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灵活易用的三端集成稳压器保证了热电阻校验仪的稳定性

 发布时间:2022-11-30 点击量:130

灵活易用的三端集成稳压器保证了热电阻校验仪的稳定性

三端集成稳压器是一种能够将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的串联调整式三引脚集成电路。顾名思义,三端集成稳压器只有3个引线脚——即不稳定电压输入端、稳定电压输出端(接负载)和公共接地端。用分立元器件构成的串联调整式稳压电路,具有组装麻烦、可靠性差、体积大等缺点。而三端集成稳压器是将稳压用的功率调整三极管、取样电阻器以及基准稳压、误差放大、启动和保护(过热、过流保护)等电路全部集成在单片晶体上制作而成的,具有体积小、性能稳定可靠、使用方便和价格低廉等优点,所以得到广泛应用,并成为推动电子设备中稳压器向通用化、标准化方向发展的先行兵。

目前,在各种中、小功率的稳压电源中,要数三端集成稳压器应用最为普遍。业余电子制作中将220v交流电变换成为各种低压直流电,要获得满意的性能、完善的保护电路、简洁的安装效果,同样离不开三端集成稳压器。

外形和种类

三端集成稳压器的封装采用晶体三极管的标准封装,其外形与晶体三极管一样。常用三端集成稳压器的实物外形如图所示。其外形封装形式主要有小型全塑料封装(to-92或s-1)、带散热片的塑料封装(to-220或to-202、s-7)、金属壳封装(to-3或f-2)3大类,引出脚均为3根。塑料封装的三端集成稳压器具有安装容易、价格低廉等优点,因此在常见电路中应用。

图常用三端集成稳压器的实物外形图

三端集成稳压器按输出电压极性的不同,可分为正电压输出稳压器和负电压输出稳压器两类;按输出电压是否可调分类,有固定输出稳压器和可调输出稳压器两种。固定输出稳压器的输出电压取决于内部取样电阻的数值,使用时不能再调节,故有时显得不方便;可调输出稳压器可通过外接电阻器,在较大范围内调节输出电压,其特点是稳压精度高,输出纹波小,整体性能优于固定式,被称为第二代三端集成稳压器。

构成及特点

常用串联调整式稳压电路的特点是调整管与负载串联并工作在线性区域,其电压调整率高、负载能力和纹波抑制能力强、电路结构简单。因此,包括三端集成稳压器在内的许多集成稳压器都是在串联调整式稳压电路的基础上开发生产而成的。

固定式三端集成稳压器的内部电路方框图如图(a)所示,它与一般分立件组成的串联调整式稳压电源十分相似,不同之处在于增加了起动电路、恒流源以及保护电路。为了使稳压器能在比较大的电压变化范围内正常工作,在基准电压形成和误差放大部分设置了恒流源电路,启动电路的作用就是为恒流源建立工作点。rs是过流保护取样电阻;ri、rz组成电压取样电路,实际上它们由一个电阻网络构成,在输出电压不同的稳压器中,采用不同的串、并联接法,以形成不同的分压比。取样电压通过误差放大之后,去控制调整管的工作状态,以形成和稳定一系列预定的输出电压。

可调式三端集成稳压器的内部电路方框图如图(b)虚线框内所示。与固定式稳压器相比,可调式稳压器把内部的误差放大器、保护电路等的公共端改接到了输出端,所以它不再有接地端;同时,不内设电压取样电路,增加了专门用于外接取样电路的输出电压调整端adj,将内部基准电压(一般为1.25v)加在误差放大器的同相输入端和电压调整端adu之间,并由一个超级恒流源(一般为50μa)供电。实际使用时,调整端adu采用悬浮式,即通过外接的取样分压电阻器r1、r2来设定输出电压。输出电压大小可用公式uo=1.25(1+r2/r1)来计算。显然,如果将调整端adj直接接地,则输出端u。会输出稳定的1.25v电压。


图三端集成稳压器内部电路方框图

需要说明的是,图所示的是正电压输出三端集成稳压器内部电路的方框图。对于相应的负电压输出三端集成稳压器,其内部构成和工作原理与正电压输出三端集成稳压器基本相同,所不同的是调整管被接成了集电极输出型。

主要参数

三端集成稳压器的参数包括极限参数和工作参数两方面,由于各生产厂家的定义不一致,所以比较杂乱。通常在一般应用时,只要关注下面的几项主要参数即可。

①输出电压(u。)。这是指三端集成稳压器标称的直流输出电压值。对于固定输出的稳压器,它是偏差一般不超过±5 %的某一常数;对于可调输出的稳压器,它是指某一电压范围。

②输出电压偏差。对于固定输出的稳压器,实际输出的电压值和规定的标称输出电压u。之间往往有一定的偏差。这个偏差值一般用百分比表示,也可用电压值来表示。

③最小输入输出电压差(umn-uo)。这是指保证三端集成稳压器正常工作时,所必须的最小输入电压umn与输出电压uo的差值。当三端集成稳压器的输入输出电压差低于该值时,输出波纹变大、稳压性能变差,甚至可能导致稳压器不能工作。此参数与输出电压之和,就等于最小输入电压ummo。

