電源設(shè)計說明中采用LT1083的7.5安培穩(wěn)壓器

所有設(shè)計人員都熟悉 78XX、79XX、LM317、LM337 和 C 穩(wěn)壓器。它們價格實惠、易于使用、操作安全可靠。它們中的許多將電流限制為最大 1 A。對于更大的需求，還有其他同樣簡單且便宜的解決方案。本教程將向您介紹使用Analog Devices LT1083穩(wěn)壓器的解決方案。

強大的調(diào)節(jié)器

LT1083穩(wěn)壓器（參見圖 1 中的符號和引腳排列）允許您調(diào)整正電壓并提供高達 7.5 A 的高效率電流。內(nèi)部電路設(shè)計用于在輸入和輸出之間的最高 1 V 差分電壓下工作。最大輸出電流時的最大壓差為 1.5V。需要一個 10 uF 的輸出電容器。以下是它的一些值得注意的功能：

輸出電壓可調(diào)；

電流高達 7.5 安培；

TO220容器；

內(nèi)部限制耗散功率；

最大差分電壓30V。

它可用于各種應(yīng)用，例如開關(guān)穩(wěn)壓器、恒流穩(wěn)壓器、高效線性穩(wěn)壓器和電池充電器。本教程中檢查的模型具有可變且可配置的輸出電壓。還有另外兩種型號 LT1083-5 和 LT1083-12，它們分別將輸出穩(wěn)定在 5V 和 12V。

圖 1：LT1083 穩(wěn)壓器

5 V 輸出電壓的最小應(yīng)用圖

圖2顯示了 5 V 穩(wěn)壓器的應(yīng)用圖。輸入電壓必須始終大于 6.5 V。當然，電路的電源電壓不能非常高，因為所有功率最終都會不必要地以熱量形式消散，從而大大降低系統(tǒng)的效率。穩(wěn)壓器通過其三個引腳連接到輸入、輸出和電阻分壓器，該分壓器決定輸出電壓的值。強烈建議使用兩個電容器，一個在輸入端，一個在輸出端。該方案具有將輸出電壓穩(wěn)定在恰好 5V 的功能。為此，分壓器由兩個 1% 精密電阻組成，第一個為 121 歐姆，第二個為 365 歐姆。

圖 2：輸出電壓為 5V 的最小但功能完善的應(yīng)用方案

圖 3顯示了負載電流和集成穩(wěn)壓器耗散功率的第一次測量結(jié)果。模擬是通過測試負載的不同值來進行的，負載的阻抗介于 1 歐姆和 20 歐姆之間。一個非常重要的事實是，即使負載發(fā)生劇烈變化，輸出電壓也具有非凡的穩(wěn)定性（始終恰好為 5 V）。事實上，流經(jīng)負載的電流以及集成穩(wěn)壓器的功耗變化極大。當保持在制造商設(shè)定的操作限制內(nèi)時，調(diào)節(jié)器因此非常穩(wěn)定和安全。

圖 3：5 V 穩(wěn)壓器原理圖的測量結(jié)果

該穩(wěn)壓器設(shè)計用于在高達 1 V 的“壓差”電壓下運行。該差分與負載電流無關(guān)，并且由于其較低的值，最終系統(tǒng)可以非常高效。在圖 4 中，我們可以看到介于 0 V 和 8 V 之間的輸入電壓圖（紅色圖）和輸出電壓（藍色圖）。根據(jù)制造商的特性，在兩個電壓之間存在大約 1 V 的有效“壓降”。

圖 4：輸入、輸出和 Dropout 電壓圖

即使使用不同實體的負載，集成的輸出電壓（具有用于電阻分壓器的值）也非常穩(wěn)定，如圖 5中的圖表所示。

圖 5：該圖顯示了輸出的穩(wěn)定性，與所使用的負載無關(guān)

