靈活易用的三端集成穩(wěn)壓器保證了熱電阻校驗儀的穩(wěn)定性

靈活易用的三端集成穩(wěn)壓器保證了熱電阻校驗儀的穩(wěn)定性

三端集成穩(wěn)壓器是一種能夠?qū)⒉环€(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓的串聯(lián)調(diào)整式三引腳集成電路。顧名思義，三端集成穩(wěn)壓器只有3個引線腳——即不穩(wěn)定電壓輸入端、穩(wěn)定電壓輸出端(接負(fù)載)和公共接地端。用分立元器件構(gòu)成的串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓電路，具有組裝麻煩、可靠性差、體積大等缺點。而三端集成穩(wěn)壓器是將穩(wěn)壓用的功率調(diào)整三極管、取樣電阻器以及基準(zhǔn)穩(wěn)壓、誤差放大、啟動和保護(過熱、過流保護)等電路全部集成在單片晶體上制作而成的，具有體積小、性能穩(wěn)定可靠、使用方便和價格低廉等優(yōu)點，所以得到廣泛應(yīng)用，并成為推動電子設(shè)備中穩(wěn)壓器向通用化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展的先行兵。

目前，在各種中、小功率的穩(wěn)壓電源中，要數(shù)三端集成穩(wěn)壓器應(yīng)用最為普遍。業(yè)余電子制作中將220v交流電變換成為各種低壓直流電，要獲得滿意的性能、完善的保護電路、簡潔的安裝效果，同樣離不開三端集成穩(wěn)壓器。

外形和種類

三端集成穩(wěn)壓器的封裝采用晶體三極管的標(biāo)準(zhǔn)封裝，其外形與晶體三極管一樣。常用三端集成穩(wěn)壓器的實物外形如圖所示。其外形封裝形式主要有小型全塑料封裝(to-92或s-1)、帶散熱片的塑料封裝(to-220或to-202、s-7)、金屬殼封裝(to-3或f-2)3大類，引出腳均為3根。塑料封裝的三端集成穩(wěn)壓器具有安裝容易、價格低廉等優(yōu)點，因此在常見電路中應(yīng)用。

圖常用三端集成穩(wěn)壓器的實物外形圖

三端集成穩(wěn)壓器按輸出電壓極性的不同，可分為正電壓輸出穩(wěn)壓器和負(fù)電壓輸出穩(wěn)壓器兩類；按輸出電壓是否可調(diào)分類，有固定輸出穩(wěn)壓器和可調(diào)輸出穩(wěn)壓器兩種。固定輸出穩(wěn)壓器的輸出電壓取決于內(nèi)部取樣電阻的數(shù)值，使用時不能再調(diào)節(jié)，故有時顯得不方便；可調(diào)輸出穩(wěn)壓器可通過外接電阻器，在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓，其特點是穩(wěn)壓精度高，輸出紋波小，整體性能優(yōu)于固定式，被稱為第二代三端集成穩(wěn)壓器。

構(gòu)成及特點

常用串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓電路的特點是調(diào)整管與負(fù)載串聯(lián)并工作在線性區(qū)域，其電壓調(diào)整率高、負(fù)載能力和紋波抑制能力強、電路結(jié)構(gòu)簡單。因此，包括三端集成穩(wěn)壓器在內(nèi)的許多集成穩(wěn)壓器都是在串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓電路的基礎(chǔ)上開發(fā)生產(chǎn)而成的。

固定式三端集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部電路方框圖如圖(a)所示，它與一般分立件組成的串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓電源十分相似，不同之處在于增加了起動電路、恒流源以及保護電路。為了使穩(wěn)壓器能在比較大的電壓變化范圍內(nèi)正常工作，在基準(zhǔn)電壓形成和誤差放大部分設(shè)置了恒流源電路，啟動電路的作用就是為恒流源建立工作點。rs是過流保護取樣電阻；ri、rz組成電壓取樣電路，實際上它們由一個電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，在輸出電壓不同的穩(wěn)壓器中，采用不同的串、并聯(lián)接法，以形成不同的分壓比。取樣電壓通過誤差放大之后，去控制調(diào)整管的工作狀態(tài)，以形成和穩(wěn)定一系列預(yù)定的輸出電壓。

