线性集成稳压器及应用
3.4.1 三端固定集成稳压器
1.三端固定集成稳压器的特点
三端固定集成稳压器包含7800和7900两大系列,7800系列是三端固定正输出稳压器,7900系列是三端固定负输出稳压器。它们的最大特点是稳压性能良好,外围元件简单,安
装调试方便,价格低廉,现已成为集成稳压器的主流产品。7800系列按输出电压分有5V、
6V、9V、12V、15V、18V、24V等品种;按输出电流大小分有0.1A、0.5A、1.5A、3A、5A、
10A等产品;具体型号及电流大小见
表
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3-6。例如型号为7805的三端集成稳压器,表示输出电压为5V,输出电流可达1.5A。注意所标注的输出电流是要求稳压器在加入足够大的散
热器条件下得到的。同理7900系列的三端稳压器也有-5V~-24V七种输出电压,输出电流有0.1A、0.5A、1.5A三种规格,具体型号见表3-7。
表3-6 CW7800系列稳压器规格
型 号 输出电流(A) 输出电压(V)
78L00 0.1 5、6、9、12、15、18、24
78M00 0.5 5、6、9、12、15、18、24
7800 1.5 5、6、9、12、15、18、24
78T00 3 5、12、18、24
78H00 5 5、12
78P00 10 5
表3-7 CW7900系列稳压器规格
型 号 输出电流(A) 输出电压(V)
79L00 0.1 -5、-6、-9、-12、-15、-18、-24
79M00 0.5 -5、-6、-9、-12、-15、-18、-24
7900 1.5 -5、-6、-9、-12、-15、-18、-24
7800系列属于正压输出,即输出端对公共端的电压为正。根据集成稳压器本身功耗的
大小,其封装形式分为TO-220塑料封装和TO-3金属壳封装,二者的最大功耗分别为10W
和20W(加散热器)。管脚排列如图3.4.1(a)所示。U为输入端,U为输出端,GND是公共IO端(地)。三者的电位分布如下:U>U>U(0V)。最小输入—输出电压差为2V,为可IOGND
靠起见,一般应选4~6V。最高输入电压为35V。
7900系列属于负电压输出,输出端对公共端呈负电压。7900与7800的外形相同,但管脚排列顺序不同,如图3.4.1(b)所示。7900的电位分布为:U(0V)>-U>-U。另外在使GNDOI
用7800与7900时要注意,采用TO-3封装的7800系列集成电路,其金属外壳为地端;而同样封装的7900系列的稳压器,金属外壳是负电压输入端。因此,在由二者构成多路稳压
电源时若将7800的外壳接印刷电路板的公共地,7900的外壳及散热器就必须与印刷电路板
的公共地绝缘,否则会造成电源短路。
CW79?Á?ÁCW78?Á?Á
µØÊäÈëÊä?öÊä?öÊäÈëµØ
(b)(a)
图3.4.1 三端固定输出集成稳压器管脚排列图 2.应用中的几个注意问题
(1)改善稳压器工作稳定性和瞬变响应的
措施
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三端固定集成稳压器的典型应用电路如图3.4.2所示。图3.4.2(a)适合7800系列,U、I
U均是正值;图3.4.2(b)适合7900系列,U、U均是负值;其中U是整流滤波电路的OIOI输出电压。在靠近三端集成稳压器输入、输出端处,一般要接入C=0.33,F和C=0.1,F电12容,其目的是使稳压器在整个输入电压和输出电流变化范围内,提高其工作稳定性和改善瞬
变响应。为了获得最佳的效果,电容器应选用频率特性好的陶瓷电容或胆电容为宜。另外为
了进一步减小输出电压的纹波,一般在集成稳压器的输出端并入一几百,F的电解电容。
DD
-U0-UiUiU0CW7900CW7800
C1C1C2C0C2+C0+0.1?ÌF0.33?ÌF0.1?ÌF0.33?ÌF
(a)(b)
图3.4.2 集成三端稳压器的典型应用
(a) CW7800系列稳压器的典型应用 (b) CW7900系列稳压器的典型应用 (2)确保不毁坏器件的措施
