集成穩壓器實(shí)用技術(shù)

摘要：近幾年，隨著(zhù)集成電路工藝的迅速發(fā)展，集成穩壓器的發(fā)展也隨之加快，使得電源技術(shù)的設計技術(shù)飛速發(fā)展，因而集成穩壓器獲得了廣泛使用。文中介紹了幾種常用的集成穩壓器較實(shí)用的應用方法，并對其器件的選擇和設計中應注意的問(wèn)題做了詳細的描述。

關(guān)鍵詞：集成穩壓器 電壓源 可調輸出

目前，集成穩壓器已發(fā)展到幾百個(gè)品種，類(lèi)型也很多。依照其不同的分類(lèi)方式，按結構形式可分為串聯(lián)型、并聯(lián)型和開(kāi)關(guān)型；按輸出電壓類(lèi)型可分為固定式和可調式；按管腳的連接方式可分三端式集成穩壓器和多端式穩壓器；按制造工藝可分為半導體集成穩壓器、薄膜混合集成穩壓器和存膜混合集成穩壓器；按電路的工作方式可分為線(xiàn)性集成穩壓器和開(kāi)關(guān)集成穩壓器。

1 常用集成穩壓器

1.1 多端可調試集成穩壓器

這種穩壓器的取樣電阻和保護電路的元件需要外接，而且外接端比較多，適用于不同用法的場(chǎng)合。它的輸出電壓可滿(mǎn)足不同輸出電壓的要求。目前內生產(chǎn)的大多屬這類(lèi)產(chǎn)品。

1.2 三端式集成穩壓器

這類(lèi)穩壓器有輸入、輸出、公共接地端（或調整端）三個(gè)接線(xiàn)端子，并有固定式和可調式二種類(lèi)型。此外又分為正電壓和負電壓輸出型。如CW7800系列為三端固定正電壓輸出集成穩壓器，其輸出電壓有5、6、9、12、15、18、24V共7個(gè)檔次，該系列產(chǎn)品的最大輸出電流可達1.5A。同類(lèi)型的產(chǎn)品還有CW78M00和CW78L00系列。另外，CW7900（CW79M00、CW79L00）系列為二端式固定負電壓輸出集成穩壓器，其輸出電壓系列值和輸出電流與CW7800（CW78M00、CW79L00）系列相同。這類(lèi)產(chǎn)品具有使用方便、性能穩定、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應用，已基本上取代了由分立元件組成的穩壓電路。

CW117系列（有CW117、CW217、CW317）為三端可調式正電壓輸出集成穩壓器，而CW137（有CW137、CW237、CW337）為三端可調式負電壓輸出集成穩壓器。這類(lèi)集成穩壓器的電壓調整率和負載調整率指標均優(yōu)于固定式集成穩壓器，且同樣具有過(guò)熱、限流和安全工作區保護功能。其主要性能如下：

●輸出電壓可調范圍：1.2～37V；

●最大輸出電流：1.5A；

●電壓調整率：0.01%/V；

●負載調整率：0.1%；

●輸出與輸入電壓差允許范圍：3～40V。

1.3 跟蹤式集成穩壓器（正負電壓集成穩壓器）

有許多電路中要用到正負電源（如運算放大器），通常要用一個(gè)正電壓穩壓器和一個(gè)負電壓穩壓器來(lái)構成，而用跟蹤式集成穩壓器來(lái)構成正負電源則效果更為理想，因為跟蹤式穩壓器不但可以保證正負輸出電壓始終處于平衡，其中點(diǎn)始終為地電位，而且具自動(dòng)跟蹤能力。

2 應用

2.1 固定輸出電壓源

利用三端固定式輸出集成穩壓器可以方便地構成固定輸出的穩壓電源?？筛鶕栎敵龉潭妷褐岛妥畲筝敵鲭娏鞯拇笮?lái)確定穩壓器型號。如，需輸出電壓15V、最大輸出電流為1A的穩壓電源，可選用CW7815型號器件。

固定正電壓輸出穩壓電源的設計電路如圖1所示。圖中UI是經(jīng)整流濾波后得到直流輸入電壓、U0是穩壓電源的輸出電壓。為了改善紋波電壓和抑制輸入的瞬時(shí)過(guò)電壓，在輸入端接入電容CI，一般CI的容量為0.33μF。同時(shí)，在輸出端接電容C0以改善負載的瞬態(tài)響應，C0的容量一般為0.1μF。為了減小輸出紋波電壓，可在輸出端聯(lián)一只大容量電解電容，這樣一旦輸入端出現短路，集成穩壓器內部電路調整管可以及時(shí)泄放。為了防止其損壞，應在輸入與輸出之間跨接一個(gè)二極管，以為輸出端電容的泄放提供了一個(gè)分流通路，這樣可有效地保護集成穩壓器內部的調整管。

如果需要輸出負電壓，只要將圖1中CW7800換成CW7900即可，注意電源極性便可以得到負電壓電源。用CW7800和CW7900系列還可組成正負對稱(chēng)輸出的穩壓電源。

2.2 擴大輸出電流電壓源

三端式集成穩壓器的輸出電流都有一定的限制（如1.5A、0.5A、或0.1A等），如果希望擴大輸出電流，可以通過(guò)外接大功率三極管的方法來(lái)實(shí)現，其電路接法如圖2所示。

