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河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸
第 11 次课 2 学时
上次课复习：第五章 集成锁相环的原理与应用 本次课题（或教材章节题目）：第六章 通用集成稳压电路 第一节 集成稳压电源的分类 第二节 三端固定式集成稳压器 教学要求： 掌握集成稳压器的分类及三端固定式集成稳压器的原理与应用 重 点： 三端固定式集成稳压器的原理与应用 难 点：三端固定式集成稳压器的电位分布，其稳压原理的本质及典型应用 教学手段及教具：讲授 讲授内容及时间分配： 1. 集成稳压器的分类及三端固定式集成稳压器的原理 40分钟 2. 三端固定式集成稳压器的应用 50分钟 课后作业 参考资料 思考题：1、2 1. 沙占友等编著. 数字化测量技术，机械工业出版社，2009.3 2. 沙占友等著，标准线性稳压器应用技巧，中国电力出版社，2009.2 河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸
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第六章 通用集成电源
目前，电源集成电路正向集成化、标准化和小型的方向发展。本章介绍通用集成电源原理及应用。
第一节 集成稳压器的分类
一、集成稳压器的分类
集成稳压器：线性集成稳压器，开关式集成稳压器。 线性集成稳压器，又称做串联调整式集成稳压器。
优点：稳压性能好，输出纹波电压小，电路简单、成本低廉。 缺点是电源效率低，一般为45%左右。
线性集成稳压器：固定输出式（含三端固定式、多端固定式、低压差固定式）
可调输出式（含三端可调式、多端可调式、低压差可调式）
按照输出电压的特点来划分：正压输出、负压输出、跟踪式正、负压输出共3
种形式。
开关电源（SPS）被誉为高效节能电源，它代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。
开关电源内部的关键元器件工作在高频开关状态，本身消耗的能量很低，电源效率可达80%～90%，比普通线性稳压电源提高近一倍。
开关电源集成电路主要包括以下4种：脉冲宽度调制（简称脉宽调制PWM）器
脉冲频率调制（简称脉频调制PFM）器 单片开关式稳压器 单片开关电源
电路原理：
图6-1 三种稳压器的等效电路
a）串联调整式 b）并联调整式 c）开关式
单片开关电源属于AC/DC电源变换器。单片开关电源集成电路自20世纪90年代中期问世以来便显示出强大的生命力。单片开关电源具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标等优点，现已成为开发中、小功率开关电源、精密开关电源及开关电源模块的优选集成电路。
二、稳压电源的主要参数
电压调整率
SV＝（△UO／UO）·100% （6-1-1） 负载调整率
U－U1 SI＝2·100% （6-1-2）
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第二节 三端固定式集成稳压器的原理与应用
一、三端固定式集成稳压器的产品分类
三端固定式集成稳压器的产品分类见表6-2。
二、三端固定式集成稳压器的原理
1. 7800系列三端固定式集成稳压器
正压输出，分TO－220塑料封装、TO－3金属壳封装，最大允许功耗（PDM）分别为10W、20W（加合适的散热器）。
UI为输入端，UO为输出端，GND是公共端（地）。7800系列的最大输出电流为1.5A。产品分Ⅰ类军品、Ⅱ类军品、Ⅲ类民品，工作结温（即芯片内部温度）范围分别为－55℃～＋150℃、－25℃～＋150℃、0～＋125℃。7800系列集成稳压器的最高输入电压为35V。最小输入-输出电压差为2V，为工作可靠起见，一般应选4V～6V。输出电压值允许有±5%的偏差，电压调整率SV＝0.1％，负载调整率SI＝0.8％。
对7800系列三端固定式集成稳压器而言，其电位分布如下：
UI＞UO＞UGND （0V） （6-2-1）
电流途径为：UI→内部调整管→UO→外部负载RL→GND。其输出电流IO是从UO端输出的。 2. 7900系列三端固定式集成稳压器
7900系列属于负压输出， 7900的电位分布为
GND（0V）＞－UO＞－ＵI （6-2-2）
电流途径为：GND→负载RL→－ＵO→内部调整管→－ＵI。负载电流是从－UO端流入稳压器的。 注意，采用TO－3封装的7800系列产品，其金属外壳为地端；而同样封装的7900系列的金属外壳是负压输入端。因此，将二者构成多路稳压电源时，若7800的外壳已经接印制版的公共地，则7900系列的外壳及散热器必须与印制板公共地绝缘，否则会造成电源短路。
三、三端固定式集成稳压器的应用
1. 典型应用
CI为稳压器的输入电容，用来滤除高频纹波。
CO为输出电容，利用其两端压降不能突变的特性可改善负载的瞬态响应。
使用注意事项：
（1）防止GND端开路（浮地），此时可造成UO≈UI，容易损坏负载电路中的元器件。
（2）防止将输入端与输出端接反了。当稳压器输出端接着大容量负载电容CL时，应在UI端与UO端之间反极性并联一只保护二极管VD，正常情况下VD截止；一旦输入端发生短路，CL上积存的电荷便通过VD对地放电，防止向内部调整管的发射结放电而损坏芯片。
2. 正负压可调输出式稳压电源
正、负压可调输出式稳压电源的电路如图6-2-8所示，RP1、RP2为电位器。该稳压器的
特点是7805的GND端接RP2的滑动端d，而将7905的GND端接RP1的滑动端c。若将＋UO固定为＋5V，则调节RP1时－UO＝0～－5V。反之，将－UO固定为－5V，则调节RP2时＋UO＝0～5V。该稳压器的另一特点是±UO还可在±2.5～±5V范围内连续调节，获得正、负对称的输出电压。RP1、RP2可合用一只同轴电位器。当c点、b点分别滑至0位置时，输出为±5V；当c点、b点分别滑至RP1、RP2的中间位置时，输出为±2.5V。因此调节RP1、RP2时可获得±2.5～±5V范围内的任何对称电压。该电路实质上是通过改变公共端的电位，来控制稳压器输出电位的高低。需要注意的是，当
|±UO|＜2.5V时，稳压器可能无法正常工作，此时输出电压不确定。
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图6-2-8 正负压连续可调的稳压电源电路
例说明，当d点滑至b端时，Ud＝Ub＝－5V，而7805的UO端对GND端的电压固定为＋5V，故Ua＝0V。当d点移到0端时与典型用法相同，此时Ud＝0V，Ua＝＋5V。 4. 恒流源电路 三端稳压器可构成恒流源，向负载RL提供某一恒定的电流IH，当负载发生变化时7800通过改变调整管压降来维持IH不变。
图6-2-9 恒流源电路
计算IH的公式为
IH＝UO／R （6-2-3） 5. 升压方法
用稳压管来提升GND端的电位，从而将输出电压从UO提升到U'O。
图6-2-10 利用稳压管提升输出电压
U'O＝UO+UZ （6-2-4）
由于稳压管可以吸收静态电流Id，因此不会影响稳压管的稳定度。 6. 扩流方法
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