電源應(yīng)用中的單片線性穩(wěn)壓器

單片或集成線性穩(wěn)壓器允許您僅使用幾個組件來創(chuàng)建穩(wěn)定的電源，從而顯著節(jié)省時間和空間。此外，當今市場上的許多設(shè)備都集成了先進的功能，例如短路、過壓和過流保護。自推出以來，線性穩(wěn)壓器一直主導(dǎo)著電源領(lǐng)域，至少在開關(guān)技術(shù)出現(xiàn)之前是這樣。由于其簡單性，它們?nèi)杂糜诙喾N應(yīng)用，尤其是低功耗應(yīng)用。線性穩(wěn)壓器的主要限制是效率：效率越低，輸出電壓和輸入電壓之間的差異就越大。

圖 1顯示了作為 V OUT /V IN比率函數(shù)的效率趨勢：當該比率趨于 1 時可獲得最佳結(jié)果。如果輸出和輸入電壓之間的差異不可忽略，則還需要提供適當?shù)臒峁芾斫鉀Q方案，因為多余的能量以熱量的形式消散。

圖 1：效率與 V OUT /V IN比率

每個線性穩(wěn)壓器的一個非常重要的參數(shù)是壓差，它是輸入電壓和輸出電壓之間的差值。例如，對于輸出電壓 V OUT = 5 V 和壓差 V DROPOUT = 1.5 V 的穩(wěn)壓器，輸入電壓不應(yīng)低于 6.5 V。市場上可用的調(diào)節(jié)器如下所示。

78xx 和 79xx 系列

78xx 系列單片線性穩(wěn)壓器（用于正電壓）和 79xx（用于負電壓）是市場上壽命最長的產(chǎn)品之一。這些穩(wěn)壓器具有寬范圍的輸出電壓 V OUT和高達 40 V 的輸入電壓 V IN，可提供高達 1 A 的輸出電流，根據(jù)型號采用塑料或金屬封裝。穩(wěn)壓器包括用于熱保護和短路保護的內(nèi)部電路。

根據(jù)型號的不同，壓差在 1.7 V 和 2.5 V 之間變化。圖 2顯示了 78xx 系列穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路 - 在本例中為 7812。應(yīng)該注意的是，電容器 C 1和 C 2不需要特別高的容量值，因為穩(wěn)壓器的紋波輸出非常?。◣缀练＿@兩個電容器雖然不是絕對必要的，但可為電路提供穩(wěn)定性并改善瞬態(tài)響應(yīng)。

圖 2：78xx 穩(wěn)壓器的應(yīng)用電路

圖 3顯示了一個類似的電路，這次基于 79xx 負電壓調(diào)節(jié)器（注意二極管橋的反轉(zhuǎn)）。

圖 3：79xx 穩(wěn)壓器的應(yīng)用電路

通過使用中心抽頭變壓器，兩個電路可以輕松組合，形成雙電源（例如，12 V 和 –12 V）。

LM1117

我們決定選擇這個穩(wěn)壓器而不是 LM317（過去幾年很受歡迎），因為與后者相比，LM1117 的壓差更低（最大可提供 800 mA 電流時為 1.2 V），而且適用于生成 3.3V 輸出電壓（當今的微控制器廣泛使用）。LM1117 提供固定輸出電壓（1.8 V、2.5 V、3.3 V 和 5 V）版本和可變輸出電壓版本，可通過一對外部電阻器調(diào)節(jié)。圖4是固定電壓輸出穩(wěn)壓器的應(yīng)用電路，而圖5是可變輸出電壓穩(wěn)壓器的相應(yīng)電路。

圖 4：LM1117 固定輸出版本的應(yīng)用電路

圖 5：LM1117 可變輸出版本的應(yīng)用電路

LM1117 集成了限流和熱關(guān)斷功能，以及一個內(nèi)部齊納二極管，可確保輸出電壓的精度為 ±1%。盡管并非絕對必要，但建議在輸出端插入一個至少 10 μF 的鉭電容器以提高穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應(yīng)。圖 6的電路顯示了用于產(chǎn)生負輸出電壓 (–5 V) 的穩(wěn)壓器。

圖 6：LM1117 用于產(chǎn)生負電壓

LT3080

LT3080 是一款低壓差 (高達 350mV) 線性穩(wěn)壓器，輸出電壓可在 1.2V 至 36V 之間調(diào)節(jié)，最大電流等于 1.1A，準確度高達 1%。圖 7顯示了穩(wěn)壓器的應(yīng)用電路：外部電阻 R SET允許您選擇輸出電壓值。

圖 7：單片線性穩(wěn)壓器

LT3080 的一個重要特性是它可以通過并聯(lián)方式獲得更大的輸出電流并改善熱管理。示例如圖 8所示。

圖 8：多個 LT3080 并聯(lián)

審核編輯：郭婷