硬件知识10 线性稳压电源——二极管稳压、射级跟随器稳压、集成电路稳压

目录

一、相关理论

二、二极管稳压电路

1、理论与计算

2、不足

三、射级跟随器稳压电路

四、集成电路稳压器

1、78 79系列

2、LM317 LM337系列

3、功耗计算


一、相关理论

        前文已进行了AC到DC的转换,只不过这个DC效果一般,因此需要用到稳压,其分为多种电路结构与形式。

二、二极管稳压电路

1、理论与计算

        这个部分在前面二极管的章节进行了阐述,主要是利用齐纳二极管的反向击穿特性,即当电压超过VZ就维持在VZ,且电流不断提升也不会影响。

        如上经过R1和D1二极管,实现电路稳压在5.1V,那么这个R1的阻值如何确定呢,计算一下:

        已知二极管的参数:VZ=5.1V、PD=0.5W、ID≈100mA。

        在不考虑RL电阻的时候,R1=(9V-5.1V)/100mA=39Ω。而如果R1越大,其ID=(9V-5.1V)/R1就会越小,所以这个R1可以设计得在高点,但是ID的电流一般不小于5mA,例如其实可以选择51Ω等。而接入RL负载后,ID的电流会逐渐降低。

2、不足

(1)9V转5.1V稳压,压差不浪费吗

        因为提到了RL的电流越高,也要保证D1有5mA电流,因此一般要求输入电压高于VZ 3V以上。

(2)可输出的电流很小,其由二极管决定,其也就可以提供100mA-5mA,如何解决呢

        不改变电路结构的时候,可以修改二极管,有的可以达到1A以上。

三、射级跟随器稳压电路

        前面讲到过,射级跟随器可以提供高电流,而稳压二极管可以提供比较稳定的电压,是否可以进行两者结合呢。

        可以看到VOUT=VE=0,假如所需的Vout=5V,那么VB必须达到5V+0.7V,即才可以让三极管导通,因此D1所选的反向电压参数应为5.7V,而输入电压的其余部分则分压到了R1上。

        R1的选型方面,其影响着进入B级的电流,因为另一支路为经过D1,其保证5mA以上一般即可。假如Vout所需1.5A,三极管放大倍数为50,那么IB=30mA。

        如果VIN=6V,那么R1≈(VIN-VD1)/IB=10Ω。

四、集成电路稳压器

        可以看到,前面设计这种二极管、三极管虽然也能达到要求,但是设计起来很麻烦,而且都是分立元件,效果没有稳压器好

        最最简单常用的有如下四个器件(LM337没放出来):

        其中78系列表示正压的稳压器,79表示负压的稳压器,LM317是正压可调压稳压器,LM337表示负压可调压稳压器。

1、78 79系列

        78xx、79xx,其中xx表示输出的电压:例如7805,表示输出到5V;7912,表示输出到-12V。

        对于输入电压较高的情况,可以用多级稳压输出,例如24VDC,通过级联7818、7812、7805可以得到18V、12V、5V直流电,对79系列也通用

对于参数而言,打开7805的手册如下:

        可以看到输出电压的典型值,波动值,能提供的电流与输出功率、输入电压范围要求7-20V,可以看到也是具有压降要求及最大输入电压要求的。在设计的时候一定要考虑到。

2、LM317 LM337系列

        其支持调压,其实78 79系列也具有XX版的调压,其电路几乎和LM一致,因此仅介绍LM系列。

        可以看到,其本质是通过控制adj引脚的分压电阻来调整输出电压,其中例如LM117,其adj电压恒定为1.2V,因此通过外置R1、R2电阻调整,从而调整VO输出值。

        有了R1、R2的相对值,绝对值呢?其决定了输入进adj的电流,一般在5~10mA范围内即可。

3、功耗计算

        线性稳压的问题就是功耗很高,其Iin≈Iout,那么压降乘以电流就得到功耗,例如5V、1A输出的稳压器,其输入如果是8V,则功耗P=(8-5)*1=3W,可以见得,输入电压越高,功耗也就越高

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