regulator-分类及应用简介

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,*,Regulator,分類及應用簡介,李敏,2007-06-22,1,概述,REGULATOR,即電壓調節器,;,一般作為降壓元件,(,不過也有升壓型和極性反轉型,);,可分為,Linear Regulator&Switching Regulator,兩種,2,Linear Regulator,優點,:,電路簡單,;,穩定度高,;,反應快,;,雜訊少,;,可耐瞬間過負載,.,缺點,:,效率差,;,不容易小型輕量化,.,3,Efficiency(Linear Regulator),若以,12V,轉,5V,的,Linear Regulator,為例：,4,Example 1(Linear Regulator)-78/79X00,系列,78/79,系列的三端子電壓調節器以最廉價而且使用簡易為人所熟知,.,如下圖所示,因輸出電壓固定,也隱藏有過電流保護電路與熱保護電路在內,所以不用外加電路就能夠簡單使用,.,5,6,Example 1(Linear Regulator)-78/79X00,系列的內部構成簡圖,如下圖為,78/79XX00,系列的內部構成簡圖,.,電路的內部,是把,V-COM,間之電壓和基準電壓,Vref,比較,使之恆為一致地動作,.,縱然輸入電壓,V,I,和輸出電流,Io,有所變動,輸出電壓,Vo,仍然可保持穩定,.,7,Example 1(Linear Regulator)-78/79X00,系列的基本使用法,最常使用的方法,就是如右圖所示先把交流,(AC),電源降壓,再經整流電路,非穩定電源的濾波作用產生穩定的直流,(DC),電源,;,V,I,-COM,間的電容器主要用于降低輸入阻抗以防止電壓調節器的異常振盪,;,V,O,-COM,間的電容器對負荷變動有穩定化輸出的功用,.,8,Example 1(Linear Regulator)-78/79X00,系列的保護電路,附加二極管作為電壓調節器反接和反偏壓保護,.,9,Example 1(Linear Regulator)-78/79X00,系列的輸入電壓範圍,正常工作時,輸入電壓必須比輸出電壓與,V,drop,之和高,即,V,drop,視不同的,IC,和動作條件有所差別,.,一般的標準是,78X00,為,23V,79X00,則為,12V.,一般地,電壓調節器的損失為輸入出間電壓差,X,輸出電流,.,所以,V,I,越在接近下限,輸入出間電壓差就越小而能夠抑制損失,.,10,7812/7805,使用方法,Regulator,上所消耗的功率為,:,Pregulator,=,Vdrop,*,Iout,一般地,Vdrop,大于,2.5V,即可,若太大,則,regulator,消耗功率太多,元件會很燙,;,若太小,(2.5V,等效電阻分壓就得為,24V-14.5V=9.5V.R1=9.5V/290mA=32.76,考慮實際情況並進行調試,R1,選,29.,實際選用兩個,82(3W/5%-DIP),和一個,100(2W/5%-DIP),並聯而成,.,考慮,tolerance,R1min=27.62,R1max=30.53.R1min=27.62,時,Vmax,=24V-27.62*290mA=16V.R1max=30.53,時,V1min=24V-30.53*290mA=15.14V,12,7812/7805,使用方法,-,元器件的選擇,R2,的選擇,:,進行,300dpi color scan,的時,所消耗電流最大,基本維持在,250mA,左右,為了保持,Vdrop,2.5V,等效電阻分壓就得為,12V-7.5V=4.5V.R2=4.5V/250mA=18.,實際選用兩個,33(1W/5%/2512),和一個,39(5%/2512),並聯而成,.,考慮,tolerance,R2min=27.62,R2max=30.53.R2min=17,時,V2max=12V-17*250mA=7.75V.R2max=18.78,時,V2min=12V-18.78*250mA=7.31V,13,Example 2(Linear Regulator)-LM317/337,系列,(,電壓可變型,),LM317/337,系列是輸出電壓可變型的三端子電壓調節器,.,輸出電壓可用兩只外加的電阻加以設定,;,同,78/79XX00,系列一樣,隱藏有過電流保護,/,熱保護,/SOA,保護電路在內,即使把輸出短路,IC,也不致損壞,.,14,15,Example 2(Linear Regulator)-LM317/337,系列的基本使用法,LM317/337,是擁有,V,I,V,O,Adj,三個端子的,IC,給,V,I,施加適當的電源,可得到恆定的輸出,V,O,.,16,Example 2(Linear Regulator)-LM317/337,系列輸出電壓的設定方法,17,Example 2(Linear Regulator)-LM317/337,系列輸出電壓的設定方法,Adj,pin,的電壓若以,V,adj,表示,則輸出,Vo,為,所以調整,Vadj,可以使,Vo,成為任意的電壓,.,一般,最常見的就是輸出,Vo,經由電阻分壓供給,Adj,端子電壓,.,由於,所以,因此,只要幾顆電阻就可以簡單地設定輸出電壓,.,要是將,Rg,設為可變電阻,輸出電壓就能夠連續可變,.,18,Example 