电子技术基础项目化教程课件 项目三 直流稳压电源的设计 3.2.4 线性集成稳压器

3.2相关知识总目录下页3.2.4线性集成稳压器

目前，集成稳压器已达百余种，并且成为模拟集成电路的一个重要分支。它具有输出电流大，输出电压高，体积小，重量轻，可靠性高，安装调试方便等一系列优点，在电子电路中应用十分广泛，已逐渐取代由分立元件组成的稳压电路。3.2.4线性集成稳压器下页上页首页

集成稳压器是稳压电源的核心，可按如下方式分类：

1）根据对输入电压变换过程的不同，可划分为线性集成稳压器和开关式集成稳压器。

2）根据输出电压可调性可分为：①固定式稳压器，它的输出端电压是固定的；②可调式稳压器，这类器件外接元件可使输出端电压能在较大范围内调节。

3）根据引脚数量划分可分为三端式和多端式。下页上页首页1.串联型稳压电路的工作原理

（1）电路组成

串联型稳压电路原理图和方框图如图3－10所示。下页上页首页图3－10

串联型稳压电路

1）取样单元：由R1、R2组成，与负载R

L并联，通过它可以反映输出电压Uo的变化。

2)基准单元：由稳压管VSZ和限流电阻R3构成，提供基准电压。

3）比较放大单元：晶体管VT2组成放大器，起比较和放大信号的作用。

4）调整单元：由晶体管VT1、R4组成。VT1是串联型稳压电路的核心元件，必须选择大功率晶体管。VT1为调整管，R4既是VT2的集电极负载电阻，又是VT1的基极偏流电阻，使VT1处于放大状态。下页上页首页

（2）工作原理

当电网电压波动或者负载电阻变化时，都能够引起输出电压变化。

1)假设电网电压波动，输入电压增加，使得输出电压增大，则该稳压电路的稳压原理为：

输出电压UO增加时，经R1、R2的取样电压

相应增加，于是VT2管基极电压UB2=UR2＞UREF，UBE2=UR2－UREF，式中UREF是稳压管提供的基准电压，其值基本不变，致使UBE2增大，IC2随之增大，VY2的集电极电压UC2下降，由于VT1的基极电压UB1=UC2，因而IC1减小，VT1管压降UCE1增大，使输出电压UO=UI-UCE1下降，结果使UO基本保持恒定。下页上页首页上述电压调节过程为负反馈过程。过程如下：下页上页首页

假设负载电阻变化，电阻减小，则该稳压电路的稳压过程为：

改变R2的阻值就可改变输出电压，若在图7－10的R1、R2之间串接电位器RP，组成输出电压可调串联稳压电路如图3－11所示。图中用集成运放构成比较放大器，调节RP以改变输出电压UO的大小。下页上页首页

在这种电源中起调节作用的晶体管必须工作于线性放大状态，故称之为线性串联型稳压电源。人们在此基础上制成了集成稳压电源。在这种稳压电源中，采用多种措施，使之性能大为提高。2.三端固定输出集成稳压器

（1）三端固定式线性集成稳压器分类及外形图

固定输出的三端集成稳压器的三端指输入端、输出端及公共端三个引出端。

1）分类

三端集成稳压器有输出正电压的7800系列和输出负电压的7900系列。下页上页首页

三端固定式稳压器命名方法如下：

国产三端固定式集成稳压器输出电压有5、6、9、12、15、18、24V等七种。最大输出电流大小用字母表示，字母与最大输出电流对应表见表3－1前缀系列电流电压W78或79XXX厂标固定输出正电压或负电压最大输出电流输出电压字母LNM无字母THP最大输出电流/A0.10.30.51.53510表3－1

集成稳压器字母与最大输出电流对应表

例如，CW7805为国产三端固定式集成稳压器，输出电压为+5V，最大输出电流为1.5A；LM79M9为美国国家半导体公司生产的-9V稳压器，最大输出电流为0.5A。CW7800系列、7900系列装上足够大的散热器后，耗散功率可达15W。下页上页首页2）管脚排列

三端固定式集成稳压器的封装及管脚排列图如图3－12所示。下页上页首页

（2）三端固定式集成稳压器应用电路

1)固定输出电压输出电路

用三端固定式集成稳压器组成的固定电压输出电路如图3－13所示。下页上页首页图3－13

固定电压输出电路

图3－13（a）为输出正电压电路。图中C1为抗干扰电容，用以旁路在输入导线过长时串入的高频干扰脉冲；C2具有改善输出瞬态特性和防止电路产生自激振荡的作用；虚线所接二极管对稳压器起保护作用。C1

