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      靈活易用的三端集成穩壓器保證了熱電阻校驗儀的穩定性

       更新時(shí)間:2022-11-30 點(diǎn)擊量:1239

      靈活易用的三端集成穩壓器保證了熱電阻校驗儀的穩定性

      三端集成穩壓器是一種能夠將不穩定的直流電壓變?yōu)榉€定的直流電壓的串聯(lián)調整式三引腳集成電路。顧名思義,三端集成穩壓器只有3個(gè)引線(xiàn)腳——即不穩定電壓輸入端、穩定電壓輸出端(接負載)和公共接地端。用分立元器件構成的串聯(lián)調整式穩壓電路,具有組裝麻煩、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)。而三端集成穩壓器是將穩壓用的功率調整三極管、取樣電阻器以及基準穩壓、誤差放大、啟動(dòng)和保護(過(guò)熱、過(guò)流保護)等電路全部集成在單片晶體上制作而成的,具有體積小、性能穩定可靠、使用方便和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),所以得到廣泛應用,并成為推動(dòng)電子設備中穩壓器向通用化、標準化方向發(fā)展的先行兵。

      目前,在各種中、小功率的穩壓電源中,要數三端集成穩壓器應用最為普遍。業(yè)余電子制作中將220v交流電變換成為各種低壓直流電,要獲得滿(mǎn)意的性能、完善的保護電路、簡(jiǎn)潔的安裝效果,同樣離不開(kāi)三端集成穩壓器。

      外形和種類(lèi)

      三端集成穩壓器的封裝采用晶體三極管的標準封裝,其外形與晶體三極管一樣。常用三端集成穩壓器的實(shí)物外形如圖所示。其外形封裝形式主要有小型全塑料封裝(to-92或s-1)、帶散熱片的塑料封裝(to-220或to-202、s-7)、金屬殼封裝(to-3或f-2)3大類(lèi),引出腳均為3根。塑料封裝的三端集成穩壓器具有安裝容易、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),因此在常見(jiàn)電路中應用。

      圖常用三端集成穩壓器的實(shí)物外形圖

      三端集成穩壓器按輸出電壓極性的不同,可分為正電壓輸出穩壓器和負電壓輸出穩壓器兩類(lèi);按輸出電壓是否可調分類(lèi),有固定輸出穩壓器和可調輸出穩壓器兩種。固定輸出穩壓器的輸出電壓取決于內部取樣電阻的數值,使用時(shí)不能再調節,故有時(shí)顯得不方便;可調輸出穩壓器可通過(guò)外接電阻器,在較大范圍內調節輸出電壓,其特點(diǎn)是穩壓精度高,輸出紋波小,整體性能優(yōu)于固定式,被稱(chēng)為第二代三端集成穩壓器。

      構成及特點(diǎn)

      常用串聯(lián)調整式穩壓電路的特點(diǎn)是調整管與負載串聯(lián)并工作在線(xiàn)性區域,其電壓調整率高、負載能力和紋波抑制能力強、電路結構簡(jiǎn)單。因此,包括三端集成穩壓器在內的許多集成穩壓器都是在串聯(lián)調整式穩壓電路的基礎上開(kāi)發(fā)生產(chǎn)而成的。

      固定式三端集成穩壓器的內部電路方框圖如圖(a)所示,它與一般分立件組成的串聯(lián)調整式穩壓電源十分相似,不同之處在于增加了起動(dòng)電路、恒流源以及保護電路。為了使穩壓器能在比較大的電壓變化范圍內正常工作,在基準電壓形成和誤差放大部分設置了恒流源電路,啟動(dòng)電路的作用就是為恒流源建立工作點(diǎn)。rs是過(guò)流保護取樣電阻;ri、rz組成電壓取樣電路,實(shí)際上它們由一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò )構成,在輸出電壓不同的穩壓器中,采用不同的串、并聯(lián)接法,以形成不同的分壓比。取樣電壓通過(guò)誤差放大之后,去控制調整管的工作狀態(tài),以形成和穩定一系列預定的輸出電壓。

