简明集成稳压器应用手册

1、简明集成稳压器应用手册集成稳压器的分类：1. 根据电路稳压稳压原理进行分类：l 串联调整式：串联调整式稳压器的调整元件串联在不稳定的输入电压端与稳定的输出电压端之间，通过等效电阻的变化来保持输出电压的不变。半导体集成稳压器大多属于串联调整式稳压器。l 并联调整式：并联调整式稳压器的调整元件与负载并联，通过并联元件等效电阻的变化来保持输出电压不变。串联、并联调整式稳压器统称为线性集成稳压器。l 开关调整式：开关调整式稳压器的调整元件工作在开关状态，一般串接在输入端与输出端之间，并通过改变自身的开启和关闭时间来保持输出电压的不变。2. 根据稳压器的外形结构进行分类：l 多端式：稳压器的外引出线数目

2、超过三个的。l 三端式：3. 根据输出电压能否调整进行分类：l 固定输出电压式：该类稳压器输出电压由制造厂商预先调整好（其输出电压数值往往为常用的标准值），使用时输出电压不能调节。l 可调输出电压式：该类稳压器的输出电压可通过少数外接元件在较大范围内调整。根据使用要求调节外接元件值，便可获得所需的输出电压。集成稳压器主要电参数1. 质量参数：l 电压调整率Sv：表征稳压器稳压性能优劣的主要指标，又称为稳压系数或稳定度。它表征当输入电压Vi变化时稳压器输出电压Vo稳定的程度。通常以单位输出电压下的输入和输出电压相对变化的百分比表示Vi/(Vo*Vo)100%，也有以输出电压和输入电压相对变化的百

3、分比表示的Vi/Vo100%（当稳压器的负载不变时），此外，也有以输出电压变化的绝对值表示的Vo.l 电流变化率Si:是反映稳压器负载能力的一项主要指标，又称为电流稳定系数，它表征当输入电压不变时，稳压器对由于负载电流（输出电流）的变化而引起的输出电压波动的抑制能力。在规定的负载电流变化值条件下，通常以单位输出电压下的输出电压变化率的百分比来表示稳压器的电流调整率Vo/Vo100%,或者以输出电压变化的绝对值表示|Vo|，（在规定的负载电流变化范围内）。l 纹波抑制比SR:反映了稳压器对输入端引入的市电纹波电压的抑制能力。当稳压器的输入和输出条件保持不变时，稳压器的纹波抑制比常以纹波电压峰-峰

4、值与输出纹波电压峰值之比来表示，一般用分贝表示，也有用百分数表示的。l 输出电压温度系数ST:又称为输出电压温度变化率。它是指当输入电压和输出电流（负载电流）保持不变时，稳压器输出电压随温度的变化而变化的大小。通常以由单位温度变化所引起的输出电压的相对变化率（百分数）来表示(Vo/Vo100%)/l 输出电压长期稳定性SL:表征输出电压值随时间变化的大小（当输入电压、输出电流和环境温度保持不变时.）l 输出噪声电压VN:有一些大功率集成稳压器以热稳定性这一指标来表征稳压器的热稳定性能。通常以稳压器单位功耗所引起的输出电压相对变化的百分比来表示。(Vo/Vo100%)/Wl 温度稳定性：是以在所

5、规定的稳压器工作温度最大变化范围内稳压器输出电压的相对变化的百分比值来表示。2. 工作参数：l 输出电压范围：稳压器能够正常工作的输出电压范围，这一参数的上限一般是由稳压器的最大输入电压和最小输入-输出电压差所决定的，而其下限则由稳压器内部的基准电压值决定。l 最大输入-输出电压差：在保证稳压器正常工作条件下稳压器所允许的最大输入-输出之间的电压差值，其值主要取决于稳压器内部调整晶体管的耐压指标。l 最小输入-输出电压差：表征在保证稳压器正常工作条件下稳压器所需的最小输入-输出之间的电压差值。实际上该参数反映了稳压器的工作效率。l 输出负载电流范围：又称为输出电流范围，在这一电流范围内，稳压器

