详解集成稳压器

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稳压器的作用是将不稳定的直流电压变换为稳定的直流电压。而集成稳压器凭借体积较小、稳压性能好和保护功能完善等优点应用范围越来越广。集成稳压器有线性电源式稳压器和开关电源式稳压器两大类。由于开关电源式稳压器属于模拟、数字混合电路，所以我们在后文介绍此类稳压器，下面仅介绍模拟集成稳压器。模拟集成稳压器有三端式和多端式两种。常见的集成稳压器的电路如图4-123所示。

图4-123 集成稳压器的电路符号

(1)三端稳压器

三端稳压器又分为不可调和可调两种。常见的三端稳压器实物与引脚功能如图4-124所示。

图4-124 三端稳压器实物和引脚功能

① 三端不可调稳压器。三端不可调稳压器是目前应用最广泛的稳压器。三端不可调稳压器主要有78××系列和79××系列两大类。其中，78××系列稳压器输出的是正电压，而79××系列稳压器输出的是负电压。三端不可调稳压器主要的产品有NC 公司的LM78××/79××、摩托罗拉公司的MC78××/79××、仙童公司的μA78××/79××、东芝公司的TA78××/79××、日立公司的HA78××/79××、日电公司的μPC78××/79××、三星公司的KA78××/79××以及意法联合公司生产的L78××/79××等。其中，××代表电压数值，比如，7812 代表的是输出电压为12V 的稳压器，7905 代表的是输出电压为−5V 的稳压器。

a.分类。三端不可调稳压器按输出电压可分为10 种，以78××系列稳压器为例介绍，包括7805(5V)、7806(6V)、7808(8V)、7809(9V)、7810(10V)、7812(12V)、7815(15V)、7818(18V)、7820(20V)、7824(24V)。三端不可调稳压器按输出电流可分为多种，稳压器最大输出电流与字母的关系见表4-1。

表4-1 稳压器最大输出电流与字母的关系

参见表4-1，常见的L78M05 就是最大电流为500mA 的5V 稳压器，而常见的KA7812就是最大电流为1.5A 的12V 稳压器。

b.三端不可调稳压器的工作原理。下面以78××系列三端不可调稳压器为例介绍三端不可调稳压器的工作原理。78××系列三端不可调稳压器由启动电路(恒流源)、取样电路、基准电压形成电路、误差放大器、调整管、保护电路等构成，如图4-125所示。

图4-125 78××系列三端不可调稳压器构成方框图

当78××系列三端不可调稳压器输入端有正常的供电电压输入后，该电压不仅加到调整管的集电极，而且通过基准电压形成电路产生基准电压。基准电压加到误差放大器后，误差放大器为调整管的基极提供基准电压，使调整管的发射极输出电压，该电压经R1 限流，再通过三端不可调稳压器的输出端子输出后，为负载供电。

当输入电压降低或负载变重，引起三端不可调稳压器输出电压Uo 下降时，通过可调

电阻RP 与R2 取样后的电压减小。该电压加到误差放大器的反相输入端，与同相输入端输入的参考电压比较后，输出的电压增大，调整管因基极输入电压增大而导通程度加强，使Uo 升高到规定值，实现稳压控制。当输出电压升高时，稳压控制过程相反。

当负载异常引起调整管过电流，被过电流保护电路检测后，调整管停止工作，避免调整管过电流损坏，实现了过电流保护。另外，调整管过电流时，温度会大幅度升高，被芯片内的过热保护电路检测后，也会使调整管停止工作，避免了调整管过热损坏，实现了过热保护。

② 三端可调稳压器。三端可调稳压器是在三端不可调稳压器的基础上发展而来的，它最大的优点就是输出电压在一定范围内可以连续调整。它和三端不可调稳压器一样，也有正电压输出和负电压输出两种。

a.分类。三端可调稳压器按输出电压可分为4 种：第一种是输出电压为1.2～15V 的，如LM196/396;第二种是输出电压为1.2～32V 的，如LM138/238/338;第三种是输出电压为1.2～33V 的，如LM150/250/350;第四种是输出电压为1.2～37V 的，如LM117/217/337。