當輸入電壓接近所需的輸出電壓時，效率要高得多。以下平均效率測量是使用不同的負載值進行的，使用三個不同的電源，分別為 18 V、12 V 和 6.5 V。

輸入電壓：18V，電路效率等于26.71%；

輸入電壓：12V，電路效率等于40.84%；

輸入電壓：6.5V，電路效率等于75.37%；

因此，當輸入電壓遠高于輸出電壓時，穩(wěn)壓器的工作量更大，因此會耗散更多的能量，而這些能量會因未使用的熱量而損失掉。

溫度的影響

即使在溫度變化的情況下，本教程中檢查的調(diào)節(jié)器也非常穩(wěn)定。雖然廠家認證的穩(wěn)定性為0.5%，但在官方文檔中，得到的結(jié)果更加令人滿意?，F(xiàn)在讓我們檢查一個與第一個檢查等效的簡單應(yīng)用程序方案，具有以下靜態(tài)特征：

輸入電壓：6.5V；

輸出電壓：5V；

連接在輸出端的負載電阻阻抗：5 歐姆；

負載電流：1A；

穩(wěn)壓器消耗的功率：1.51 W。

現(xiàn)在讓我們通過在 -10°C 和 +100°C 之間的范圍內(nèi)改變溫度來運行模擬。通過檢查圖 6的圖表，我們發(fā)現(xiàn)在很寬的溫度范圍內(nèi)（110°C 的偏移）輸出它實際上一直保持不變。集成電路極其穩(wěn)定，輸出電壓的最大變化，在兩個極端溫度下，僅為 6.2 微伏。

圖 6：該圖顯示了不同工作溫度下輸出電壓的變化

保護二極管

LT1083 穩(wěn)壓器不需要任何保護二極管，如圖 7 所示。事實上，由于使用了內(nèi)部電阻器，新的組件設(shè)計允許限制返回電流。此外，位于集成電路輸入和輸出之間的內(nèi)部二極管能夠管理持續(xù)數(shù)微秒的電流峰值，從 50 A 到 100 A。因此，即使是調(diào)節(jié)引腳上的電容器也不是絕對必要的。只有在輸出端連接容量大于 5000 uF 的電容器，同時輸入引腳對地短路時，穩(wěn)壓器才會損壞。這是一個不太可能發(fā)生的事件。

圖 7：不再需要輸出和輸入之間的保護二極管

如何獲得不同的張力

在輸出引腳和調(diào)整引腳之間有一個等于+1.25 V 的參考電壓。如果在這兩個端子之間放置一個電阻，則恒定電流流過該電阻。第二個電阻接地，具有設(shè)置總輸出電壓的功能。10 mA 的電流足以以精確的方式獲得此調(diào)節(jié)。通過實施微調(diào)器或電位器，可以創(chuàng)建可變電壓電源。調(diào)節(jié)引腳上流動的電流非常低，約為微安，可以忽略不計。下面是計算兩個電阻的步驟，對于 14 V 電源，它們可以在圖 8的分壓器圖表和圖 9所示的公式中看到：

輸入電壓 Vin 必須始終比所需的輸出電壓至少高 1 V，因此 Vin》 15；

輸出引腳和參考引腳之間始終存在 1.25 V 的電壓；

輸出引腳和參考引腳之間的電阻 R1 必須通過 10 mA 的電流；

R1 的值等于電阻上的電位差與必須通過它的電流之比；

參考引腳電壓等于輸出電壓減去固定電壓1.25V；

電阻 R2 也必須通過 10 mA 的電流，因此可以使用歐姆定律輕松計算。

當 R1=125 Ohm 和 R2=1275 值時，輸出電壓正好是 14 V。電壓在 1 V 和 Vin 之間的可變電源可以用 3.3 kOhm 電位器代替 R2 電阻器獲得。

圖 8：計算分壓器電阻以獲得任何電壓值

圖 9：計算兩個電阻的方程式

結(jié)論

三端 LT1083 穩(wěn)壓器是可調(diào)的，使用起來非常簡單。它配備了通常在高性能調(diào)節(jié)器中提供的各種保護。這些保護系統(tǒng)涉及 165°C 以上的短路和熱關(guān)斷。卓越的穩(wěn)定性允許創(chuàng)建高質(zhì)量的電源系統(tǒng)。需要一個 150 uF 的電解電容器或一個 22 uF 的鉭輸出電容器才能完全穩(wěn)定。

審核編輯：郭婷