7800系列三端固定式线性稳压器的典型应用电路
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开关电源中常见到的三端稳压集成电路有正电压输出的78 ×× 系列和负电压输出的79××系列。故名思义,三端IC是指这种稳压用的集成电路 只有三条 引脚输出,分别是输入端、 接地端 和 输出端。它的样子象是普通的三极管,TO- 220 的标准封装,也有9013样子的TO-92 封装。
用 78/79系列三端稳压IC 来组成稳压电源所需的外围元件极少,电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路,使用起来可靠 、方便 ,而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压,如7806表示输出电压为正6V,7909表示输出电压为负9V。
78/79系列三端稳压IC 有很多电子厂家生产,80年代就有了,但至今还是在开关电源中应用非常多。
有时在 数字78或79后面还有一个M或L,如78M12或79L24, 用来区别输出电流和封装形式等, 其中78L调系列的最大输出电流为100mA , 78M系列最大输出电流为1A,78系列最大输出电流为1.5A。它的封装也有 多种,详 见图。塑料封装的稳压电路具有安装容易、价格低廉等优点,因此用得比较多。79系列除了输出电压为负。引出脚排列不 同以外,命名方法、外形等均与78系列的相同。
因为三端固定集成稳压电路的使用方便,电子制作中经常采用,可以用来改装分立元件的稳压电源,也经常用作电子设备的工作电源。电路图如图所示。
注意三端集成稳压电路的输入、输出和接地端绝不能接错,不然容易烧坏。一般 三端集成稳压电路的最小输入、输出电压差约为2V,否则不能输出稳定的电压,一般应使电压差保持在4-5V,即经 变压器变压,二极管整流,电容器滤波后的电压应比稳压值高一些 。
在实际应用中, 应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器 (当然小功率的条件下不用)。当稳压管温度过高时,稳压性能将变差,甚至损坏。
三端固定式线性稳压器的产品分类
电子设备中常使用输出电压固定的线性集成稳压器。由于它只有输入,输出和接地端,且调整管工作在线性放大区,且一般用于固定输出,故称为三端固定式线性稳压器。现在其通用产品有7800系列和7900系列,两者原理相似,只是前者为正电源,而后者为负电源。7800和7900系列稳压器具有外围电路简单,保护机制完善和电性能指标高等特点,在电子制作中经常使用。其部分封装如图1所示。
图1 部分封装
对于7800系列1,2,3,分别是输入端,公共端和输出端。对于7900系列,1,2,3,分别是公共端,输入端,和输出端。细心的读者就会发现,7800系列与7900系列的封装引脚相比就是把公共端和输入端位置互换了。注意不是每一种型号都有以上的所有的封装。
对于7800和7900这两个系列,如果型号前面有字母,字母表示厂标。型号后面的两个数字代表输出电压,型号后面加字母来区分输出电流,L表示0.1A,AM表示0.5A,无字母表示最大输出电流1.5A。如LM7909表示美国国家半导体公司生产-9V 1.5A稳压器。但要注意尾数超过24的,输出电压为尾数的十分之一,如7833表示3.3V,7847表示4.7V。另外,塑料封装(TO-220)最大功耗为10W(加散热器),金属壳封装(TO-3)最大功耗为20W(加散热器)。
三端固定式线性稳压器的工作原理
认识一个事物,往往是从其外部特征开始,然后逐步的了解其本质。经过上面的介绍,想必大家已对三端固定稳压器的外部特征有了一定的认识。由外而内,由粗入细,现象本质,这一小节笔者将向大家介绍三端固定稳压器的工作原理。但在正式介绍之前,先要简单的介绍一下线性串联反馈式稳压电路的工作原理。了解了这个原理, 更有助于于后面对稳压器稳压原理的理解,因为稳压器的核心也只是稳压电路。
由图2稳压电路结构框图知,该电路主要由,稳压二极管和限流电阻R共同构成的获取基准电压电路;R1,RP,R2组成的取样电路;调整管T和集成运放构成的误差放大器4个部分组成。由于调整管T与负载串联,所以称为串联式稳压电路。
图2 串联负反馈稳压电路结构框图
电压的偏差(VREF-VF),经过运放放大,再通过控制调整管,进而控制输出。其稳压过程可以可简述如下:
如果是在深度负反馈的条件下,最后VREF就会近似的等于VF,此时可得输出电压为:
V o = V R E F ( 1 + R 1 / R 2 ) V_o=V_{REF}(1+R_1/R_2)
有前面的铺垫,现在就正式进入三端固定稳压器原理的介绍,以具有正电压输出的7800系列为例。框图如图3所示,较线性串联反馈式稳压电路,三端稳压器多了启动电路和保护电路,因为在集成稳压器中,常常采用许多恒流源,当输入电压接通后,这些恒流源难以自行导通,以致输出电压较难建立。因此,必须用启动电路。保护电路包括减流和过热保护电路,可以在过热和过流的情况下保护稳压器。三端稳压器的基本的稳压原理与线性串联反馈式稳压电路类似,也是通过负反馈调节,使输出电压维持相对的稳定,以达到稳压的目的。
7800系列三端固定式线性稳压器的典型应用电路
了解了外部形态和内部构造,接下来就是应用了。从7800系列开始,如果抛开前面的原理不谈,三端固定稳压管的稳压方式就显得很简单了,所以前面原理不懂也没有关系,同样可以理解这些电路,可以进行实践。到此,只需要记住7800系列稳压器可以输出稳定正电压,且Vxx=XX;1脚为输入,3脚为输出,2脚为公共端(也就是地)即可。
如图4(a)所示的是7800系列最基本,最简单的应用电路,其中C1,C2的参数均来自7800系列的数据手册。大凡电源用IC,其内部多含有运放,其工作状态与高增益的模拟放大器相同,一定要按公司手册指定的容量安装电容器,以免产生振荡。电路中接入电容实现频率补偿,其中C1是抗干扰电容,由于滤波电容与集成稳压器连线较长,容易产生振荡,因此电源输入侧要接入防振电容,也就是为了旁路高频干扰脉冲,使三端稳压器工作稳定,这种电容要用频率特性好的陶瓷或钽电容,大小在0.1u到0.47u之间,一般选0.33u;C2称为防自激电容,为了改善从负载到到电源的过渡特性,接入频率特性较好的电容,一般取0.1u。
当制作中需要一个能输出1.5A以上电流的稳压电源,通常采用 几块三端稳压电路并联起来,使其最大输出电流为N个1.5A,但应用时需注意:并联使用的集成稳压电路应采用同一厂家、同一批号的产品,以保证参数的一致。另外在输出电流上留有一定的余量,以避免个别集成稳压电路失效时导致其他电路的连锁烧毁。
在 78 ** 、 79 ** 系列三端稳压器中最常应用的是 TO-220 和 TO-202 两种封装。这两种封装的图形以及引脚序号、引脚功能如附图所示。图中的引脚号标注方法是按照引脚电位从高到底的顺序标注的。这样标注便于记忆。引脚 ①为最高电位,③脚为最低电位,②脚居中。从图中可以看出,不论正压还是负压,②脚均为输出端。对于 78**正压系列,输入是最高电位,自然是①脚,地端为最低电位,即③脚,如附图所示。对与79**负压系列,输入为最低电位,自然是③脚,而地端为最高电位,即①脚,如附图所示。此外,还应注意,散热片总是和最低电位的第③脚相连。这样在78**系列中,散热片和地相连接,而在79**系列中,散热片却和输入端相连接。