1 V o 1 2 5 V 1 I a d j R 2 这个式子是如何得到的 我们将在下面讲到 图 5 L M3 1 7稳压集成 电路 的基本应用 电路 三 如何设计独立集成稳压 电路 独立稳压电路是指不受负载或其他电路控制的稳 压电源 它可以独立使用 常见 的固定稳压电源和可调 稳压电源都属这种电源 除独立电源外 还有可控电 源 如程控 电源 它可以由其他电路通过控制线给稳压 电源一个指令 让稳定电源改变输出的电压或电流 1 使用稳压集成块设计稳压 电源电路的出发点 稳压集成电路一般被限定在一个固定的输出电压 上 如 L M7 8 0 5 它的输出端对公共端的电压为 5 V 这即 是稳压集成电路的一个十分重要的特征 即三端稳压 集成电路中 输出端与公共端的电压是恒定 v 由于这 个特性 我们可以将稳压集成电路 的输出引脚与公共 端之间看作是一只恒压源 除此之外 稳压集成电路还有一个小特点 即从公 共端流出来到地的电流很小 小电流可以给我们很多 好处 如对其他 电路影响小 容易滤波 容易外接其他 稳压 电路 等 下面我们通过这两点来进行各种稳定电路的设计 2 输出高于稳压值的稳压电路的设计 如 果 我 们 只 有 一 只 L M7 8 0 5 但 需 要 输 出 一 个 l 1 V的电压 怎样才能办到呢 我们知道 两个 电压源 串联 可获得 两个 电压 源之 和 的电压 于是我 们可 以连接 如图 6所 示电路 得到 职教 园地 a 两个串联 电压源 b 高 电压输 出的稳压 电路 图 6 高电压输 出的稳压 电路 1 1 V的电压 在这个电路中 D z 的稳压值为 6 V 这样 L M7 8 0 5 的 2 脚 公共端 的电压就为 6 V 而输出端 脚的电压 始终比公共端高 5 V 于是整个电路输出电压即为 V0 V V F5V 6V l 1 V 式中 V 为集成电路的稳压值 V 为稳压二极管 的稳压值 在这个电路中 由于 L M7 8 0 5的 脚电流很小 因 此可直接使用稳压二极管进行稳压 但稳压二极管的 稳压是 没有负反 馈 的 因此这种 稳压 电源的稳压性 能 主要靠 L M7 8 0 5内部的负反馈来完成 而由稳压二极管 造成的不稳定性则难以克服 在要求特别高的情况使 用有一定问题 抬高电压不仅可以使用稳压二极管 还可以使用 电阻分压来完成 如图 7所示电路 图 7 使用串联电阻的高电压稳压电路 该电路中 由于集成电路 脚的电流很小 因此可 以认为 R1 和 R 2是串联 流过两个电阻的电流是相等 的 但 R1 上的电压被集成电路固定在其稳压值上 因 此 流过 R1 上 的电流 I 1 为 n 2 0 mA 这个电流流过 R 2 后 产生的电压 V 2为 V2 I 1 R2 2 0 mA 3 0 0 Q 6 V 因此 输 出电压 v o 为 Vo V V2 5V 6V 1 1 V 从 以上的推导可以很容易得出 这种电路的输出 2 o 0 B年第 9期电子 I 作 5 7 维普资讯 电压 V o 与两个电阻 R1 和 R 2之间的关系为 V o V 1 J L1 这个式子没有考虑从集成电路 脚流出来的电流 I a d j 如果考虑这个电流 由电路理论很容易得 口 V o V 1 R 2 这个式子中 如果 V 为 1 2 5 V 正是 L M3 1 7输 出 电压的计算公式 从这个推导可以看出 L M 3 1 7 实际上 是一个输出电压为 1 2 5 V的三端稳压块 从这里可以知 道 使用固定三端稳压块也可以很容易设计出一个输出 电压可调的稳压电源 只是输出的电压值比集成电路的 稳压值要高 3 最低输出极低电压和负电压稳压电路的设计 由于稳压二极管只能将电压抬高 因此上面的电 路只能输出比集成电路的稳压值更高的电压 如果要求 输出的电压比集成电路的稳压值更低 甚至要求能输出 负电压 则必须将 脚公共端的电压降低 甚至是负电 压 其电路如 8 所示 图 8 极低电压和负电压输出的稳压电路 容易看出 这个电路是通过一个负电压来达到降 压 目的的 其输出的电压为 Vo V VD V一 如果 v 一 的值大于v 的值 则输出电压就比集成电 路的稳压值 v 低 如果 v 的值大于集成电路的稳压值 v 与稳压二极管的稳压值 V 之和 则输出 V o 就为负 如果 R 2的最大值为 R 2 最小值为 0 忽略集成电 路 脚的电流 则如图 9所示电路可以调节的范围是 V一 一 图9 可从负电压到正电压连续可调的稳压电源 5 8 电子 作 2 0 0 8年第 9 期 VIc v 一 V o V Ic 1 v JL1 可见 只要 V 一足够低 R1 和 R 2选择正确 就可以 满足多种 电压范 围的要求 4 稳流 电源的设计 如果一只电阻的阻值不变 加在其上的电压值也不变 根据欧姆定律 可以知道流过电阻的电流也是不变的 利用 三端稳压集成电路的特性 巧妙地利用欧姆定律 就可以设 计出各种输出电流的稳流电源 具体电路如1 0 所示 V 图 1 0 稳流电路 显然 这个电路输出的电流被集成电路和 R1 恒定 了 如果不考虑集成电路 脚的微小电流 对负载 R L 的输出电流 1 0 为 I o 如果要制作一个输出电流可调的稳流电源 只需 要将电阻 R1 改为可调电阻即可 稳流电源在负载发生变化时 是通过改变输出电 压来保证电流不变的 因此要使输出的稳流性能好 输 入电压 v 必须要足够高 但太高的 v 会导致集成电路 的功耗升高 具体见功耗设计的相关介绍 因