三端可调稳压器按输出电流分为0.1A、0.5A、1.5A、3A、5A、10A 等多种。在稳压器型号后面加字母“L”的稳压器的输出电流为0.1A，如LM317L 就是最大电流为0.1A 的稳压器;在稳压器型号后面加字母“M”的稳压器的输出电流为0.5A，如LM317M 就是最大电流为0.5A 的稳压器;在稳压器型号后面不加字母的稳压器的输出电流为1.5A，如LM317就是最大电流为1.5A 的稳压器。而LM138/238/338 是5A 的稳压器，LM196/396 是10A 的稳压器。

b.工作原理。三端可调稳压器由恒流源(启动电路)、基准电压形成电路、调整器(调整管)、误差放大器、保护电路等构成，如图4-126所示。

图4-126 三端可调稳压器LM317 的构成方框图

当稳压器LM317 的输入端有正常的供电电压输入后，该电压不仅为调整器供电，而且通过恒流源为基准电压放大器供电，由它产生基准电压。基准电压加到误差放大器的同相输入端后，误差放大器为调整器提供导通电压，使调整器开始输出电压，该电压通过输出端子输出后，为负载供电。

当输入电压减小或负载变重，引起LM317 输出电压下降时，误差放大器反相输入端输入的电压减小，误差放大器为调整器提供的电压增大，调整器输出电压增大，最终使输出电压升高到规定值，实现稳压控制。输出电压升高时，稳压控制过程相反。

LM317 内的1.25V 基准电压形成电路的输出电压受调整端ADJ 输入电压的控制，当ADJ 端子输入电压升高后，基准电压形成电路输出的电压就会升高，误差放大器输出的电压因同相输入端电压升高而升高，使调整器输出电压升高。反之，控制过程相反。这样，通过调整ADJ 端子的电压，也就可以改变LM317 输出电压的大小。

另外，LM317 内的保护电路和LM7812 内的保护电路工作原理相同，不再介绍。

(2)多端稳压器

① 四端稳压器。四端稳压器是由夏普(Sharp)公司生产的一种新型稳压器，它实际上是在三端不可调稳压器的基础上发展而来的，与三端不可调稳压器相比，最大的区别是具有输出电压控制功能，所以该稳压器加设了控制端子，但其稳压值与普通三端稳压器相同，如型号(系列)PQ××后面的“××”代表稳压值，如PQ05RD21 就是5V 稳压器。常见的PQ 系列四端稳压器实物如图4-127所示。

图4-127 PQ系列四端稳压器实物

四端稳压器由基准源(误差放大器)、调整管VT1、放大管VT2、开关控制电路、基准电压形成电路、自动保护电路、取样电阻等构成，如图4-128所示。

图4-128 PQ系列四端稳压器的构成方框图

当稳压器的①脚有正常的供电电压输入后，该电压第一路加到调整管 VT1 的发射极，为它供电;第二路经R1 加到放大管VT2 的集电极，为 VT2 供电;第三路通过R2限流，不仅为基准源和开关控制电路供电，而且通过基准电压形成电路产生基准电压，为基准源的同相输入端提供基准电压。基准源开始为放大管VT2 的基极提供导通电压，使 VT2 导通，致使调整管 VT1 导通，由它的集电极输出电压，该电压通过②脚输出后为负载供电。

当输入电压升高或负载变轻，引起稳压器的②脚输出电压升高时，该电压经R2、R3 取样后使基准源反相输入端输入的电压增大，基准源为VT2 提供的电压减小，VT2 导通程度减弱，使VT1 的导通程度减弱，于是VT1 的集电极输出的电压减小，最终使②脚输出的电压下降到规定值，实现稳压控制。②脚输出的电压下降时，稳压控制过程相反。

当负载异常引起调整管VT1 过电流时，被自动保护电路检测后，自动保护电路输出低电平保护信号，使放大管VT2 截止，调整管VT1 因基极电位为高电平而截止，避免VT1 过电流损坏，实现了过电流保护。另外，调整管VT1 过电流时，温度会大幅度升高，被芯片内的过热保护电路检测后，也会输出低电平保护信号，使VT2 和VT1 相继截止，避免了VT1 等元器件过热损坏，实现了过热保护。