可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部電路方框圖如圖(b)虛線框內(nèi)所示。與固定式穩(wěn)壓器相比，可調(diào)式穩(wěn)壓器把內(nèi)部的誤差放大器、保護電路等的公共端改接到了輸出端，所以它不再有接地端；同時，不內(nèi)設(shè)電壓取樣電路，增加了專門用于外接取樣電路的輸出電壓調(diào)整端adj,將內(nèi)部基準(zhǔn)電壓(一般為1.25v)加在誤差放大器的同相輸入端和電壓調(diào)整端adu之間，并由一個超級恒流源(一般為50μa)供電。實際使用時，調(diào)整端adu采用懸浮式，即通過外接的取樣分壓電阻器r1、r2來設(shè)定輸出電壓。輸出電壓大小可用公式uo=1.25(1+r2/r1)來計算。顯然，如果將調(diào)整端adj直接接地，則輸出端u。會輸出穩(wěn)定的1.25v電壓。

圖三端集成穩(wěn)壓器內(nèi)部電路方框圖

需要說明的是，圖所示的是正電壓輸出三端集成穩(wěn)壓器內(nèi)部電路的方框圖。對于相應(yīng)的負(fù)電壓輸出三端集成穩(wěn)壓器，其內(nèi)部構(gòu)成和工作原理與正電壓輸出三端集成穩(wěn)壓器基本相同，所不同的是調(diào)整管被接成了集電極輸出型。

主要參數(shù)

三端集成穩(wěn)壓器的參數(shù)包括極限參數(shù)和工作參數(shù)兩方面，由于各生產(chǎn)廠家的定義不一致，所以比較雜亂。通常在一般應(yīng)用時，只要關(guān)注下面的幾項主要參數(shù)即可。

①輸出電壓(u。)。這是指三端集成穩(wěn)壓器標(biāo)稱的直流輸出電壓值。對于固定輸出的穩(wěn)壓器，它是偏差一般不超過±5 %的某一常數(shù)；對于可調(diào)輸出的穩(wěn)壓器，它是指某一電壓范圍。

②輸出電壓偏差。對于固定輸出的穩(wěn)壓器，實際輸出的電壓值和規(guī)定的標(biāo)稱輸出電壓u。之間往往有一定的偏差。這個偏差值一般用百分比表示，也可用電壓值來表示。

③最小輸入輸出電壓差(umn-uo)。這是指保證三端集成穩(wěn)壓器正常工作時，所必須的最小輸入電壓umn與輸出電壓uo的差值。當(dāng)三端集成穩(wěn)壓器的輸入輸出電壓差低于該值時，輸出波紋變大、穩(wěn)壓性能變差，甚至可能導(dǎo)致穩(wěn)壓器不能工作。此參數(shù)與輸出電壓之和，就等于最小輸入電壓ummo。

④最大輸出電流(1○max)。這是指三端集成穩(wěn)壓器在安全工作的條件下，所能夠輸出的最大電流值。實際應(yīng)用時，要選用/omax大于(至少等于)電路最大工作電流的三端集成穩(wěn)壓器，并按要求采取良好的散熱措施。

⑤最大耗散功率(pomax或px)。這是指三端集成穩(wěn)壓器內(nèi)部電路所能承受的最大功耗，它與使用環(huán)境溫度、外加散熱片(器)的尺寸大小等有關(guān)。例如，對于最大輸出電流是1.5a的to-220封裝的穩(wěn)壓管，在不加散熱片時最大耗散功率為2w,加上200mm×200mm×4mm散熱片后，最大耗散功率可達(dá)到15w。穩(wěn)壓器實際輸出功率為其輸出電流乘以穩(wěn)壓器自身的電壓降，要求不得超過poma這一極限值，以免造成穩(wěn)壓器自動保護停止工作或損壞。一種直觀的檢查方法是，穩(wěn)壓器在穩(wěn)定工作時，其外殼不應(yīng)燙手。

型號命名

國內(nèi)外各廠家生產(chǎn)的普通固定式三端集成穩(wěn)壓器，基本上都被命名為78xx系列(正電壓輸出)和79xx系列(負(fù)電壓輸出),其實物如圖(a)所示。其中“xx"用數(shù)字直接表示三端集成穩(wěn)壓器的輸出電壓數(shù)值，單位為v。例如：7806表示輸出電壓為+6v;7924表示輸出電壓為-24v。此外，在78xx或79xx的前面和后面還有一些英文字母，如cw78xxc、ta78xxap、mc79xx等。前面的字母稱為“前綴",通常為生產(chǎn)國家或廠家(公司)的代號，如“cw"表示中國制造的穩(wěn)壓器， “ta"表示日本東芝公司的產(chǎn)品，“an"是日本松下公司的產(chǎn)品，“mc"是美國摩托羅拉公司的產(chǎn)品。后面的字母稱為“后綴",用來表示輸出電壓容差和封裝形式等。通常不同生產(chǎn)廠家(公司)對三端集成穩(wěn)壓器型號后綴所用字母的含義和定義各不相同。不過，這對我們實際使用影響不大。