三端固定集成稳压器内部具有完善的保护电路,一旦输出发生过载或短路,可自动限制
器件内部的结温不超过额定值。但若器件使用条件超出其规定的最大限制范围或应用电路设
计处理不当,也是要损坏器件的。例如当输出端接比较大电容时(C>25,F),一旦稳压器O的输入端出现短路,输出端电容器上储存的电荷将通过集成稳压器内部调整管的发射极—基
极PN结泄放电荷,因大容量电容器释放能量比较大,故也可能造成集成稳压器坏。为防止
这一点,一般在稳压器的输入和输出之间跨接一个二极管(见图3.4.2),稳压器正常工作时,该二极管处于截止状态,当输入端突然短路时,二极管为输出电容器C提供泄放通路。 O
(3)稳压器输入电压值的确定
集成稳压器的输入电压虽然受到最大输入电压的限制,但为了使稳压器工作在最佳状态
及获得理想的稳压指标,该输入电压也有最小值的要求。输入电压U的确定,应考虑如下I因素:稳压器输出电压U;稳压器输入和输出之间的最小压差(U-U);稳压器输入电OIOmin
,一般取U、(U-U)之和的10%;电网电压的波动引起的输入电压RIPOIOmin
的变化,一般取U、(U-U)、U之和的10%。对于集成三端稳压器,,UOIOminRIPI压的纹波电压U具有较好的稳压输出特性。例如对于输出为5V的集成稳压器,其最小(U,UO),2~10VI
输出电压U为: I
U,U,U(,U),U,,U,5,2,0.7,0.77,8.(5V)Imin0I0minRIPI
3.4.2 三端可调集成稳压器
三端固定输出集成稳压器主要用于固定输出
标准
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电压值的稳压电源中。虽然通过外接电
路元件,也可构成多种形式的可调稳压电源,但稳压性能指标有所降低。集成三端可调稳压
器的出现,可以弥补三端固定集成稳压器的不足。它不仅保留了固定输出稳压器的优点,而
且在性能指标上有很大的提高。它分为CW317(正电压输出)和CW337(负电压输出)两大系列,每个系列又有100mA、0.5A、1.5A、3A…等品种,应用十分方便。就CW317系列与CW7800系列产品相比,在同样的使用条件下,静态工作电流I从几十mA下降到50,A,Q
电压调整率S由0.1%/V达到0.02%/V,电流调整率S从0.8%提高到0.1%。三端可调集成VI
稳压器的产品分类见表3-8所示。
CW317系列、CW337系列集成稳压器的管脚排列及封装型式见图3.4.3所示。
表3-8 三端可调集成稳压器规格
特点 国 产 型 号 最大输出电流(A) 输出电压(V) 对应国外型号
1.2~37 CW117L/217L/317L 0.1 LM117L/217L/317L
1.2~37 CW117M/217M/317M 0.5 LM117M/217M/317M
1.2~37 CW117/217/317 1.5 LM117/LM217/317
正压输出 1.2~57 CW117HV/217HV/317HV 1.5 LM117HV/217HV/317HV
1.2~33 W150/250/350 3 LM150/250/350
1.2~32 W138/2138/338 5 LM138/238/338
1.25~15 W196/296/396 10 LM196/296/396
-1.2~-37 CW137L/237L/337L 0.1 LM137L/2137L/337L
负压输出 -1.2~-37 CW137M/237M/337M 0.5 LM137M/237M/337M
-1.2~-37V CW137/237/337 1.5 LM137/237/337
CW137/237CW117/217
/337/317
ADJU0UiADJ-Ui-U0
(a) (b)
图3.4.3 三端可调集成稳压器管脚排列图
(a) TO-220封装 (b) TO-3封装
CW317、CW337系列三端可调稳压器使用非常方便,只要在输出端上外接两个电阻,
即可获得所要求的输出电压值。它们的标准应用电路如图3.4.4所示,其中图3.4.4(a)是CW317系列正电压输出的标准电路;图3.4.4(b)是CW337系列负电压输出的标准电路。