6、应能保证符合参数规范中所给出的指标。l 最小输出泄放电流“又称为最小输出负载电流，或最小负载电流，也有称为最小稳定电流的。这是指保证稳压器正常工作所需要的最小泄放电流（包括取样电流及流经负载的泄放电流。l 起始工作电压;是指保证稳压器能正常工作的最小输入电流。3. 极限参数：是指稳压器能够运用的极限工作条件（以稳压器不损坏为原则），对于极限参数，用户一般不需检测，而由制造厂家予以保证。l 最大输入电压：保证稳压器安全工作的最大输入电压。l 最大输出电流：又称最大负载电流，该参数表征了稳压器的负载能力，它与最大输入电压一起构成了稳压器内部调整晶体管的安全工作区。l 最大静态功耗：当稳压器内部结温

7、达到所规定的最高结温时稳压器所消耗的功率。该参数与稳压器的散热条件和其内部调整晶体管的安全工作区有关。l 最大瞬时功耗：是指稳压器在规定的瞬态时间内能承受的外加最大功率。线性稳压器的组成：线性放大器是一个闭环的反馈放大系统。1. 基准电压源：它能为放大器提供稳定的参考电平。2. 误差放大器：又称比较放大器，用来比较输出电压的取样信号和基准电压，并将差值放大，然后以此放大的差值信号去控制调整器。3. 调整器：由放大器控制的、能够完成由输入电压向所需电压进行变换的部件。调整器是实现稳压器稳定输出电压的调节部件，一般由功率器件组成，根据调整器的工作方式，可将稳压器分成串联调整式、并联调整式和开关调整

8、式。4. 取样元件：用以取出输出电压的变化量，并将其送入误差放大器进行放大。组成集成稳压器的基本电路：1. 偏置电路和恒流源（电流源）电路：基本电流源、改进型电流源、叠式镜像电流源、晶体管发射极周长比不等的电流源、多集电极晶体管电流源、小电流恒流源、发射极电阻比值决定偏置电流比值的电流源、超级恒流源。场效应管偏置电路。2. 基准电压源电路：l 补偿式基准电压电路：利用齐纳二极管的齐纳效应实现的。通过改变与负载串联的三极管的ce极间压降去调节输出电压。l 基本能隙式基准电压电路：用电阻上的电压降的正温度漂移去补充三极管前向电压的负温度漂移。其特点为：近似于零温度漂移；热噪声电压仅为微伏级；工艺偏

9、差小，基准电压准确。（注：外推禁带宽度就是能带间隙。单位是V）l 复合式能隙基准电压电路：l 两管式能隙基准电压电路：l 四管式能隙基准电压电路：3. 有源负载：在集成稳压器的内部等效电路中，放大器的集电极负载和发射极跟随器的发射极负载，多数都被晶体管电流源的输出阻抗所取代，这种采用有源元件的等效负载称为有源负载。4. 误差放大器：误差放大器是集成稳压器的核心，它的好坏直接影响稳压器性能集成稳压器的产品型号的命名规则：1. 我国集成稳压器的产品型号的命名规则：以CW7800L为例l C：中国l W：稳压器l 中间的数字：表示稳压器的具体品种，该数字号码与国外同类型的数字号码完全相同。l 尾缀字

10、母：L表示小电流，M表示中电流。2. 国外各主要公司所采用的集成稳压器产品型号：7800稳压器为例.l 美国国家半导体公司(NS)：LM7800;l 美国硅通用半导体公司（SG）：SG7800；l 美国仙童公司（FS）：A7800；l 美国摩托罗拉公司(MOTOROLA)：MC7800；l 美国MULB公司：SA7800；l 美国VALG公司：7800；l 日本电气公司（NEC）：PC7800；l 日本产研电气（株）：FS7800；l 日本东芝公司：TA17800；l 意大利国营电子公司(SGS)：L7800；集成稳压器的选用：1. 选择稳压器的类型：l 多端可调输出电压集成稳压器；早期产品，