8xx系列正輸出三端集成穩(wěn)壓器的輸出電壓有11種，依次為：5v、6v、7v、8v、9v、10v、12v、15v、18v、20v、24v。79xx系列負(fù)輸出三端集成穩(wěn)壓器的輸出電壓同樣有11種，依次為：-5v、-6v、-7v、-8v、-9v、-10v、-12v、-15v、-18v、-20v、-24v。這兩種系列的產(chǎn)品，按其最大輸出電流又可分為100ma、500ma、1.5a、3a、5a共5擋，其標(biāo)志方法是在型號中表示電壓數(shù)字的“xx"前面加上相應(yīng)的字母，即l=100ma、m=500ma、t=3a、h=5a,不加字母表示1.5a。例如：78l05三端集成穩(wěn)壓器的最大輸出電流為100ma,79m12的最大輸出電流為500ma,7824的最大輸出電流為1.5a。

圖常用三端集成穩(wěn)壓器的型號標(biāo)注

不同廠家生產(chǎn)的輸出可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器，型號命名方法無明顯規(guī)律，封裝也各異。電子制作中經(jīng)常用的正電壓輸出可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器型號有l(wèi)m117、lm217、lm317、cw317系列等，與之相對應(yīng)的負(fù)電壓輸出可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器型號是lm137、lm237、lm337和cw337系列，其實物如圖(b)所示。

一般情況下，我們從產(chǎn)品型號上所能夠獲得的參數(shù)信息是有限的。如果需要知道其他詳細(xì)的參數(shù)，就需要到產(chǎn)品說明書或集成電路手冊中去查找。表給出了電子制作中經(jīng)常用到的幾種三端集成穩(wěn)壓器的型號和主要參數(shù)，僅供參考。

表常用三端集成穩(wěn)壓器的型號和主要參數(shù)

引腳識別

常用三端集成穩(wěn)壓器的引腳排列位序如圖所示。筆者通過測試發(fā)現(xiàn)：78xx系列(正電壓輸出)穩(wěn)壓器的散熱片或金屬外殼，均與它的接地端相通；79xx系列(負(fù)電壓輸出)穩(wěn)壓器的散熱片或金屬外殼，均與它的輸入端相通。而lmx17、cwx17系列(正電壓輸出)穩(wěn)壓器的散熱片均與它的輸出端相通；lmx37、cwx37系列(負(fù)電壓輸出)穩(wěn)壓器的散熱片均與它的輸入端相通。對于全塑料封裝的三端集成穩(wěn)壓器，其中間引腳的名稱可對比相應(yīng)系列的帶散熱片的塑料封裝管確定出來。掌握了這些基本規(guī)律，可給快速識別三端集成穩(wěn)壓器的各引腳帶來方便。

圖常用三端集成穩(wěn)壓器的引腳識別

當(dāng)遇到型號、封裝和引腳排列不熟悉的三端集成穩(wěn)壓器時，就要查閱廠家說明書或有關(guān)資料，辨清引腳名稱后，再接入電路。

電路符號

三端集成穩(wěn)壓器的電路符號如圖所示。其圖形符號用方框表示穩(wěn)壓器本身，3條直線代表穩(wěn)壓器的3根引腳，各直線根部用數(shù)字標(biāo)明引腳順序號或直接標(biāo)出功能字母。通常輸入端用u,(或un)、輸出端用u。(或uour)、接地端用gnd、調(diào)整端用adj來表示。

圖三端集成穩(wěn)壓器的符號

三端集成穩(wěn)壓器的文字符號采用字母“a",也可用英文“integrated circuits"(集成電路)的字頭縮寫“ic"來表示。若電路圖中有多只同類元器件時，按常規(guī)就在字母后面或右下角標(biāo)出數(shù)字，以示區(qū)別，如a1、a2……文字符號可標(biāo)在圖形符號的方框內(nèi)，并在其下邊標(biāo)出三端集成穩(wěn)壓器的型號。