IC稳压器工作原理及不同类型稳压器的作用

稳压器是在任何设备中的最广泛使用的电子电路中的一个。调节电压（无波动和噪声水平）对于许多数字电子设备的平稳运行非常重要。常见的情况是微控制器，必须为微控制器提供平滑的调节输入电压才能平稳运行。

稳压器的类型不同。在本文中，我们只关注基于IC的稳压器。市场上可用的基于IC的稳压器的一个例子是流行的7805 IC，它将输出电压调节到5伏。现在让我们来看一下IC稳压器的基本定义。它是一个集成电路，其基本目的是调节未调节的输入电压（明确超过预定范围）并提供恒定的稳压输出电压，这也是稳压器的作用所在。

基于IC的稳压器可以以不同方式分类

常见的分类是三端稳压器和五端或多端子稳压器。

另一种对IC稳压器进行分类的常用方法是将它们识别为线性稳压器和开关稳压器。

还有第三种分类：

1）固定稳压器（正极和负极）

2）可调稳压器（正极和负极）

最后，

3）切换调节器

在第三种分类中，固定和可调稳压器基本上是线性稳压器的版本。

基于3端子的IC稳压器工作原理图

我们在下面给出了基于3端子的IC稳压器工作原理图。

固定稳压器

这些稳压器提供恒定的输出电压。一个流行的例子是7805 IC，它提供恒定的5伏输出。固定稳压器可以是正稳压器或负稳压器。正稳压器器提供恒定的正输出电压。78XX系列中的所有IC都是固定的正电压稳压器。在IC命名法 - 78XX；XX部分表示IC设计的稳压输出电压。示例： -7805、7806、7809等

负固定稳压器在设计，构造和操作方面与正固定稳压器相同。唯一的区别在于输出电压的极性。这些IC旨在提供负输出电压。示例： - 7905、7906以及79XX系列中的所有IC

可调稳压器

可调稳压器是一种调节器，其调节输出电压可在一定范围内变化。有两种不同的变体；称为正可调稳压器和负调节调节器。LM317是正可调稳压器的典型示例，其输出电压可在1.2伏至57伏的范围内变化。LM337是负可调稳压器的一个例子。LM337实际上是LM317的补充，它在操作和设计上相似；唯一的区别是稳压输出电压的极性。

可能存在可能需要可变电压的某些条件。现在我们将讨论如何连接LM317可调正稳压器IC。连接图如下所示。


电阻器R1和R2确定输出电压Vout。调节电阻器R2以使输出电压范围在1.2伏特至57伏特之间。可以使用以下等式计算所需的输出电压：

Vout = Vref（1 + R2 / R1）+ Iadj R2

在该电路中，Vref的值是调节端子和输出之间的参考电压，取1.25伏。

Iadj的值非常小，并且还具有恒定值。因此上面的等式可以改写为

Vout = 1.25（1 + R2 / R1）

在上面的等式中，由于Iadj的值较小，因此忽略了由于R2引起的下降。

负载调节率为0.1％，而线路调节率为每伏特0.01％。这意味着，输出电压为输入电压的每个伏变化仅0.01％的。纹波抑制为80 db，相当于10,000。

LM 337系列可调稳压器是LM 317系列器件的补充。负可调稳压器可提供与LM 317器件相同的电压和电流选项。

LM340系列稳压器


使用LM340 IC的稳压器是最常用的稳压器IC。如上图所示，内置参考电压Vref驱动运算放大器的非逆变输入。这里使用的运算放大器有许多阶段的电压增益。这种高增益有助于运算放大器使逆变和非逆变端子之间的误差电压几乎为零。因此，逆变输入终端vaue也将与非逆变终端Vref相同。

因此，流过分压器的电流可写为

I = Vref / R2

图中所示的电阻器R2不是连接到IC的外部元件，而是在制造期间内置在IC内部的内部电阻器。由于上述条件，相同的电流流过R1。因此输出电压可写为

Vout = Vref / R2（R1 + R2）

这表明可以通过为R1和R2设置所需的值来控制调节器的输出。

该IC具有一个串联传输晶体管，可以处理超过1.5 A的负载电流，只要它提供足够的散热。

与其他IC一样，该IC还具有热关断和限流选项。热关断功能可在IC的内部温度超过其预设值时立即关闭IC。温度的升高可能主要是由于过高的外部电压，环境温度，甚至是散热。LM340 IC的预设截止温度值为175°C。由于热关断和电流限制，LM 340系列中的设备几乎是坚不可摧的。


上图显示了LM340 IC作为稳压器的应用。引脚1、2和3是输入、输出和接地。

当从IC到未调节电源的滤波电容器有相当大的距离（以厘米为单位）时，由于电路内的引线电感，IC内可能会发生不希望的振荡。为了消除这种不希望的振荡，必须如电路中所示放置电容器C1。

电容器C2有时用于改善电路的瞬态响应。

LM 340系列中的任何器件都需要的最小输入电压至少比稳压输出电压高2到3V。否则，它将停止调节。此外，由于功耗过大，存在最大输入电压。