11、有正压输出和负压输出两种。特点：引线较多，外接元件较多保护功能较少使用不方便；价格便宜，适用于输出电压要任意可调的场合。l 三端固定输出电压集成稳压器;中期产品，用途最广，销售最大，有正压输出和负压输出两种。只有三个引线，与功率三极管的外形和封装相同，故称为三端集成稳压器。三个引线分别为输入端、输出端、公共端。特点：使用简单方便，安装及散热方式与功率三极管相同；外接电路极其简单，无需调整，内部设置了过流保护、调整安全工作区保护、芯片过热保护电路，使用安全可靠。缺点是输出电压固定，不能随意调整（与要求的电压标准值可能有一定偏差）。l 三端可调输出电压集成稳压器：近期产品，也有正压输出和负压输出两

12、种。特点：既保留了固定式输出型稳压器的三端结构，又克服了固定式输出型的输出电压不可调的缺点，内部电路设计及集成化工工艺采用了更新和更先进的技术，它的主要性能指标比三端固定式稳压器高一个数量级。电压在1.2537V范围内连续可调，稳压精度高，价格也不贵。被称为标准化和通用化的第二代三端式稳压器。l 正、负电压跟踪集成稳压器：是线性集成稳压器的一个分支，它的正、负两组输出电压能够彼此跟踪变化，并保持平衡。它适用于运算放大器一类的负载使用，它能在任何负载条件下保持输出信号正、负幅度的平衡并能减小失真，虽然我们也可以采用由一个正的和一个负的稳压器所构成的稳压器来替代这种跟踪型稳压器，但由于正、负电源的

13、内阻不同，电压变化不能跟踪，所以性能不如跟踪型稳压器好。l 浮动式集成稳压器;当输出电压高于40V的电源时，宜采用浮动式集成稳压器。这种稳压器的输出高电压时，本身所承受的电压并不高，其输出电压由外接元件所决定，用它可构成输出电压高达一、二百伏的直流高压稳压源。l 开关式集成稳压器：此不同于上述几种集成稳压器，上述串联调整式稳压器的调整元件工作在直流线性区域，稳压器调整率较好，稳压器精度较高，输出纹波电压很小，但效率较低，尤其是在低电压大电流输出的场合，能源浪费严重，为此设计制作了开关式集成稳压器，开关式集成稳压器中的调整管压降最小（也即其饱和压降很小），因此功耗明显减小。调整管的输出电压采用电

14、感、电容和三极管解调成比较平稳的直流稳定输出，这时其效率可高达85%以上。目前该类产品中的控制电路采用脉冲宽度调制器形式，而大功率高反压的开关调整管多采用外接的方法，只要改变储能元件的连接方式，就能将开关式稳压器作为升压式、降压式及反转式稳压电源，开关式稳压器的缺点是精度较低，纹波电压也较大。注：正、负稳压器的互换一般情况下，正稳压器用于稳定正电压，负稳压器用于稳定负电压，这主要取决于系统接地端的需要，从根本上说，稳压器只保证输出端与公共端的电位差稳定不变（或变化很小），如果将低电位端接地，则高电位输出即为正；如果将高电位端接地，则低电位端输出即为负。所以正、负稳压器之间是可以互换的。正、负稳

15、压器的区别主要在于内部电路的公共端是高电位还是低电位。如果要求输入电压与输出电压必须有公共端，那么正电路必须用正稳压器，负电路必须使用负稳压器。正、负稳压器互换使用的时，如果输入端处于浮动状态，则对整机的信噪比是不利的，这是因为输入端的噪声信号不能旁路到地，对于高频信号及高频电路负载情况，此矛盾尤其突出，所以非属必需尽量不要互换。2. 选择集成稳压器的品种：一般只能在功能、性能指标、成本价格、几何尺寸和外电路的复杂性等几个方面作出折衷的选择。对于所选的稳压器，首先需要考虑的是应满足设备对稳压电源的性能要求，这主要是指稳压器的电压调整率（线性调整率）、负载调整率（电流调整率），纹波抑制比和输出电