、C2

一般选涤纶电容，容量为0.1μF至几个μF。下页上页首页

图3－13（b）为输出正、负电压电路。图中VD5、VD6起保护集成稳压器的作用。在输出端接负载的情况下，如果其中一路稳压器输入UI断开，如图中79XX的输入端A点断开，则+UO通过RL作用于79XX的输出端，使它的输出端对地承受反向电压而损坏。有了VD6，在上述情况发生时，VD6正偏导通，使反向电压钳制在0.7V，从而保护了集成稳压器。下页上页首页

2）扩大输出电流电路

扩大输出电路如图3－14所示。图中VT1为外接功率管，起扩大输出电流的作用。VT2与RS组成功率管短路保护电路。下页上页首页图3-14扩大输出电流电路

若集成稳压器的输出电流为IOXX，在负载正常情况下，IC1RS－UBE2小于VT2的阈值电压Uth2,VT2截止，则本电路的输出电流IO为：

IO=IC1+IOXX

当负载过载或短路时，IC1·RS＞Uth2，VT2导通，则UCE2≈IC1·RS+UBE1。当IC1增大，UBE2也增大，UCE2减小，致使UBE1减小，限制了IC1的增加。

当负载较轻时，VT1、VT2均处于截止状态，IO≈IOXX。图中R为VT1的偏置电阻，选取VT1（3AD30）的阈值电压Uth1=0.3V，设ID+IOmin≈100mA，则取R≈0.3V/0.1A=3Ω。当IO增大时，使IR增大，在UR大到一定程度，即为VT1导通提供所需偏置电压。下页上页首页

3）扩大输出电压电路

W7800和W7900系列的输出电压绝对值最大为24V，若要高于此值，可采用图3－15所示电路。图（a）为电阻分压电路，从中可得：UO=(1+

R2/R1)UXX

下页上页首页图3-15

扩大输出电压电路

注意：三端固定式集成稳压器使用时对输入电压有一定要求。若过低，会使稳压器在电网电压下降时不能正常稳压；过高会使集成稳压内部输入级击穿，使用时应查阅手册中输入电压范围。一般输入电压应大于输出电压2~3V以上。下页上页首页3.三端可调输出集成稳压器

三端可调式集成稳压器输出电压可调，且稳压精度高，输出纹波小，只需外接两只不同的电阻，即可获得各种输出电压。

（1）三端可调式线性集成稳压器分类及外形图

1）分类

三端可调式集成稳压器分为三端可调正电压集成稳压器和三端可调负电压集成稳压器。下页上页首页

三端可调正电压输出稳压器有W117、

W217和W317三种系列，这三种系列具有相同的引出端、相同的基准电压和相似的内部电路，所不同的是它们的工作温度范围，分别是-55~150℃、-25~150℃和0~125℃。

三端可调负电压输出稳压器有W137、W237和W337三种系列。

下页上页首页下页上页首页

表3－2

三端可调式集成稳压器分类类型产品系列或型号最大输出电流IOM/A输出电压UO/V正电压输出LM117L/217L/317L0.11.2~37LM117M/217M/317M0.51.2~37LM117/217/3171.51.2~37LM150/250/35031.2~33LM138/238/33851.2~32LM196/396101.25~15负电压输出LM137L/237L/337L0.1－1.2~－37LM137M/237M/337M0.5－1.2~－37LM137/237/3371.5－1.2~－37

2）引脚排列

三端可调式集成稳压器引脚排列图如图3-16所示。除输入、输出端外，另一端称为调整端。下页上页首页图3-16

三端可调式集成稳压器引脚排列图（2）三端可调式集成稳压器基本应用电路

三端可调式集成稳压器基本应用电路以CW317为例说明，电路如图3－17所示。下页上页首页图3-17

三端可调式集成稳压电路

该电路为输出电压1.2~37V连续可调。最大输出电流为1.5A。它的最小输出电流由于集成块电路参数限制，不得小于5mA.。CW317的输出端与调整之间电压UREF固定在1.2V，调整端（ADJ）的电流很小且十分稳定（50µA），因此输出电压：

UO=1.2（1+R2/R1）V

下页上页首页

在图3-17