三端稳压电源

第3章三端线性集成稳压器应用电路设计与调试
三端线性集成稳压器分为固定式稳压器和可调式两大类。

因其具有体积小、性能高、
土作可靠、电路简单、使用方便等优点，应用十分广泛，现已基本上取代了分立元件线性
串联型稳压电路。

3.1 三端固定电压稳压器应用电路设计与调试
3.1.1三端固定电压稳压器分类
常用三端固定稳压器按输出电压不同．可分为正稳压器7800系列和负稳压器7900系列，其中7800系列根据电流等级不同有0.IA（标注：78L x x )， 0.5A （标注：78M x x ) , 1. 5A（中间不标注字母78 x x）。

按输出电压不同有七个电压等级，即5、 6、9、12、15、 18V和24V，7900系列除引脚排列与7800不同外，其余与7800系列相似。

三端固定集成稳压器内部设有过电流、过热和调整管安全工作区保护及输出过电压保
护电路。

除78系列外，还有输出5V/3A、输出正电压的有W123, W223, W323三
种，它们的电压调整率S
u 为5%/V，电流调整率S
i
为0.25%，最大输出功率为20W。

输出负电压的有W145, W345，它们的电压调整率S
u =0.5%/V，电流调整率S
i
=
0.3%，最大功耗P
M
=25 W。

各型号间区别在于结温不同，其中W123, W145为-55～1500C , W223为-25～1500C，W323, W345为0～1500C。

为降低三端固定稳压器的功耗，制造了低压差三端稳压器，用于78系列难以胜任的低功耗特殊应用场合，如航空、航海设备的电源电路、便携式仪器仪表等。

低压差三端集成稳压器下应用电路设计，详见本书3.4节。

3.1.2三端固定电压稳压器组成固定输出电路设计
1．固定输出电压电路及元器件选择
用三端固定稳压器组成固定电压输出电路如图3-1所示。

图3-1 (a)为输出
正电压电路，图中C
1
为抗干扰电容，用以旁路在输入导线过长时窜入的高频干
扰脉冲，C
2
具有改善输出瞬变特性和防止电路产生自激振荡的作用。

虚线所接二
极管对稳压器起保护作用，防止输入端短路时，C
2
上电荷对稳压器内部放电，使
内部输出管击穿而损坏。

C
1、C
2
采用高频特性好的瓷介电容，一般C
1
取0. 33μF，
C
2
取0. 1μF。

图3-1 (b)为输出正、负电压的电路，图中VD5, VD6为保护二极管。

假设
图中A点断开，在无VD6的情况下，+ Uo通过R
L
加至79 x x输出端，使输出端对地承受反向电压而损坏。

加入硅二极管VD6后，VD6导通使输出端电位钳制在0. 7 V，起保护作用。

图3-1三端固定稳压器组成固定电压输出电路 (a)输出正电压电路； (b)输出正、负电压电路
三端固定式集成稳压器构成稳压电路时要求输入电压U 1不能过低，要求
V
U U O 21>- (3-1)
根据输出电压、电流选用三端集成稳压器及输入电压。

为保证集成稳压器可靠工作，U 1应考虑最低输入电压U 1max 时比U O 高于2V 。

图3-1 (b)中VD5, VD6选硅开关二极管，其最大整流电流l F 应选集成稳压器最大输出电流，即
max O F I I = (3-2)
为留有裕量，VD5, VD6最高反向电压U RM 应按下式选取
O RM U U 2> (3-3)
2．扩大输出电流电路及其元器件选择 典型扩大输出电流电路如图3-2所示。

21I I I C O
+=。

R 1
为VT 的发射
结偏置电阻，保证扩流时VT 处于放大状态。

R 1由下式估算，
1
1
21
1βC BE I I U R -
=
(3-4)
式中：I 2为集成稳压器输出电流；硅管U BE1取0.7V ，锗管取0.3V 。

VT 的最大集电极电流为
21I I I I O C CM -=> (3-5)
若20
I I >>, I 2
忽略不计，则
max O CM I I ≈ (3-6)
图3-2所示电路，要求输出电压为6V ，输出电流扩展为20A ，集成稳压器选用输出电流为1. 5A 的7806。

查手册扩流管选2N6287，其P CM =160W ， I CM =20A 符合要求。

该管为PNP 型硅管,β（h FE ）为750～18k ，取750。

R 1由式（3-4）估算为
Ω≈Ω==-=
5.0474.0475.17.0)750
5.185.1(7.01A
V
A
V R
R 1选两个1Ω/1W 电阻并联而成。

