IC电压调节器

一种电压调节器是任何设备中最广泛使用的电子电路之一。对许多数字电子设备的平滑功能非常重要的调节电压（没有波动和噪声水平）。常用壳体具​​有微控制器，其中必须为微控制器提供平滑的调节输入电压以平稳地起作用。

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电压调节器具有不同类型。在本文中，我们的兴趣仅适用于IC基电压调节器。市场上可用的IC基于IC的电压调节器的一个例子是流行的7805 IC，调节5伏的输出电压。现在让我们来到IC电压调节器的基本定义。它是一个集成电路，其基本目的是调节未调节的输入电压（绝对在预定范围内），并提供恒定的调节输出电压。

可按不同方式对基于IC的电压调节器进行分类。常用类型的分类是3个端子电压调节器和5个或多端电压调节器。分类IC电压调节器的另一种流行的方式是通过将它们识别为线性电压调节器和开关电压调节器。第三组分类为1）固定电压稳压器（正极负极）2）可调电压调节器（正＆负），最后3）开关稳压器。在第三分类中，固定和可调调节器基本上是线性电压调节器的版本。

基于3个端子IC的电压稳压器框图

我们在基于3个终端IC的电压调节器的框图下面给出了。

固定电压稳压器

这些稳压器提供恒定的输出电压。一个流行的例子是7805 IC，提供恒定的5伏输出。固定电压调节器可以是正电压调节器或负电压调节器。正电压调节器提供恒定的正输出电压。78xx系列中的所有IC都是固定的正电压调节器。在IC命名法 - 78xx;XX部件表示IC设计的调节输出电压。示例： - 7805,7806,7809等

负固定电压调节器与设计，施工和操作中的正固定电压调节器相同。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和79xx系列中的所有IC。

可调电压调节器

可调节的电压调节器是一种调节器，其调节输出电压可以在范围内变化。有两个变化相同;被称为正调节电压调节器和负可调节稳压器。LM317是正可调电压调节器的经典实例，其输出电压可以在1.2伏的范围内变化至57伏。LM337是负可调电压调节器的一个例子。LM337实际上是LM317的补充，其在操作和设计中类似;具有唯一的差异是调节输出电压的极性。

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可调节的正电压调节器IC。连接图如下所示。

电阻器R1和R2确定输出电压Vout。调整电阻器R2以使输出电压范围在1.2伏至57伏之间。可以使用等式计算所需的输出电压：

Vout = Vref（1 + R2 / R1）+ IADJ R2

在该电路中，Vref的值是调节端子之间的参考电压，输出为1.25伏。

IADJ的值将非常小，并且也将具有恒定值。因此，上述等式可以被重写为

Vout = 1.25（1 + R2 / R1）

在上面的等式中，由于IADJ的少，因此忽略了由于R2引起的下降。

负载调节为0.1％，而线调节为每伏0.01％。这意味着输出电压仅为输入电压的每伏等0.01％。波纹抑制为80 dB，相当于10,000。

LM 337系列可调电压调节器是LM 317系列器件的补充。负可调电压调节器可用于与LM 317器件相同的电压和电流选项。

可调节电压调节器上的更多电路：

1。13伏可调电压调节器，使用LM 338 IC

2。使用LM 117 IC的25伏可调调节器

LM340系列稳压器

采用LM340集成电路的稳压器是目前最常用的稳压器集成电路，如上面的框图所示，内置参考电压

VREF驱动运算放大器的非反相输入。在此处使用的OP-AMP有许多电压增益阶段。这个高增益有助于OP

-AMP以使反相和非反相终端之间的错误电压几乎为零。因此，反相输入终端Vaue也将是

与非反相终端，VREF相同。因此，可以写入流过潜在分频器的电流

i = vref / r2

图中所示的电阻R2不是连接到IC的外部组件，而是在制造过程中内置IC内部内置的内部电阻。由于上述条件，相同的电流通过R1流动。因此可以写入输出电压

Vout = Vref / R2（R1 + R2）

这表明可以通过将所需的R1和R2的值控制来控制调节器的输出。

IC具有串联晶体管，可以处理超过1.5A的负载电流，条件是与其一起提供足够的散热器。

与其他IC一样，该IC也具有热关断和电流限制选项。热关闭是一旦IC的内部温度升高超过其预设值，就会关闭IC的功能。这种温度升高可能主要是由于外部电压过大，环境温度，甚至散热。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系列中的器件几乎是坚不可摧的。

上图显示了LM340 IC作为电压调节器的应用。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器电容器的距离（在CMS中）时，由于电路内的铅电感，IC内可能发生不希望的振荡。为了除去这种不需要的振荡，必须如电路所示放置电容器C1。

电容器C2有时用于改善电路的瞬态响应。

LM 340系列中的任何设备都需要至少2至3V的最小输入电压大于调节的输出电压。否则，它将停止调节。此外，由于过多的功耗，存在最大输入电压。

您也可以参考：IC 723电压调节器

开关电压稳压器

与线性电压调节器相比，开关调节器的设计，施工和操作不同。在开关调节器中，通过控制反馈电路的开关时间来调节输出电压（包括参考电压）;这是通过调整占空比。上面讨论的调节因子是所有需要系列通晶体管的线性电压调节器，以调节在有源区中。虽然它们被选中以不同的目的，但它们确实具有串联通晶体管的高功耗的缺点。主要原因是因为串联通晶晶体管用作功率放大器，其用于其低效率和热量的功率损失。当负载电流增加时，系列通道电阻必须承载重载。这导致系列通过晶体管与宽宽散热器笨重。这又增加了整体成本。这种线性调节器还需要降压变压器，该降压变压器再次增加了整个电路的尺寸。应消除电路产生的大涟漪，这需要大型尺寸滤波器电容器。