2(Linear Regulator)-LM317/337,系列的保護電路,穩定輸出的電容器,;,做反接,/,反偏壓保護的二極管,;,Adj,pin,與地間所接電容用于去除雜訊,;,散熱問題,:,要得到額定的輸出電流,就有必要裝上足夠大小的散熱器,.,19,Linear Regulator -LM317/337,與,78/79X00,電路構成之差別,78/79X00,有,4mA8mA(max),的靜止消耗電流從,COM pin,流出,這是,LM317/337,的,I,adj,的數十倍,誤差就差那麼多,.,這一點,就是,LM317/337,與,78/79X00,的主要差別,.,簡而言之,LM317/337,可以說是把,78/79X00,的,COM,電流減小的,IC.,20,Example 3(Linear Regulator)-,低,Drop Out,型電壓調節器,低,Drop Out,型電壓調節器的,Vdrop,比一般的,regulator,小,.,所以能夠在輸入出間的電壓差偏小的情況下使用,大輸出時也能夠抑制散熱,.,21,Example 3(Linear Regulator)-,使用低,Drop Out,型之目的,1.,V,drop,越小的,regulator,其輸入電壓範圍的下限就越小,.,尤其是,電源電壓變動大時,V,drop,越小,對於變動的容許範圍就越能夠擴大,.,22,Example 3(Linear Regulator)-,使用低,Drop Out,型之目的,2.,輸入出間的電壓差越小不但,regulator,的損失越小而能夠抑制發熱,而且為獲得相同輸出電流,小型散熱器便可,.,反之只要使用相同的散熱器,就能夠獲得大的輸出電流,.,23,Example 3(Linear Regulator)-,使用低,Drop Out,型之目的,24,就低,Drop Out,型,Regulator,而言,具有代表性的就是輸出上使用,PNP,型電晶體,.,除此之外,尚有,NPN,電晶體輸出,CMOS Regulator,MOS,與,Bipolar,電晶體組合而成這幾種,.,25,26,Example 4(Linear Regulator)-CMOS,三端子電壓調節器,內部控制電路由,CMOS,類比電路構成,27,28,29,Example 5(Linear Regulator)-AC,直結型串列式電壓調節器,(HIP5600),輸入電壓高達,400V;,直接輸入,AC,電源可作,AC-DC,變換器使用,;,外加零件少,使用簡便,.,30,31,32,Switching Regulator,缺點,:,電路複雜,;,容易產生雜訊,;,反應慢,.,優點,:,效率高,;,散熱問題較小,;,小型輕量,.,33,Switching Regulator-,概述,斬波,(Chopper),方式,輸入電壓直接由電晶體轉換成輸出電壓,;,輸出電壓經電感和電容加以濾波,再度變換成直流,;,可分為降壓型,升壓型和極性反轉型三種,.,34,Switching Regulator-,降壓型,35,Switching Regulator-,升壓型,36,Switching Regulator-,極性反轉型,37,Switching Regulator,的操作原理,開關關閉,，,L,開始充電,L,的功用為讓電流不會有瞬間的變化,C,的功用為穩定電壓,(,V,out,),38,Switching Regulator,操作原理,(,續,),開關打開,，,L,開始放電,此時電壓反轉,，電流改變量為負值，電流越來越小，但電流仍向右流,D,的功用為提供電流的流動方向,39,Switching Regulator,操作原理,(,續,),40,Switching Regulator,操作原理,(,續,),Duty Cycle,41,Switching Regulator,操作原理,(,續,),當,LOADING,變大時，為了穩定電壓，,Feedback,會致使,Duty Cycle,改變,此時,t,on,變長,、,t,off,變短，待達到新的負載線後，電壓又恢復穩定,當,LOADING,變小則情況相反,42,Switching Regulator,操作原理,(,續,),實際上電流,(,電壓,),的穩定是由電容與電感的充放電來達成,43,L,的選擇,L,的功用為讓電流不會有瞬間的變化,L,不能選太小，否則會有,Discontinuous,的情況發生,44,C,的選擇,C,的功用為穩定電壓,(,V,out,),C,的選擇需注意到容值是否夠大、能否耐壓等問題,C,的,ESR(Equivalent Series Resistance,，,等效串聯電阻,),會導致電壓突然改變,，,因此要選擇,ESR,較小的,C,45,D,的選擇,D,的功用為在開關打開時提供電流的流動方向,在開關打開時,，,V,D,變為,Unknown,，,D,能將,V,D,變為,-0.7V,D,的切換速度不能太慢,，,Schottky,可滿足此需求,46,Efficiency(Switching Regulator),Switching Regulator,的輸入訊號幾乎全部用來轉換成輸出訊號,，,因此效率可達,70%80%,Switching Regulator,的缺點是輸出電壓會有波動,，,這是由於電容的,ESR,所造成的,47,