靈活易用的三端集成穩(wěn)壓器保證了熱電阻校驗(yàn)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(yàn)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(gè)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(diǎn)。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(dòng)和保護(hù)(過(guò)熱、過(guò)流保護(hù))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(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，所以得到廣泛應(yīng)用，并成為推動(dòng)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(hù)電路、簡(jiǎn)潔的安裝效果，同樣離不開(kāi)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(shí)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(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此在常見(jiàn)電路中應(yīng)用。

圖常用三端集成穩(wěn)壓器的實(shí)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(shí)不能再調(diào)節(jié)，故有時(shí)顯得不方便；可調(diào)輸出穩(wěn)壓器可通過(guò)外接電阻器，在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓，其特點(diǎn)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(diǎn)

常用串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓電路的特點(diǎn)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(qiáng)、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(kāi)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(dòng)電路、恒流源以及保護(hù)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(dòng)電路的作用就是為恒流源建立工作點(diǎn)。rs是過(guò)流保護(hù)取樣電阻；ri、rz組成電壓取樣電路，實(shí)際上它們由一個(gè)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(guò)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(hù)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(shí)，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(gè)超級(jí)恒流源(一般為50μa)供電。實(shí)際使用時(shí)，調(diào)整端adu采用懸浮式，即通過(guò)外接的取樣分壓電阻器r1、r2來(lái)設(shè)定輸出電壓。輸出電壓大小可用公式uo=1.25(1+r2/r1)來(lái)計(jì)算。顯然，如果將調(diào)整端adj直接接地，則輸出端u。會(huì)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(shuō)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(duì)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(shí)，只要關(guān)注下面的幾項(xiàng)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(duì)于固定輸出的穩(wěn)壓器，它是偏差一般不超過(guò)±5 %的某一常數(shù)；對(duì)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(duì)于固定輸出的穩(wěn)壓器，實(shí)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(gè)偏差值一般用百分比表示，也可用電壓值來(lái)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(shí)，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(shí)，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(shí)際應(yīng)用時(shí)，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(duì)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(shí)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(shí)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(guò)poma這一極限值，以免造成穩(wěn)壓器自動(dòng)保護(hù)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(shí)，其外殼不應(yīng)燙手。

型號(hào)命名

國(guó)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(shí)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(guó)家或廠家(公司)的代號(hào)，如“cw"表示中國(guó)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(guó)摩托羅拉公司的產(chǎn)品。后面的字母稱為“后綴",用來(lái)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(duì)三端集成穩(wěn)壓器型號(hào)后綴所用字母的含義和定義各不相同。不過(guò)，這對(duì)我們實(shí)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(hào)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(hào)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(hào)命名方法無(wú)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(hào)有l(wèi)m117、lm217、lm317、cw317系列等，與之相對(duì)應(yīng)的負(fù)電壓輸出可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器型號(hào)是lm137、lm237、lm337和cw337系列，其實(shí)物如圖(b)所示。

一般情況下，我們從產(chǎn)品型號(hào)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(shuō)明書或集成電路手冊(cè)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(hào)和主要參數(shù)，僅供參考。

表常用三端集成穩(wěn)壓器的型號(hào)和主要參數(shù)

引腳識(shí)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(guò)測(cè)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(duì)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(duì)比相應(yīng)系列的帶散熱片的塑料封裝管確定出來(lái)。掌握了這些基本規(guī)律，可給快速識(shí)別三端集成穩(wěn)壓器的各引腳帶來(lái)方便。

圖常用三端集成穩(wěn)壓器的引腳識(shí)別

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

電路符號(hào)

三端集成穩(wěn)壓器的電路符號(hào)如圖所示。其圖形符號(hào)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(hào)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(lái)表示。

圖三端集成穩(wěn)壓器的符號(hào)

三端集成穩(wěn)壓器的文字符號(hào)采用字母“a",也可用英文“integrated circuits"(集成電路)的字頭縮寫“ic"來(lái)表示。若電路圖中有多只同類元器件時(shí)，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(hào)可標(biāo)在圖形符號(hào)的方框內(nèi)，并在其下邊標(biāo)出三端集成穩(wěn)壓器的型號(hào)。