IC穩壓器工作原理和不同類型穩壓器的作用

穩壓器是在任何設備中的最廣泛使用的電子電路中的一個。調節電壓（無波動和噪聲水平）對于許多數字電子設備的平穩運行非常重要。常見的情況是微控制器，必須為微控制器提供平滑的調節輸入電壓才能平穩運行。

穩壓器的類型不同。在本文中，我們只關注基于IC的穩壓器。市場上可用的基于IC的穩壓器的一個例子是流行的7805 IC，它將輸出電壓調節到5伏。現在讓我們來看一下IC穩壓器的基本定義。它是一個集成電路，其基本目的是調節未調節的輸入電壓（明確超過預定范圍）并提供恒定的穩壓輸出電壓，這也是穩壓器的作用所在。

基于IC的穩壓器可以以不同方式分類

常見的分類是三端穩壓器和五端或多端子穩壓器。

另一種對IC穩壓器進行分類的常用方法是將它們識別為線性穩壓器和開關穩壓器。

還有第三種分類：

1）固定穩壓器（正極和負極）

2）可調穩壓器（正極和負極）

最后，

3）切換調節器

在第三種分類中，固定和可調穩壓器基本上是線性穩壓器的版本。

基于3端子的IC穩壓器工作原理圖

我們在下面給出了基于3端子的IC穩壓器工作原理圖。

IC穩壓器工作原理圖

固定穩壓器

這些穩壓器提供恒定的輸出電壓。一個流行的例子是7805 IC，它提供恒定的5伏輸出。固定穩壓器可以是正穩壓器或負穩壓器。正穩壓器器提供恒定的正輸出電壓。78XX系列中的所有IC都是固定的正電壓穩壓器。在IC命名法 - 78XX；XX部分表示IC設計的穩壓輸出電壓。示例： -7805、7806、7809等

負固定穩壓器在設計，構造和操作方面與正固定穩壓器相同。唯一的區別在于輸出電壓的極性。這些IC旨在提供負輸出電壓。示例： - 7905、7906以及79XX系列中的所有IC

可調穩壓器

可調穩壓器是一種調節器，其調節輸出電壓可在一定范圍內變化。有兩種不同的變體；稱為正可調穩壓器和負調節調節器。LM317是正可調穩壓器的典型示例，其輸出電壓可在1.2伏至57伏的范圍內變化。LM337是負可調穩壓器的一個例子。LM337實際上是LM317的補充，它在操作和設計上相似；唯一的區別是穩壓輸出電壓的極性。

可能存在可能需要可變電壓的某些條件。現在我們將討論如何連接LM317可調正穩壓器IC。連接圖如下所示。

使用LM317的可調節穩壓器

電阻器R1和R2確定輸出電壓Vout。調節電阻器R2以使輸出電壓范圍在1.2伏特至57伏特之間。可以使用以下等式計算所需的輸出電壓：

Vout = Vref（1 + R2 / R1）+ Iadj R2

在該電路中，Vref的值是調節端子和輸出之間的參考電壓，取1.25伏。

Iadj的值非常小，并且還具有恒定值。因此上面的等式可以改寫為

Vout = 1.25（1 + R2 / R1）

在上面的等式中，由于Iadj的值較小，因此忽略了由于R2引起的下降。

負載調節率為0.1％，而線路調節率為每伏特0.01％。這意味著，輸出電壓為輸入電壓的每個伏變化僅0.01％的。紋波抑制為80 db，相當于10,000。

LM 337系列可調穩壓器是LM 317系列器件的補充。負可調穩壓器可提供與LM 317器件相同的電壓和電流選項。

LM340系列穩壓器

三端穩壓器IC - 框圖 - LM340

使用LM340 IC的穩壓器是最常用的穩壓器IC。如上圖所示，內置參考電壓Vref驅動運算放大器的非逆變輸入。這里使用的運算放大器有許多階段的電壓增益。這種高增益有助于運算放大器使逆變和非逆變端子之間的誤差電壓幾乎為零。因此，逆變輸入終端vaue也將與非逆變終端Vref相同。

因此，流過分壓器的電流可寫為

I = Vref / R2

圖中所示的電阻器R2不是連接到IC的外部元件，而是在制造期間內置在IC內部的內部電阻器。由于上述條件，相同的電流流過R1。因此輸出電壓可寫為

Vout = Vref / R2（R1 + R2）

這表明可以通過為R1和R2設置所需的值來控制調節器的輸出。

該IC具有一個串聯傳輸晶體管，可以處理超過1.5 A的負載電流，只要它提供足夠的散熱。

與其他IC一樣，該IC還具有熱關斷和限流選項。熱關斷功能可在IC的內部溫度超過其預設值時立即關閉IC。溫度的升高可能主要是由于過高的外部電壓，環境溫度，甚至是散熱。LM340 IC的預設截止溫度值為175°C。由于熱關斷和電流限制，LM 340系列中的設備幾乎是堅不可摧的。

LM 340 - 15穩壓器工作原理電路圖

上圖顯示了LM340 IC作為穩壓器的應用。引腳1、2和3是輸入、輸出和接地。

當從IC到未調節電源的濾波電容器有相當大的距離（以厘米為單位）時，由于電路內的引線電感，IC內可能會發生不希望的振蕩。為了消除這種不希望的振蕩，必須如電路中所示放置電容器C1。

電容器C2有時用于改善電路的瞬態響應。

LM 340系列中的任何器件都需要的最小輸入電壓至少比穩壓輸出電壓高2到3V。否則，它將停止調節。此外，由于功耗過大，存在最大輸入電壓。

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