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集成稳压器电路设计与应用

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:图10.4.5三端稳压器的外形图和方框图1.W78××的应用基本应用电路。

集成稳压器电路设计与应用

从外形上看,集成串联型稳压电路有三个引脚,分别为输入端、输出端和公共端(或调整端),因而称为三端稳压器。集成稳压电路按功能可分为固定式稳压电路和可调式稳压电路;前者的输出电压不能进行调节,为固定值;后者可通过外接元件使输出电压得到很宽的调节范围。本节首先对型号为W78××的固定式集成稳压器电路加以简要分析,然后介绍W117型可调式集成稳压器的特点。

10.4.4.1 正、负输出稳压电路

1.正输出W78××三端稳压器

W78××系列三端稳压器的输出电压有5 V、6 V、9 V、12 V、15 V、18 V和24 V七个档,型号后面的××表示输出电压值。输出电流有1.5 A(W78××)、0.5 A(W78M××)和0.1 A(W78L××)三个档。例如,W7805表示输出电压为5 V、最大输出电流为1.5 A;W78M05表示输出电压为5 V、最大输出电流为0.5 A;W78L05表示输出电压为5 V、最大输出电流为0.1 A,其他以此类推。它因性能稳定、价格低廉而得到广泛的应用。

2.负输出W79××三端稳压器

W79××系列芯片是一种输出负电压的固定式三端稳压器,与W78××类似,输出电压有-5 V、-6 V、-9 V、-12 V、-15 V、-18 V和-24 V七个档,并且也有1.5 A、0.5 A和0.1 A三个电流挡,使用方法与W78××系列稳压器相同,只是要特别注意输入电压和输出电压的极性。

3.W117三端稳压器

与W78××系列产品一样,W117、W117M和W117L的最大输出电流分别为1.5 A、0.5 A和0.1 A。而军品级W117、工业品级W217和民品级W317具有相同的引出端、相同的基准电压和相似的内部电路,它们的工作温度范围依次为-55~150 °C、-25~150 °C、0~125 °C。其中UREF的典型值为1.25 V。

10.4.4.2 三端集成稳压器的应用

与其他大功率器件一样,三端稳压器的外形便于自身散热和安装散热器。封装形式有金属封装和塑料封装两种。图10.4.5(a)、(b)、(c)所示分别为W78××系列产品金属封装、塑料封装的外形图和方框图,图(d)所示为W117系列产品金属封装、塑料封装的外形图和方框图。

图10.4.5 三端稳压器的外形图和方框图

1.W78××的应用

(1)基本应用电路。

W78××基本应用电路如图10.4.6所示,输出电压和最大输出电流取决于所选三端稳压器。图中电容Ci用于抵消输入线较长时的电感效应,以防止电路产生自激振荡,其容量较小,一般小于1 μF。电容Co用于消除输出电压中的高频噪声,可取小于1 μF的电容,也可取几微法甚至几十微法的电容,以便输出较大的脉冲电流。但是若Co容量较大,一旦输入端断开,Co将从稳压器输出端向稳压器放电,易使稳压器损坏。因此,可在稳压器的输入端和输出端之间跨接一个二极管,如图中虚线所画,起保护作用。

图10.4.6 W78××的基本应用电路

图10.4.7 一种输出电流扩展电路

(2)扩大输出电流的稳压电路。

若所需输出电流大于稳压器标称值,则可采用外接电路来扩大输出电流。图10.4.7所示为实现输出电流扩展的一种电路。设三端稳压器的输出电压为,图示电路的输出电压UO=UD+-UBE,在理想情况下,即UD= UBE时,有UO=。可见,二极管用于消除UBE对输出电压的影响。

设三端稳压器的最大输出电流为IOmax,则晶体管的最大基极电流IBmax= IOmax-IR,因而负载电流的最大值为

(3)输出电压可调的稳压电路。

如图10.4.8所示,改变R2滑动端位置,可以调节UO的大小。三端稳压器既作为稳压器 件,又为电路提供基准电压。图中电压跟随器的输出电压等于三端稳压器的输出电压,即电阻R1与R2上部分的电压之和是一个常量,改变电位器滑动端的位置,即可调节输出电压UO的大小。以输出电压的正端为参考点,不难求出输出电压为

