稳压电源现代电子技术与应用

集成线性稳压器开关电源电压基准第 七 章 集 成 稳 压 电 源 与电 压 基 准 7.1 基 本 概 念一 、 稳 压 电 源 和 电 压 基 准 概 述 稳 压 电 源 可 分 为线 性 稳 压 电 源 ： 简 单 ， 效 率 低开 关 稳 压 电 源 ： 结 构 复 杂 ， 效 率 高 ， 噪 声 高 公 共 端输 入 输 出VI VO 负 载 IO+- +- 7.1 基 本 概 念1. 电 压 调 整 率 电 压 调 整 率 给 出 了 输 入 电 压 变 化 时 电 源 保 持 预 定 输出 电 压 的 能 力 ， 也 叫 线 路 调 整 率 (Line Regulation)。 IOVV电 压 调 整 率 %100/I OO VVV电 压 调 整 率另 一 种 定 义 方 式 为 二 、 常 用 参 数 7.1 基 本 概 念2. 电 流 调 整 率 电 流 调 整 率 给 出 了 负 载 变 化 时 电 路 保 持 预 定 输 出 电压 的 能 力 ， 所 以 也 叫 负 载 调 整 率 (Load Regulation)。 另 一 种 定 义 方 式 为 OOIV电 流 调 整 率 %100/O OO I VV电 流 调 整 率 7.1 基 本 概 念3. 温 度 系 数 温 度 系 数 用 来 度 量 改 变 温 度 条 件 下 电 路 维 持 预 定 输出 电 压 的 能 力 。 另 一 种 定 义 方 式 为 TV O温 度 系 数 %100/ OO TVV温 度 系 数 7.2 集 成 线 性 稳 压 电 源一 、 线 性 稳 压 电 源 的 原 理串 联 反 馈 式 稳 压 电 源 V I V O负 载 IO+VREF VTR1 R2 VB REF12O 1 VRRV V IVOV-VBVBEICVCEVO 7.2 集 成 线 性 稳 压 电 源二 、 集 成 线 性 稳 压 电 源1.固 定 式 三 端 集 成 稳 压 器 公 共 端输 入 输 出VI VO78051 23C1 C20.33 F 0.1 F(7.535V) (5V, 01A)极 限 参 数输 入 电 压 （ VO=5V、 12V和 15V） 35V工 作 温 度 范 围 0至 +70最 大 节 点 温 度 150贮 存 温 度 范 围 -65至 +150 7.2 集 成 线 性 稳 压 电 源2.可 调 式 三 端 集 成 稳 压 器 调 节输 入 输 出VI VOLM3171 23 R1R 2IADJ VADJ 1.25V+-V25.1ADJO VV ADJ2121 2OADJ / IRRRR RVV ADJ212O V25.11 IRRRV V25.11 12O RRV 7.2 集 成 线 性 稳 压 电 源 调 节输 入 输 出VI IOLM3171 23 R1IADJ1.25V+ - RO1ADJ1REFO 25.1 R VIRVI O REFDOO I VVVR I 3.LM317应 用 电 流 源例 ： 采 用 LM317设 计 一 个 1A电 流 源 ， 已 知 输 入 电 压 为 12V，并 求 负 载 电 阻 范 围 。 7.3 单 片 开 关 电 源一 、 效 率调 整 管 消 耗 的 能 量 ： 1.线 性 稳 压 电 源 的 效 率 VI VO负 载 I O+VREF VT R1 R2 B+- C E IC CCEIVP OOI )( IVVP 100(%) IO VV 7.3 单 片 开 关 电 源2. 开 关 稳 压 电 源 的 效 率调 整 管 消 耗 的 能 量 ： VI VO负 载 I OVREF VT R1 R2 B+- C E调 制 器 CLD 00)()( OIOOI VVIVVP OSATOOI )( IVIVVP 7.3 单 片 开 关 电 源二 、 开 关 稳 压 电 源 的 原 理开 关 占 空 比 ： 1.降 压 型 开 关 稳 压 电 源 VI VO负 载 I O+- 控 制 器 C L D SW OFFON ONtt tD IO DVV 7.3 单 片 开 关 电 源2.降 压 型 开 关 稳 压 电 源 的 原 理降 压 型 开 关 稳 压 电 源 的 等 效 电 路 IO DVV VI VO负 载 IO+- DSWVSAT vLiL+ - vC+- iC VI VO负 载 IOVSAT vLiL+ - vC+- iCONOSATIONL tL VVVti )( OFFOFOFFL tLVVti )()()( OFFLONL titi FSATIO VDVVDV )1()( 7.3 单 片 开 关 电 源3. 升 压 型 开 关 稳 压 电 源开 关 占 空 比 ： OFFON ONtt tD VI VO负 载 I O+- 控 制 器 C L DSW IO 1 1 VDV 7.3 单 片 开 关 电 源4. 反 相 型 开 关 稳 压 电 源开 关 占 空 比 ： OFFON ONtt tD VI VO负 载 I O+- 控 制 器 CL DSW IO 1 VDDV 7.3 单 片 开 关 电 源三 、 单 片 开 关 稳 压 电 源1.