单片或集成式线性稳压器的电源设计方案

作者：powerelectronicsnews 

单片或集成式线性稳压器使您仅需使用几个组件即可创建稳定的电源，从而节省大量时间和空间。此外，当今市场上的许多设备都集成了先进的功能，例如短路，过压和过流保护。自从推出以来，线性稳压器已经在电源领域占据了很长时间，至少在开关技术出现之前一直如此。由于其简单性，它们仍被用于多种应用中，尤其是低功耗应用。线性稳压器的主要限制是效率：效率越低，输出电压和输入电压之间的差异就越大。

图1显示了效率趋势随VOUT/ VIN比率的变化：当该比率趋于1时，可获得最佳结果。如果输出电压和输入电压之间的差值不可忽略，则还必须提供适当的热量。管理解决方案，因为多余的能量以热量的形式消散。

图1：效率与VOUT/ VIN比率

每个线性稳压器的一个非常重要的参数是压差电压，它是输入电压和输出电压之间的差。例如，在稳压器的输出电压VOUT= 5 V，压差电压VDROPOUT= 1.5 V的情况下，输入电压绝不能降至6.5 V以下。主要特性和应用电路涉及一些最受欢迎的线性稳压器市场上提供的调节器如下。

78xx和79xx系列

78xx系列单片线性稳压器（用于正电压）和79xx系列（用于负电压）是市场上寿命最长的系列之一。这些稳压器具有宽范围的输出电压VOUT和高达40 V的输入电压VIN，可提供高达1 A的输出电流，取决于型号，采用塑料或金属封装。调节器包括用于热保护和短路保护的内部电路。

根据型号的不同，压差电压在1.7V至2.5V之间变化。图2显示了78xx串联稳压器的典型应用电路-在这种情况下为7812。应注意，电容器C1和C2不会由于稳压器的纹波输出非常小（几毫伏），因此需要特别高的电容值。这两个电容器虽然不是严格必需的，但可以为电路提供稳定性并改善瞬态响应。

图2：78xx稳压器的应用电路

图3显示了类似的电路，这次基于79xx负电压调节器（请注意二极管电桥的反相）。

图3：79xx稳压器的应用电路

通过使用中心抽头变压器，可以轻松地将两个电路组合在一起，从而创建双电源（例如12 V和–12 V）。

LM1117

我们决定选择此稳压器而不是LM317（过去几年非常流行），因为与后者相比，LM1117的压差更低（在最大输出电流为800 mA时为1.2V），并且压降更大。适用于产生3.3V输出电压（当今的微控制器广泛使用）。LM1117既提供固定输出电压（1.8 V，2.5 V，3.3 V和5 V）版本，又具有可变输出电压版本，可通过一对外部电阻器进行调节。图4显示了具有固定电压输出的稳压器的应用电路，而在图5中，可见具有可变输出电压的稳压器的相应电路。

图4：LM1117固定输出版本的应用电路


图5：LM1117变量输出版本的应用电路

LM1117具有用于限流和热关断的集成功能，以及一个内部齐纳二极管，可确保±1％的输出电压精度。尽管不是绝对必要的，但建议在输出端插入一个至少为10 F的钽电容器，以提高稳定性和瞬态响应。图6的电路显示了用于产生负输出电压（–5 V）的稳压器。

图6：用于产生负电压的LM1117

LT3080

LT3080是一款低压降（高达350mV）的线性稳压器，其输出电压在1.2V至36V之间可调，最大电流等于1.1A，并且精度高达1％。图7显示了稳压器的应用电路：外部电阻RSET允许您选择输出电压值。

图7：单片线性稳压器

LT3080的一个重要特征是，它可以并行化，从而获得更大的输出电流并改善热管理。图8中显示了一个示例。

图8：并联连接的多个LT3080