16、压的稳定系数是否满足应用要求，然后应考虑稳压器在输出电压范围、输出电流能力和安全工作区范围等方面是否满足所要制作的稳压电源的要求。同时还要考虑稳压器的保护功能和允许的工作环境温度等。当稳压器的品种选定后，接着要考虑的是稳压器的应用电路。选定合适的应用电路是稳压电源能否满足指标的主要一环。一般可根据电子设备系统对电源的要求设计出初步的电源电路，然后再判断所选稳压器是否适用，若适用，再确定电路的每一个元件值，并进一步完善改进，品种选择可按下列步骤综合考虑：l 可调输出电压集成稳压器品种选择：最大输出电流、集成稳压器型号、输出电压范围、输入电压范围、输入-输出电压差值范围、最大静态功率耗散、电压调整

17、率（线性调整率）、电流调整率（负载调整率）、输出电压温度系数、最高工作结温、封装形式。l 固定输出电压集成稳压器品种的选择：输出电压及其偏差、最大额定输出电流、集成稳压器型号、最大输入电压、最小输入电压（起始工作电压）、电压调整率（线性调整率）、电流调整率、输出电压温度系数。l 正、负电压跟踪式集成稳压器品种的选择：按下面次序选择：集成稳压器型号、输出电压、最大输出电流、输入电压、电压调整率、电流调整率、输出电压温度系数、最大功率耗散。l 开关式集成稳压器品种的选择：主要考虑的指标有最大输入电压、基准电压、工作频率范围、脉宽调制占空比范围、输出管输出电流、输出管饱和压降、芯片最大功耗。集成稳压

18、器的输入设计：1 由电池组构成的输入电源：主要用于便携式的电子设备，设计比较简单。2 市电工频变压器降压整流滤波输入电源：是目前绝大多数电子设备中所采用的输入电源。（注：滤波电路多采用电容输入式，采用电感电容式的较少）（整流方式有三种：半波整流、全波变压器中心抽头式整流和全波桥式整流）电压和电流的扩展：1 输入电压的扩展：（以CW7800为例）l 采用稳压管加三极管的前向压降的方法。它可将输入电压降低，降压功率由三极管承受（此扩展方法相当于电平位移）。l 采用三极管降压，而利用稳压管和三极管前向压降作为稳压器输入电压值，降压功率也由三极管承受（具有预稳压器的作用）l 采用电阻压降，但这种方法要

19、求稳压器能承受足够的瞬时过电压，电路正常工作后，电阻承受降压功率，这种电路不允许轻载或空载工作，仅适合于额定负载条件应用。l 第一级采用24V输出的稳压器CW7824，第二级在采用其他稳压器（如CW7805CW7818），因CW7824可以承受比CW7805CW7818高的瞬时输入电压。2 输出电压的扩展：三端固定式集成稳压器输出电压的扩展：l 升高输出端的电平。l 升高接地端的电平（接地端先接稳压管再接地）三端可调式集成稳压器输出电压（或输入电压的扩展）：三端可调式集成稳压器输入和输出电压的扩展比固定式的简单，它的基本工作原理属于悬浮式稳压电路，它在工作中承受的电压是输入电压和输出电压之差。

20、如果稳压器工作时没有启动问题和短路问题，则可以工作在任意的输入和输出电压之下，只要它的输入输出电压差小于规定值（如CW317，要求小于40V即可）3 输出电流的扩展：三端可调式集成稳压器的电流扩展：该类集成稳压器的取样电阻全部外接，所以很容易用NPN型大功率晶体管扩展输出电流。三端集成稳压器的输出电流的扩展方法：l 并联电阻扩展电流方法：采用这种电流扩展方法要求负载有一最小电流值，并联电阻接在稳压器的输入端与输出端之间，电阻R中流过的电流即是最小负载电流，否则稳压器不再稳压。l 采用外接PNP型功率管扩展电流：三端集成稳压器输出调整管的发射极不能直接引出，所以无法采用NPN型晶体管扩展电流，而只能采用PNP型复合管的方法。对于三端负压集成稳压器，扩展电流用外接功率管则必须是NPN管。l 并联扩展电流法：对于三端固定式集成稳压器来说，当满足下述条件时，两个稳压器可以直接并联使用（以CW7805为例）。两稳压器的输出电压偏差3040mV、负载调整率SI偏差15%、