      可調式三端集成穩壓器的內部電路方框圖如圖(b)虛線(xiàn)框內所示。與固定式穩壓器相比,可調式穩壓器把內部的誤差放大器、保護電路等的公共端改接到了輸出端,所以它不再有接地端;同時(shí),不內設電壓取樣電路,增加了專(zhuān)門(mén)用于外接取樣電路的輸出電壓調整端adj,將內部基準電壓(一般為1.25v)加在誤差放大器的同相輸入端和電壓調整端adu之間,并由一個(gè)超級恒流源(一般為50μa)供電。實(shí)際使用時(shí),調整端adu采用懸浮式,即通過(guò)外接的取樣分壓電阻器r1、r2來(lái)設定輸出電壓。輸出電壓大小可用公式uo=1.25(1+r2/r1)來(lái)計算。顯然,如果將調整端adj直接接地,則輸出端u。會(huì )輸出穩定的1.25v電壓。


      圖三端集成穩壓器內部電路方框圖

      需要說(shuō)明的是,圖所示的是正電壓輸出三端集成穩壓器內部電路的方框圖。對于相應的負電壓輸出三端集成穩壓器,其內部構成和工作原理與正電壓輸出三端集成穩壓器基本相同,所不同的是調整管被接成了集電極輸出型。

      主要參數

      三端集成穩壓器的參數包括極限參數和工作參數兩方面,由于各生產(chǎn)廠(chǎng)家的定義不一致,所以比較雜亂。通常在一般應用時(shí),只要關(guān)注下面的幾項主要參數即可。

      ①輸出電壓(u。)。這是指三端集成穩壓器標稱(chēng)的直流輸出電壓值。對于固定輸出的穩壓器,它是偏差一般不超過(guò)±5 %的某一常數;對于可調輸出的穩壓器,它是指某一電壓范圍。

      ②輸出電壓偏差。對于固定輸出的穩壓器,實(shí)際輸出的電壓值和規定的標稱(chēng)輸出電壓u。之間往往有一定的偏差。這個(gè)偏差值一般用百分比表示,也可用電壓值來(lái)表示。

      ③最小輸入輸出電壓差(umn-uo)。這是指保證三端集成穩壓器正常工作時(shí),所必須的最小輸入電壓umn與輸出電壓uo的差值。當三端集成穩壓器的輸入輸出電壓差低于該值時(shí),輸出波紋變大、穩壓性能變差,甚至可能導致穩壓器不能工作。此參數與輸出電壓之和,就等于最小輸入電壓ummo。

      ④最大輸出電流(1○max)。這是指三端集成穩壓器在安全工作的條件下,所能夠輸出的最大電流值。實(shí)際應用時(shí),要選用/omax大于(至少等于)電路最大工作電流的三端集成穩壓器,并按要求采取良好的散熱措施。

      ⑤最大耗散功率(pomax或px)。這是指三端集成穩壓器內部電路所能承受的最大功耗,它與使用環(huán)境溫度、外加散熱片(器)的尺寸大小等有關(guān)。例如,對于最大輸出電流是1.5a的to-220封裝的穩壓管,在不加散熱片時(shí)最大耗散功率為2w,加上200mm×200mm×4mm散熱片后,最大耗散功率可達到15w。穩壓器實(shí)際輸出功率為其輸出電流乘以穩壓器自身的電壓降,要求不得超過(guò)poma這一極限值,以免造成穩壓器自動(dòng)保護停止工作或損壞。一種直觀(guān)的檢查方法是,穩壓器在穩定工作時(shí),其外殼不應燙手。

      型號命名

      國內外各廠(chǎng)家生產(chǎn)的普通固定式三端集成穩壓器,基本上都被命名為78xx系列(正電壓輸出)和79xx系列(負電壓輸出),其實(shí)物如圖(a)所示。其中“xx"用數字直接表示三端集成穩壓器的輸出電壓數值,單位為v。例如:7806表示輸出電壓為+6v;7924表示輸出電壓為-24v。此外,在78xx或79xx的前面和后面還有一些英文字母,如cw78xxc、ta78xxap、mc79xx等。前面的字母稱(chēng)為“前綴",通常為生產(chǎn)國家或廠(chǎng)家(公司)的代號,如“cw"表示中國制造的穩壓器, “ta"表示日本東芝公司的產(chǎn)品,“an"是日本松下公司的產(chǎn)品,“mc"是美國摩托羅拉公司的產(chǎn)品。后面的字母稱(chēng)為“后綴",用來(lái)表示輸出電壓容差和封裝形式等。通常不同生產(chǎn)廠(chǎng)家(公司)對三端集成穩壓器型號后綴所用字母的含義和定義各不相同。不過(guò),這對我們實(shí)際使用影響不大。