单 片 开 关 稳 压 电 源 LM2576 VI VO负 载COUTLD 5 2 14 3R1 52kHz振 荡 器 内 部电 源 开 /关 比 较 器放 大 器 驱 动VREF 开 关CIN R2 V23.111 12REF12O RRVRRV 7.3 单 片 开 关 电 源2. LM2576典 型 应 用 LM2576典 型 应 用 电 路 7.3 单 片 开 关 电 源3. LM2576反 相 型 应 用 LM2576反 相 型 应 用 电 路 7.4 电 压 基 准一 、 基 本 概 念电 压 基 准 的 作 用 是 产 生 一 个 稳 定 的 输 出 VO， 以 用 作 其他 电 路 的 标 准 。电 源 、 A/D、 D/A、 V/F、 F/V、 VCO、 传 感 器 电 路 等 系统 都 需 要 某 种 基 准 。 电 压 基 准 与 稳 压 电 源 的 区 别 在 于 ， 电 压 基 准 的 精 确 度和 稳 定 性 要 求 非 常 严 格 ， 而 稳 压 电 源 的 电 流 输 出 能 力要 大 得 多 。电 压 基 准 的 种 类 很 多 ， 从 稳 压 原 理 上 分 有 能 隙 式 电 压基 准 、 齐 纳 电 压 基 准 等 。 7.4 电 压 基 准二 、 两 端 型 电 压 基 准 两 端 型 电 压 基 准 在 应 用 时 可 等 效 成 一 个 稳 压 二 极 管 ，使 用 方 法 也 与 稳 压 二 极 管 一 样 ， 需 要 串 联 电 阻 后 接 电源 ， 从 器 件 两 端 输 出 稳 定 的 电 压 。 这 种 电 压 基 准 的 精 确 度 、 温 度 漂 移 和 动 态 内 阻 等 参 数都 远 优 于 普 通 的 稳 压 二 极 管 。 其 工 作 电 流 与 向 负 载 提 供 的 电 流 有 密 切 关 系 ， 负 载 电流 越 大 ， 其 工 作 电 流 就 越 小 。 两 端 型 电 压 基 准 又 可 称 为 分 流 型 电 压 基 准 （ Shunt Voltage Reference） 。 7.4 电 压 基 准 两 端 型 电 压 基 准 LM4030 LM4030是 一 款 高 精 度 的 分 流 型 电 压 基 准 ， 输 出 电 压 的精 度 可 达 0.05%， 温 度 漂 移 系 数 可 到 10ppm/ 。 其 输 出 电 压 有 两 种 规 格 ， 分 别 是 2.5V和 4.096V。 VIN V REFCOUTR IBIASISHUNT ILOAD 54123NCNC/GNDNC GNDVREF LOAD_MAXSHUNT_MINREFIN IIVVR 7.4 电 压 基 准三 、 三 端 型 电 压 基 准 从 应 用 的 角 度 看 ， 三 端 型 电 压 基 准 相 当 于 一 个 高 精 度 、高 稳 定 度 的 串 联 型 线 性 稳 压 电 源 ， 使 用 方 法 也 与 线 性稳 压 电 源 基 本 一 致 。 有 些 三 端 型 电 压 基 准 也 可 称 为 串 联 型 电 压 基 准（ Series Voltage Reference） 。三 端 型 电 压 基 准 有 固 定 电 压 输 出 、 可 调 电 压 输 出 和 多电 压 输 出 三 种 输 出 形 式 ， 输 出 电 压 一 般 低 于 输 入 电 压 。该 器 件 自 身 的 工 作 电 流 非 常 小 ， 负 载 电 流 与 自 身 的 工作 电 流 没 有 直 接 关 系 ， 输 入 输 出 之 间 的 额 定 落 压 电 压也 很 小 ， 功 耗 非 常 低 。 7.4 电 压 基 准1. 三 端 型 电 压 基 准 AD780 AD780是 一 款 高 精 度 的 电 压 基 准 ， 可 以 提 供 2.5V或 3V输 出 ， 输 出 电 压 的 精 度 可 达 1mV， 温 度 漂 移 系 数 可 到3ppm/ 。 AD780还 提 供 一 个 温 度 输 出 端 ， 该 端 输 出 的 电 压 能 随环 境 温 度 线 性 变 化 ， 变 化 率 大 约 为 2mV/ 。 利 用 该 端 ，AD780还 可 以 作 为 温 度 传 感 器 使 用 。 8 4 123NC NCTEMP GND VOUT765VIN TRIM SELECTAD780 7.4 电 压 基 准2. AD780应 用 AD780典 型 应 用 电 路 。 RPOT和 R1的 作 用 是 微 调 输 出 电 压 ，若 不 需 要 进 行 误 差 调 整 则 可 以 省 略 。 VIN VO652 4 8 R1CIN RPOTAD780VINGND SELECTTRIMVOUT 25k2.1k1 F 7.4 电 压 基 准AD780作 为 温 度 传 感 器 使 用 时 的 电 路 。通 过 调 节 电 位 器 ， 该 电 路 的 输 出 可 以 精 确 地 实 现10mV/ 。 VIN VO32 4 RBCIN RFAD780 VIN GND TEMP 6.04k 1.27k1 F AD820RBP200+5V