所有这些问题都可以通过使用开关稳压器来解决。与线性电压调节器相比，整个操作完全不同。这里，串联通晶晶体管不用作放大器，而是作为开关。也就是说，代替在活动区域​​中工作的晶体管，使其在饱和区域或截止区域之间切换。因此，减小功率耗散，因此可以在低电压下携带重载电流，具有较少的散热器。因此，该监管机构在个人计算机中发现它广泛使用。
基本开关稳压器设计用于三种配置。下面给出了它们的电路图和说明。

降压开关稳压器
如上图所示，矩形脉冲被送到晶体管的基部。在脉冲的每个循环期间，晶体管在饱和和截止之间变化。这在输入到LC滤波器的输入处产生矩形电压。封堵到过滤器的输入电压的AC组件，并且允许DC分量通过过滤器。随着晶体管保持切换，平均值将始终低于输入电压。这就是为什么我们称之为“降压”开关稳压器。

升压开关稳压器
如上图所示，矩形脉冲被送到晶体管的基部。在脉冲的每个循环期间，晶体管在饱和和切断之间变化。当晶体管饱和时，电流流过电感器。当晶体管切换到截止时，由于其周围的磁场突然崩溃，将在电感线上诱导电感线。因此，电流保持在相同方向上流动。该电路称为“升压”开关调节器，因为由电感器引起的电压将大于输入电压。

极性反转切换调节
如上图所示，当晶体管饱和时，电流流过电感器。当晶体管切换到截止时，由于其周围的磁场突然崩溃，将在电感线上诱导电感线。因此，电流保持在相同方向上流动。晶体管被截止，唯一的路径通过电容器。如果通过电容器充电电流的方向，则发现输出电压为负。

简单的开关稳压器采用我们已经知道的电路混合设计。工作开始于松弛振荡器，该振荡器产生方波。方波的频率由R5和C3的值决定。方波作为集成器的输入给出，并产生输出三角波。这被称为对三角形的正端子的输入到脉冲转换器。然后输出脉冲将驱动通过晶体管的基座。这些脉冲的占空比将确定输出电压。

占空比D是接通时间W到时间段T的比率。通过控制脉冲发生器的占空比，控制到LC滤波器的输入电压的占空比。LC滤波器的输出是仅具有小纹波的直流电压。这个输出

vout = dvin.

由于D可以从0变为1，因此VOUT可以从0变化到VIN。

简单的分压器用于对LC滤波器的输出进行采样。然后将该电压提取到比较器电路，其中将参考电压Vref与输出电压进行比较并传递到三角形的负输入到脉冲转换器。

当输出电压增加时，比较器电路产生较高的输出电压，因此三角形的反相输入到脉冲转换器将具有高值。这将缩小通过晶体管的基极输入的脉冲。由于占空比较低，因此滤波的输出电压较少，这倾向于取消输出电压的几乎所有原始增加。这意味着输出电压的任何尝试增加都会产生几乎消除原始增加的负反馈电压。如果输出电压下降，则反转会发生。

系统中有足够的开环增益，以确保调节良好的输出电压。由于对比较器的误差电压接近零，因此R2两端的电压大致等于VREF。因此，通过电阻器R2的电流是：

i = vref / r2

该电流流过R1，这意味着输出电压是

Vout = Vref（R1 + R2）

切换稳压器有不同的配置，如反激式配置，前馈，推挽和非隔离的单端或单极性类型。

在上述配置中用作开关调节器的一些通用IC是LM 1577 / LM 2577 IC的。

使用LM 2575和LM 2577开关电压调节器

这些IC由国家半导体设计。这两种IC都以其最小的组件制造而闻名，并且简单地使用设施。这些IC还具有内部频率补偿和固定频率振荡器的优势。

下面给出的是使用LM 2575开关电压调节器的电路图。该IC以其高效率而已知，并清楚地更换所有3端线性电压调节器。即使没有散热器也可以获得IC的高效率。

LM 2577开关稳压电路图如下。这两个IC都可以使用12伏和15伏等的不同电压水平，可调节。

使用LM 1578A IC开关电压调节器

LM 1578A IC也由国家半导体开发，用作切换稳压器，用于如DC-DC电压转换器，反相配置和降压 - 升压转换器等应用。作为开关调节器的IC的功能框图如下所示。

从功能图中，我们可以看到IC具有比较器电路，该比较器电路具有反相和接通输入，以及对每个输入的1伏内部参考，这清楚地简化了电路设计和PCB布局。通过为收集器（销6）和发射器（销5）提供输出引脚，IC以其设计的灵活性而闻名。IC的输出最多可转换为750毫安。根据IC的使用类型，可以参考接地端子（引脚4）或VIN端子（引脚8）来参考外部电流限制终端。操作电压F HE IC可以从（2-40）伏特不同。还具有电流限制和热关断能力的IC。另外，LM 1578A具有在板上振荡器，其将开关频率与来自<1 Hz至100kHz（典型的）的单个外部电容器设置。占空比高达90％。