设 计时，应选测VTI 的β值，再估算 R 1值。

带功率管短路保护电路的输出电 流扩展电路如图3-3所示，当负载较 轻时，VT1、VT2均截止，I 0=I 2，即
由稳压器输出电流。

图3 -3中R 为
VTI 偏置电阻。

若VTI 为硅管，阈值
电压取0.7V ，锗管取0. 3 V 。

图3-3中VT1为3AD30，为锗管，设A I I D
12≈+,
则取R ≈0.3V/lA=0.3Ω。

当I 0>IA 时，VTI 就导通扩流。

R S 为过电流保护检测电阻。

当I c1大于给定值，U RS 使VT2导通，对输人电流I 1分流，使R 上电压降低，U BE1降低，从而减小输出电流Ic ，实现对VTI 的保护。

R S 值由U BE2和I c1决定，即
1
2
C BE S I U R = (3-7) 若VT2为硅管U BE2取0. 7 V ，锗 管取0. 3V 。

电阻R 的功率为
W
R I P R R 2.1～6.0）4～2(2==
由78x x ，79x x 系列集 成稳压器组成扩大输出电压的 电路，由于篇幅所限，不予介
绍，请读者参考有关文献。

3.1.3 三端固定输出稳压器应用电路设计示例 1.设计任务
设计一集成稳压电源，采用220V 、50Hz 市电供电，其性能指标：Uo=12V ，Iomax=0.8A ，输出纹波电压峰值ΔU OP-P ≤8mV，稳压系数Sr≤3×10-3。

2.设计说明
采用三端固定集成稳压器组成稳压电源，选用电路如图3-4所示。

整流滤波电路设计参照2.2.2节进行。

图3一4集成稳压电源电路
(1)集成稳压器的选择。

选三端固定式集成稳压器LM7812，查手册输出电压Uo=11.5～12 5V ，I omax =1. 5A ，最小输人电压U Imin =14V ，最大输人电压U 1max =35V 均能稳压。

(2）电源变压器选择。

LN17812输人电压范围14V ＜U 1 <35V ，取U 1＝18V 。

本电路采用桥式整流电容滤波电路。

根据式（2-8)，变压器二次电压有效值为
电流有效值取（(1.5～2)I
0，取1.5倍，I
2
=1. 2A。

变压器二次侧伏安容量P2≥U
2I
2
=18V·A。

考虑变压器效率，查表2-1得η=0.7，18V·A /0.7≈25.7V·A，选伏安容量为25V·A，二次电压、电流有效值18V/1. 2A的变压器。

对所取变压器进行验算。

变压器电压比K
T
= 220/18=12.2。

在市电电压下降
时，要保证集成稳压器正常工作，U1= 14V，U
2约为12V，则变压器一次电压U
1
=K
T
U
2
=
146.4V。

亦即市电下降到146.4V时，电路仍能正常工作，符合要求。

U
1
取值不能太大，否则会加大集成稳压器功耗，降低电源效率。

(3)整流二极管选择。

每个二极管流过的平均电流为
考虑冲击电流影响，根据式（2-10）I
F =(2-3)I
D
，取I
F
=1A。

二极管承受的反向峰值电压为
根据式（2-11）， U
RM ＞U
DM
，查手册或附表5，整流二极管选2CZ55C，其U
RM
≥100V，I
F
=IA，能满足要求。

(4)滤波电容选择。

在有输出纹波电压要求的整流滤波电路中，滤波电容选择不用式(2-12）进行估算，具体计算方法如下。

1)根据Sr定义式和△U
OP-P 求出稳压器输入端等效纹波电压峰峰值△U
IP-P
为
(3一8) 2)根据△U
lP-P
求出滤波电容值为
(3一9)
式中：C为滤波电容值，μF。

I
C 为电容放电电流，取I
C
=I
0max
；t为电容放电时间，
t=T/2=1/(2f)=0.01s。

将数据代入可求得
根据式（2-13）求电容C的耐压值为
U
CN =（1.5～2) U
2
= 27～36V
查手册选CDll型电解电容，标称值为2200μF/50V。

（5）LM7812功耗估算为
为使LM7812结温不超过规定值125O C，必须按手册规定安装散热器。

(6) C
1, C
2
的选择。

C
1
, C
2
选瓷介电容，其容量为C
1
=0.33μF， C2=0.1μF。

3.1.4三端固定电压稳压器组成输出电压可调电路设计
1.输出电压可调电路设计计算
固定输出集成稳压器组成输出电压可调电路如图3 -5所示。

图3-5固定输出集成稳压器组成输出电压可调电路图3-5所示电路的输出电压为
(3一10)
式中：U
XX 为集成稳压器输出的标称电压；Id为集成稳压器公共端电流；R
RP
为电
位器调整后的电阻值。

当R
RP =0时，U
O
=U
XX
; 当R
RP
增大时，U
O
也相应增大。

在设计图所示输出电压可调电路电压取样、调节支路时，先选取R
1
阻值，
R 1阻值不能过小，以免在电压取样、调节支路消耗过多电能。

R
1
阻值一般选几百
欧姆。

数值以使为整数值为宜。

R
RP
阻值根据式（3-10）估算。

电阻与电位器功率按下式估算
(3一11)
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。