该稳压器的②脚能否输出电压，不仅取决于①脚能否输入正常的工作电压，而且还取决于④脚能否输入控制信号(开关信号)。当④脚有高电平的控制信号输入后，开关控制电路变为高阻状态，不影响放大管VT2 的基极电位，此时VT2 和VT1 能正常工作，稳压器的②脚开始输出电压。当④脚输入低电平信号后，开关电路输出低电平信号，使VT2 截止，致使VT1 截止，稳压器的②脚无电压输出，实现开关控制。

② 五端稳压器。五端稳压器主要有具有复位功能和输出电压可调两种。

a.五端稳压、复位稳压器。五端稳压、复位稳压器广泛应用在彩色电视机、计算机等电子产品中，下面以常用的五端稳压器L78MR05FA 为例进行介绍。L78MR05FA 的内部由启动电路、基准电压形成电路、调整管VT1、放大管VT2、误差放大器、复位电路、保护器、取样电阻等构成，如图4-129所示。它的引脚功能与检测参考数据见表4-2。

图4-129 五端稳压器L78MR05FA的构成方框图

表4-2 五端稳压器L78MR05FA 的引脚功能和检测参考数据

b.五端受控稳压器。五端受控稳压器广泛应用在彩色电视机、录像机、彩色显示器等电子产品中，常见的五端受控稳压器有BA××系列等产品。该系列稳压器根据输出电压的不同，可分为3.3V、5V、6V、9V 等多种。在BA 后面的数字就代表稳压器的输出电压值，如BA033ST 就是输出电压为3.3V 的稳压器，BA12ST 就是输出电压为12V 的稳压器。该系列稳压器根据有无电压取样功能可分为两种：一种是内置电压取样电路，⑤脚外无须设置取样电阻的稳压器，此类稳压器通过加“AST”/“ASFP”字符进行表示;另一种是内部无电压取样电路，外部需要设置取样电阻的稳压器，此类稳压器通过加“ST”/“SFP”字符进行表示。

BA××系列五端受控稳压器的内部由基准电压形成电路、调整管、控制开关、误差放大器、保护电路等构成，如图4-130所示。它的引脚功能见表4-3。

图4-130 BA××系列五端受控稳压器的构成方框图

表4-3 BA××系列五端稳压器的引脚功能

当稳压器的②脚有正常的供电电压输入后，该电压第一路加到调整管VT 的发射极，为它供电;第二路经基准电压形成电路产生基准电压。该电压加到误差放大器的反相输入端后，误差放大器输出低电平信号，使VT 导通，由其集电极输出电压，该电压通过④脚输出后，为负载供电。

当输入电压降低或负载变重，引起稳压器的④脚输出电压下降时，经外接的取样电阻

取样后的电压减小，该电压通过稳压器的⑤脚输入到误差放大器的同相输入端后，使误差放大器输出电压减小，使调整管VT 的导通程度加强，于是VT 的集电极输出的电压升高，最终使④脚输出的电压升高到规定值，实现稳压控制。④脚输出的电压下降时，稳压控制过程相反。

当负载异常引起调整管VT 过电流时，芯片温度会大幅度升高。当芯片温度达到25 ℃时，被过热保护电路检测后，控制误差放大器输出的电压随温度升高而增大，使调整管VT 导通逐渐减弱，致使稳压器输出的电压随温度升高而减小;当温度超过125 ℃时，过热保护电路控制信号使误差放大器始终输出高电平电压，使VT 截止，避免了VT 等元器件过热损坏，实现了过热保护。

该稳压器的④脚能否输出电压，不仅取决于②脚能否输入正常的工作电压，而且还取决于①脚能否输入控制信号(开关信号)。当①脚输入高电平的控制信号，经开关电路处理后，不影响误差放大器反相输入端的电位，调整管VT 导通，稳压器的④脚输出电压。当①脚输入低电平信号后，控制开关电路输出低电平信号，使误差放大器输出高电平控制信号，致使VT 截止，稳压器的④脚无电压输出，实现开关控制。

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