图10.4.8 输出电压可调的实用稳压电路

设R1= R2= R3= 3000 Ω,=12V ,则输出电压的调节范围为18~36 V。可以根据输出电压的调节范围及输出电流大小选择三端稳压器及采样电阻。

2.W117的应用

(1)基准电压源电路。

图10.4.9所示是由W117组成的基准电压源电路,输出端和调整端之间的电压是非常稳定的电压,其值为1.25 V;输出电流可达1.5 A。

(2)典型应用电路。

W117可调式三端稳压器的外接采样电阻是稳压电路不可缺少的组成部分,其典型电路如图10.4.10所示。

图10.4.10 典型应用电路

图10.4.9 基准电压源电路

由于调整端的电流可忽略不计,所以输出电压为

为了减小R2上的纹波电压,可在其上并联一个10 μF电容C。但是,在输出开路时,C将向稳压器调整端放电并使调整管发射结反偏。为了保护稳压器,可加二极管D2提供一个放电回路,如图10.4.11所示。

图10.4.11 W117的外加保护电路(www.xing528.com)

思考题

10.4.1 为什么串联开关型稳压电路的输出电压会低于其输入电压?而并联开关型稳压电路的输出电压在一定条件下会高于其输入电压?条件是什么?

习 题

10.4.1 填空:

图题10.4.1

在图题10.4.1所示电路中,调整管为_____,采样电路由_____组成,基准电压电路由_____组成,比较放大电路由_____组成,保护电路由_____组成;输出电压最小值的表达式为_____,最大值的表达式为_____。

10.4.2电路如图题10.4.2所示。合理连线,构成5V的直流电源。

图题10.4.2

10.4.3 电路如图题10.4.3所示,已知稳压管的稳定电压为6 V,最小稳定电流为5 mA,允许耗散功率为240 mW;输入电压为20~24 V,R1=360 Ω。试问:

(1)为保证空载时稳压管能够安全工作,R2应选多大?

(2)当R2按上面原则选定后,负载电阻允许的变化范围是多少?

10.4.4 在图题10.4.4所示稳压电路中,已知稳压管的稳定电压Uz为6 V,最小稳定电流IZmin为5 mA,最大稳定电流IZmax为40 mA;输入电压UI为15 V,波动范围为±10%;限流电阻R为200 Ω。

(1)电路是否能空载?为什么?

(2)作为稳压电路的指标,负载电流IL的范围为多少?

图题10.4.3

图题10.4.4

10.4.5 电路如图题10.4.5所示,稳压管的稳定电压UZ= 4.3V,晶体管的UBE= 0.7 V,R1= R2= R3= 300 Ω,Ro= 5 Ω。试估算:

(1)输出电压的可调范围;

(2)调整管发射极允许的最大电流;

(3)若UI= 25 V,波动范围为±10%,则调整管的最大功耗为多少。

图题10.4.5

10.4.6 直流稳压电源如图题10.4.6所示。

(1)说明电路的整流电路、滤波电路、调整管、基准电压电路.比较放大电路、采样电路等部分各由哪些元件组成。

(2)标出集成运放的同相输入端和反相输入端。

(3)写出输出电压的表达式。

图题10.4.6

10.4.7 在图题10.4.7所示电路中,R1= 240 Ω,R2= 3 kΩ;W117输入端和输出端电压允许范围为3~40 V。输出端和调整端之间的电压UR为1.25 V。试求解:(1)输出电压的调节范围;(2)输入电压允许的范围。

10.4.8 试求出图题10.4.8所示各电路输出电压的表达式。

图题10.4.7

图题10.4.8

10.4.9 两个恒流源电路分别如图题10.4.9(a)、(b)所示。

(1)求解各电路负载电流的表达式;

(2)设输入电压为20 V,晶体管饱和压降为3 V,b-e间电压数值|UBE| = 0.7 V;W7805输入端和输出端间的电压最小值为3 V;稳压管的稳定电压Uz= 5 V;R1= R = 50 Ω。分别求出两电路负载电阻的最大值。

图题10.4.9

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