D1D11N40071N4007
3322LM317LM337D2-U0UiU0-UiR111D2R1
1N4007120??1N4007120??0.1?ÌF0.1?ÌFC1C3C3+C1C2+10?ÌF+10?ÌFR2R2C2+10?ÌF10?ÌF
(a)(b)
图3.4.4 三端可调集成稳压器的典型应用
(a) CW317系列三端可调稳压器典型应用电路 (b) CW337系列三端可调稳压器典型应用电路
在图3.4.4(a)电路中,输出电压的表达式为:
RR,6221.25(1)50101.25(1) U,,,,,,R,,,02RR11
式中第二项是CW317的调整端流出的电流在电阻R上产生的压降。由于电流非常小(仅2
为50,A),故第二项可忽略不计。
在空载情况下,为了给CW317的内部电路提供回路,并保证输出电压的稳定,电阻R1不能选的过大,一般选择R=100~120,。调整端上对地的电容器C用于旁路电阻R上的122
纹波电压,改善稳压器输出的纹波抑制特性。一般C的取值在10,F左右。 2
3.4.3 集成稳压器典型应用实例
1.正、负对称固定输出的稳压电源
利用CW7815和CW7915集成稳压器,可以非常方便地组成?15V输出、电流1.5A的稳压电源,其电路如图3.4.5所示。该电源仅用了一组整流电路,节约了成本。
图3.4.5 正、负对称固定输出的稳压电源
2.从零伏开始连续可调的稳压电源
由于CW317集成稳压器的基准电压是1.25V,且该电压在输出端和调整端之间,使得
图3.4.4所示的稳压电源输出只能从1.25V向上调起。如果实现从0V起调的稳压电源,可采用图3.4.6所示的电路。电路中的R不是直接接到0V上,而是接在稳压管D的阳极上,2Z若稳压管的稳压值取1.25V,则调节R,该电路的输出电压可从0V起调。稳压管D也可2Z
用两只串联二极管代替。电阻R起限流作用。 3
UiU0CW317
R1C10.33?ÌFC20.1?ÌF120
R2
DZR3-10V
1K
图3.4.6 从0V起调的稳压电源 3.跟踪式稳压电源
在有些情况下,有时要求某一电源能自动跟踪另一电源电压的变化而变化。利用两只
CW317集成稳压器组成的跟踪式稳压电源如图3.4.7所示。第一级集成稳压器IC的调整端1
通过电阻R接到第二只集成稳压器IC的输出端,这就限定了IC集成稳压器的输入—输出222电压差。该电压差为:
R2
720R1240U02UiCW317CW317U01
R3C1C2120
0.1?ÌF1?ÌF1kR4
图3.4.7 跟踪式稳压电源
R2 UUUd,,,1.25(1,)2O1O2R1
在图给定的参数下,U=5V。第二级集成稳压器的输出电压为: d2
R4 U,,1.25(1)O2R3
故第一级集成稳压器的输出电压为
R4 U,U,U,,,51.25(1)O1d2O2R3
可见在调节电阻R改变第二级输出电压U时,第一级输出电压U自动跟踪U电4O2O1O2
压变化。
4.恒流源电路
用三端固定输出集成稳压器组成的恒流源电路如图3.4.8所示。此时三端集成稳压器。从图中知,流过电阻R的电流为: 0CW7805工作于悬浮状态,接在CW7805输出端和公共端之间的电阻R决定了恒流源的输5V,, ,, I出电流IRRR
5流过负载R的电流为: I,I,I,,IL0RQQR
其中I为集成稳压器的静态工作电流。当电阻R较小,I较大的情况下,I的影响可QRQ忽略不计。可见,调节电阻R的大小,可以改变恒流源电流的大小。
IUiCW7805R
C0.1uFRIQ0.33?ÌF
I0RL
图3.4.8 恒流源电路之一
用三端可调集成稳压器CW317组成的恒流源电路如图3.4.9所示。由于集成可调稳压器CW317的调整端电流非常小,仅有50,A左右,并且调整端电流又极其稳定。故该恒流
源的电流恒定性及效率均比较高。该恒流源电路的输出电流为:
1.25 ,I0R
UiCW317IRR
C0.1?ÌFIQ
IRL0
图3.4.9 恒流源电路之二 若将电阻R用电位器代替,便可得到输出电流可调的恒流源。该恒流源的最小输出电流应
大于5mA,恒流源的最大输出电流将受到CW317最大输出电流的限制。