線性穩壓器的工作原理及應用
發布時間:2010-09-25 來源:電子發燒友
中心議題:
- 線性穩壓器的工作原理及應用
解決方案:
- 增加穩壓器輸出端的濾波器電容
- 在最大負載電流下規定線性調整率
第一個需要考慮的因素便是確定預期輸出電壓。最為簡單的線性穩壓器擁有一個固定的輸出電壓範圍,其由和圖1所示R1/R2網絡相類似的內部連接確定。可調穩壓器可能會有四個引腳:Vin、Vout、接地引腳和調節引腳。調節引腳是用來調節電壓設置電阻。

圖1基本的線性穩壓器三端可調穩壓器的輸出電壓如圖2所示

圖2三端可調穩壓器並由下列關係式設定:

1.25V為電壓參考值。分子和分母均除以R1可以得出:
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這就是本係列第一篇文章(第1部分最基本的構建塊——運算放大器)中所建立起來的非反相運算放大器(opamp)傳輸函數。我們通常用輸入電源電壓(線性)或輸出電流需求(負載)改(gai)變(bian)時(shi)其(qi)保(bao)持(chi)規(gui)定(ding)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)表(biao)現(xian)來(lai)衡(heng)量(liang)穩(wen)壓(ya)器(qi)的(de)動(dong)態(tai)性(xing)能(neng),即(ji)對(dui)靜(jing)態(tai)變(bian)化(hua)和(he)瞬(shun)態(tai)變(bian)化(hua)的(de)響(xiang)應(ying)。我(wo)們(men)通(tong)常(chang)是(shi)在(zai)最(zui)大(da)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)下(xia)規(gui)定(ding)線(xian)性(xing)調(tiao)整(zheng)率(lv)(lineregulation),而負載調整率的規定則可能是在一個或多個線性電壓條件下完成的。當輸入未得到調節時,可能會存在一定疊加於DC之上的電源線頻率AC,即輸入紋波,應從輸出中將其去除。
另(ling)一(yi)個(ge)動(dong)態(tai)性(xing)能(neng)變(bian)量(liang)是(shi)輸(shu)出(chu)噪(zao)聲(sheng)。通(tong)過(guo)增(zeng)加(jia)穩(wen)壓(ya)器(qi)輸(shu)出(chu)端(duan)的(de)濾(lv)波(bo)器(qi)電(dian)容(rong)一(yi)般(ban)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)輸(shu)入(ru)紋(wen)波(bo)和(he)輸(shu)出(chu)噪(zao)聲(sheng),但(dan)是(shi)會(hui)延(yan)長(chang)瞬(shun)態(tai)恢(hui)複(fu)時(shi)間(jian)。線(xian)性(xing)穩(wen)壓(ya)器(qi)的(de)運(yun)行(xing)依(yi)賴(lai)於(yu)一(yi)個(ge)內(nei)部(bu)增(zeng)益(yi)級(ji)。為(wei)了(le)防(fang)止(zhi)該(gai)增(zeng)益(yi)級(ji)出(chu)現(xian)振(zhen)蕩(dang),通(tong)常(chang)會(hui)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)最(zui)小(xiao)輸(shu)出(chu)濾(lv)波(bo)器(qi)電(dian)容(rong)(請參見圖1中的C2)。一個輸入濾波器電容(請參見圖1中的C1)將jiang有you助zhu於yu穩wen壓ya器qi服fu務wu於yu瞬shun態tai負fu載zai,尤you其qi是shi在zai穩wen壓ya器qi遠yuan離li電dian源yuan時shi更geng需xu要yao這zhe樣yang一yi個ge輸shu入ru濾lv波bo器qi電dian容rong。許xu多duo穩wen壓ya器qi都dou不bu容rong許xu存cun在zai反fan向xiang電dian壓ya。如ru果guo輸shu出chu電dian容rong被bei充chong電dian至zhi輸shu出chu電dian壓ya,同tong時shi輸shu入ru短duan路lu至zhi接jie地di,那na麼me穩wen壓ya器qi將jiang出chu現xian反fan向xiang電dian壓ya,並bing且qie在zai所suo有you電dian路lu獲huo得de放fang電dian以yi前qian穩wen壓ya器qi都dou會hui鎖suo閉bi在zai某mou種zhong未wei知zhi狀zhuang態tai中zhong。這zhe種zhong故gu障zhang狀zhuang態tai可ke能neng會hui引yin起qi穩wen壓ya器qi自zi毀hui。為wei了le避bi免mian出chu現xian這zhe種zhong故gu障zhang模mo式shi,可ke能neng會hui需xu要yao一yi個ge反fan向xiang二er極ji管guan鉗qian位wei(請參見圖3)。

圖3反向電壓鉗位由於缺少一種將未用能量輸入存儲到穩壓器的機製,因此必須將其以散熱的形式耗散掉。該功率可以由下列公式計算得到:
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計ji算suan過guo程cheng中zhong輸shu入ru電dian流liu的de使shi用yong,使shi得de穩wen壓ya器qi靜jing態tai或huo接jie地di電dian流liu均jun得de到dao考kao慮lv。在zai要yao求qiu負fu載zai電dian流liu大da於yu穩wen壓ya器qi承cheng受shou能neng力li的de情qing況kuang下xia,可ke以yi添tian加jia一yi個ge外wai部bu晶jing體ti管guan,如ru圖tu4所示。這種做法僅適用於可調輸出穩壓器。

圖4利用外部晶體管增大I(負載)該電路可能有助於將穩壓器芯片的熱量通過散熱片轉移至晶體管。降低穩壓器的功耗,可以降低由於溫度變化帶來的輸出電壓漂移。
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