圖2中的RS、VT2為短路保護環(huán)節。正常負載下，Ic1Rs小于VT2的導通電壓，VT2截止。此時(shí)I0=I0xx+Ic1，當過(guò)載或短路時(shí)，Ic1Rs值大于VT2的導通電壓，VT2導通，UCE2=Ic1Rs+UBE1，當IC1增大時(shí)，UBE2減小致使UBE1減小，從而限制了T1管的電流而起到過(guò)流保護作用。由于電路要用外接三極管擴流方式，故對集成穩壓器的穩壓精度有一定影響，使用中應注意。

2.3 提高輸出電壓電壓源

如果實(shí)際工作中要求得到更高的輸出電壓，也可以在原有三端固定集成穩壓器輸出電壓的基礎上加以提高，電路如圖3（a）(b)所示。

圖3（a）電路利用穩壓管VDZ來(lái)提高輸出電壓，（輸出端的二極管VD是保護二極管）其輸出電壓為U0=U0'+Uz。

圖3（b）電路利用電阻來(lái)提升輸出電壓，其輸出電壓為U0=(1+R2/R1)U0'

上述兩種提高輸出電壓的電路都比較簡(jiǎn)單，但穩壓性能可能會(huì )有所下降。

2.4 可調輸出電壓源

a.固定集成穩壓器組成的可調電源

三端固定輸出電壓集成穩壓器的輸出電壓通常不是可改變的，但在特定情況下，可以通過(guò)外接電路來(lái)改變輸出電壓值，其具體電路旭圖4所示。其輸出電壓為：

U0=U0' ×R3/(R3+R4) ×(1+R2/R1)

若圖中電阻R1+R2=R3+R4，且R3=1kΩ,R4=9kΩ，則U0=(R3/R1)×U0'

當R2=0時(shí)，電路輸出電壓可從0.1U0'起調，起調電壓越小，則輸出電壓的調節范圍就越大。

b.可調集成穩壓器組成的可調電源

可調集成穩壓器組成的可調穩壓電路如圖5所示，為保證穩壓器在空載時(shí)也能正常工作，流過(guò)電流R1的電流不能太小。一般取IR1=5～10mA，故R1應取120～240Ω，由圖可知，其輸出電壓為

U0=UREF(1+RW/R1)+IARW

其UREF為輸出端（3）與調整端（2）之間的基準電壓（UREF=1.25V），IA表示從調整流出的電流（IA=50μA）。調節RW可改變輸出電壓的大小。電路中的電容C1可用來(lái)提高紋波抑制比，VD1，VD2起保護作用。

3 集成穩壓器的選擇

在選擇集成穩壓器時(shí)，應兼顧其性能、使用和價(jià)格等幾個(gè)方面的因素。目前市場(chǎng)上的集成穩壓器有三端固定輸出電壓式、三端可調輸出電壓式、多端可調輸出電壓式和開(kāi)關(guān)式四種類(lèi)型。

在要求輸出電壓是固定的標準系列值且技術(shù)性能要求不高的情況下，可選擇三端固定輸出電壓式集成穩壓器，正輸出電壓應選擇CW7800系列，負輸出電壓可選擇CW7900系列。由于三端固定集成穩壓器使用簡(jiǎn)單，不需要做任何調整且價(jià)格較低，所以應用范圍比較廣泛。

在要求穩壓精度較高且輸出電壓能在一定范圍內調節時(shí)，可選擇三端可調輸出電壓式集成穩壓器，這種穩壓器也有正和負輸出電壓及輸出電流大小之分，選用時(shí)應注意各系列集成穩壓器的電參數特性。

對于多端可調輸出電壓式集成穩壓器，例如五端型可調集成穩壓器，因為它有特殊的限流功能，因而可利用它來(lái)組成具有控制功能的穩壓源和穩流源，這是一種性能較高而價(jià)格又比較便宜的集成穩壓器。

單片開(kāi)關(guān)式集成穩壓器的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是具有較高的電源利用率，目前國內生產(chǎn)的CW1524、CW2524、CW3524系列是集成脈寬調制型穩壓器，利用它可以組成開(kāi)關(guān)型穩壓電源。

4 使用時(shí)的注意事項

集成穩壓器已在電源得到廣泛使用，為了更好地發(fā)揮它的優(yōu)勢，使用時(shí)應注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

第一：不要接錯引腳線(xiàn)。對于多端穩壓器，接錯引線(xiàn)會(huì )造成永欠性損壞；對于三端穩壓器；若輸入和輸出接反，當兩端電壓超過(guò)7伏時(shí)，也有可能使穩壓器損壞。

第二：輸入電壓U1不能過(guò)低或過(guò)高。過(guò)低穩壓器性能會(huì )降低同，紋波增大；而過(guò)高容易造成集成穩壓器的損壞。

第三：功耗不要超過(guò)額定值，對于多端可穩壓器來(lái)說(shuō)，當輸出電壓調到較低時(shí)，可以防止調整管上的壓降過(guò)大而超過(guò)額定功耗，因此在輸出低電壓時(shí)最好同時(shí)降低其輸入電壓。

第四：為確保安全使用，應加接防止瞬時(shí)過(guò)電壓、輸入端短路、負載短路的保護電路，大電流穩壓器要注意縮短連接線(xiàn)和安裝足夠的散熱設備。

5 小結

采用集成穩壓器，可以簡(jiǎn)化電源電路，提高產(chǎn)生的性能。只要選擇適當的集成穩壓器，并注意使用方法，便可組成滿(mǎn)足各種要求的實(shí)用電路。由此可見(jiàn)，集成穩壓器在電源中的使用將會(huì )越來(lái)越廣泛。