      8xx系列正輸出三端集成穩壓器的輸出電壓有11種,依次為:5v、6v、7v、8v、9v、10v、12v、15v、18v、20v、24v。79xx系列負輸出三端集成穩壓器的輸出電壓同樣有11種,依次為:-5v、-6v、-7v、-8v、-9v、-10v、-12v、-15v、-18v、-20v、-24v。這兩種系列的產(chǎn)品,按其最大輸出電流又可分為100ma、500ma、1.5a、3a、5a共5擋,其標志方法是在型號中表示電壓數字的“xx"前面加上相應的字母,即l=100ma、m=500ma、t=3a、h=5a,不加字母表示1.5a。例如:78l05三端集成穩壓器的最大輸出電流為100ma,79m12的最大輸出電流為500ma,7824的最大輸出電流為1.5a。

      圖常用三端集成穩壓器的型號標注

      不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的輸出可調式三端集成穩壓器,型號命名方法無(wú)明顯規律,封裝也各異。電子制作中經(jīng)常用的正電壓輸出可調式三端集成穩壓器型號有lm117、lm217、lm317、cw317系列等,與之相對應的負電壓輸出可調式三端集成穩壓器型號是lm137、lm237、lm337和cw337系列,其實(shí)物如圖(b)所示。

      一般情況下,我們從產(chǎn)品型號上所能夠獲得的參數信息是有限的。如果需要知道其他詳細的參數,就需要到產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)或集成電路手冊中去查找。表給出了電子制作中經(jīng)常用到的幾種三端集成穩壓器的型號和主要參數,僅供參考。

      表常用三端集成穩壓器的型號和主要參數

      引腳識別

      常用三端集成穩壓器的引腳排列位序如圖所示。筆者通過(guò)測試發(fā)現:78xx系列(正電壓輸出)穩壓器的散熱片或金屬外殼,均與它的接地端相通;79xx系列(負電壓輸出)穩壓器的散熱片或金屬外殼,均與它的輸入端相通。而lmx17、cwx17系列(正電壓輸出)穩壓器的散熱片均與它的輸出端相通;lmx37、cwx37系列(負電壓輸出)穩壓器的散熱片均與它的輸入端相通。對于全塑料封裝的三端集成穩壓器,其中間引腳的名稱(chēng)可對比相應系列的帶散熱片的塑料封裝管確定出來(lái)。掌握了這些基本規律,可給快速識別三端集成穩壓器的各引腳帶來(lái)方便。

      圖常用三端集成穩壓器的引腳識別

      當遇到型號、封裝和引腳排列不熟悉的三端集成穩壓器時(shí),就要查閱廠(chǎng)家說(shuō)明書(shū)或有關(guān)資料,辨清引腳名稱(chēng)后,再接入電路。

      電路符號

      三端集成穩壓器的電路符號如圖所示。其圖形符號用方框表示穩壓器本身,3條直線(xiàn)代表穩壓器的3根引腳,各直線(xiàn)根部用數字標明引腳順序號或直接標出功能字母。通常輸入端用u,(或un)、輸出端用u。(或uour)、接地端用gnd、調整端用adj來(lái)表示。

      圖三端集成穩壓器的符號

      三端集成穩壓器的文字符號采用字母“a",也可用英文“integrated circuits"(集成電路)的字頭縮寫(xiě)“ic"來(lái)表示。若電路圖中有多只同類(lèi)元器件時(shí),按常規就在字母后面或右下角標出數字,以示區別,如a1、a2……文字符號可標在圖形符號的方框內,并在其下邊標出三端集成穩壓器的型號。


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