④最大输出电流(1○max)。这是指三端集成稳压器在安全工作的条件下,所能够输出的最大电流值。实际应用时,要选用/omax大于(至少等于)电路最大工作电流的三端集成稳压器,并按要求采取良好的散热措施。

⑤最大耗散功率(pomax或px)。这是指三端集成稳压器内部电路所能承受的最大功耗,它与使用环境温度、外加散热片(器)的尺寸大小等有关。例如,对于最大输出电流是1.5a的to-220封装的稳压管,在不加散热片时最大耗散功率为2w,加上200mm×200mm×4mm散热片后,最大耗散功率可达到15w。稳压器实际输出功率为其输出电流乘以稳压器自身的电压降,要求不得超过poma这一极限值,以免造成稳压器自动保护停止工作或损坏。一种直观的检查方法是,稳压器在稳定工作时,其外壳不应烫手。

型号命名

国内外各厂家生产的普通固定式三端集成稳压器,基本上都被命名为78xx系列(正电压输出)和79xx系列(负电压输出),其实物如图(a)所示。其中“xx"用数字直接表示三端集成稳压器的输出电压数值,单位为v。例如:7806表示输出电压为+6v;7924表示输出电压为-24v。此外,在78xx或79xx的前面和后面还有一些英文字母,如cw78xxc、ta78xxap、mc79xx等。前面的字母称为“前缀",通常为生产国家或厂家(公司)的代号,如“cw"表示中国制造的稳压器, “ta"表示日本东芝公司的产品,“an"是日本松下公司的产品,“mc"是美国摩托罗拉公司的产品。后面的字母称为“后缀",用来表示输出电压容差和封装形式等。通常不同生产厂家(公司)对三端集成稳压器型号后缀所用字母的含义和定义各不相同。不过,这对我们实际使用影响不大。

8xx系列正输出三端集成稳压器的输出电压有11种,依次为:5v、6v、7v、8v、9v、10v、12v、15v、18v、20v、24v。79xx系列负输出三端集成稳压器的输出电压同样有11种,依次为:-5v、-6v、-7v、-8v、-9v、-10v、-12v、-15v、-18v、-20v、-24v。这两种系列的产品,按其最大输出电流又可分为100ma、500ma、1.5a、3a、5a共5挡,其标志方法是在型号中表示电压数字的“xx"前面加上相应的字母,即l=100ma、m=500ma、t=3a、h=5a,不加字母表示1.5a。例如:78l05三端集成稳压器的最大输出电流为100ma,79m12的最大输出电流为500ma,7824的最大输出电流为1.5a。

图常用三端集成稳压器的型号标注

不同厂家生产的输出可调式三端集成稳压器,型号命名方法无明显规律,封装也各异。电子制作中经常用的正电压输出可调式三端集成稳压器型号有lm117、lm217、lm317、cw317系列等,与之相对应的负电压输出可调式三端集成稳压器型号是lm137、lm237、lm337和cw337系列,其实物如图(b)所示。

一般情况下,我们从产品型号上所能够获得的参数信息是有限的。如果需要知道其他详细的参数,就需要到产品说明书或集成电路手册中去查找。表给出了电子制作中经常用到的几种三端集成稳压器的型号和主要参数,仅供参考。

表常用三端集成稳压器的型号和主要参数

引脚识别

常用三端集成稳压器的引脚排列位序如图所示。笔者通过测试发现:78xx系列(正电压输出)稳压器的散热片或金属外壳,均与它的接地端相通;79xx系列(负电压输出)稳压器的散热片或金属外壳,均与它的输入端相通。而lmx17、cwx17系列(正电压输出)稳压器的散热片均与它的输出端相通;lmx37、cwx37系列(负电压输出)稳压器的散热片均与它的输入端相通。对于全塑料封装的三端集成稳压器,其中间引脚的名称可对比相应系列的带散热片的塑料封装管确定出来。掌握了这些基本规律,可给快速识别三端集成稳压器的各引脚带来方便。

图常用三端集成稳压器的引脚识别

当遇到型号、封装和引脚排列不熟悉的三端集成稳压器时,就要查阅厂家说明书或有关资料,辨清引脚名称后,再接入电路。

电路符号

三端集成稳压器的电路符号如图所示。其图形符号用方框表示稳压器本身,3条直线代表稳压器的3根引脚,各直线根部用数字标明引脚顺序号或直接标出功能字母。通常输入端用u,(或un)、输出端用u。(或uour)、接地端用gnd、调整端用adj来表示。

图三端集成稳压器的符号

三端集成稳压器的文字符号采用字母“a",也可用英文“integrated circuits"(集成电路)的字头缩写“ic"来表示。若电路图中有多只同类元器件时,按常规就在字母后面或右下角标出数字,以示区别,如a1、a2……文字符号可标在图形符号的方框内,并在其下边标出三端集成稳压器的型号。


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