電源管理IC培訓(xùn)講義

1、 講師(jingsh)：周勝國 2007.02.06電源管理(gunl)IC有關(guān)介紹共二十四頁概述(i sh):任何電子設(shè)備都需要一個(gè)或幾個(gè)輸出電壓恆定的直流電源。通常的作法(zu f)是將市電降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓、輸出一直流電壓供裝置使用。在電源集成運(yùn)用中，電源管理IC有獨(dú)到之處，應(yīng)用最廣泛。下面就簡要介紹一下有關(guān)電源管理IC的一些特征。共二十四頁1.電源(dinyun)管理IC的分類：集成穩(wěn)壓器的種類較多，可按以下(yxi)幾方面來分類 A、按工作方式可分為：串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓器（即由等效電阻的變化來保持電壓不變），大多數(shù)集成穩(wěn)壓器屬于這一類。并聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓器（調(diào)整元件與負(fù)載并聯(lián)，由并聯(lián)元件

2、等效電阻的變化來保證輸出電壓不變）。開關(guān)調(diào)整式穩(wěn)壓器（調(diào)整元件工作于開關(guān)狀態(tài)，用改變其開啟和關(guān)閉的時(shí)間保證輸出電壓不變）共二十四頁B、按外形(wi xn)結(jié)構(gòu)可分為：多端(du dun)穩(wěn)壓器（它的管腳數(shù)超過3個(gè)）。三端穩(wěn)壓器（它的管腳數(shù)與晶體三極管三腳相同）。固定式穩(wěn)壓器（輸出電壓出廠前已調(diào)整在標(biāo)準(zhǔn)值，使用時(shí)不需要調(diào)整）。可調(diào)式穩(wěn)壓器（它的輸出電壓可通過外接元件在較大范圍內(nèi)調(diào)整）。 C、按電壓調(diào)整又分為：共二十四頁2.其具體(jt)介紹如下: 如正輸出的78系列，78后面的數(shù)字代表該穩(wěn)壓IC輸出的正電壓數(shù)值，單位為V。例如7806既表示穩(wěn)壓輸出為6V（相對(xingdu)于公共地端）；781

3、2表示穩(wěn)壓輸出為12V等。有的型號在前面和后面還有一個(gè)或幾個(gè)英文字母，如W78、AN78、L78CV等等。前面的字母稱“前綴”，一般是各生產(chǎn)廠家的代號；后邊的稱“后綴”，用以表示輸出電壓容差和封裝外殼的類型等。如負(fù)輸出的79系列，負(fù)輸出與正輸出比較，除輸出電壓為負(fù)電壓、引腳排列不同外，其命名方法、外型等均與78系列相同。三端固定輸出穩(wěn)壓IC（有正負(fù)輸出電 壓兩類）：共二十四頁三端可調(diào)輸出穩(wěn)壓(wn y)IC（有正負(fù)輸出電 壓兩類）： 此處的三端(sn dun)是指電壓輸入端、電壓輸出端和電壓調(diào)整端。在電壓調(diào)整端外接電位器后可對輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，其主要特點(diǎn)是使用靈活。如正輸出國標(biāo)通用的LM117

4、系列、（LM217、LM317）、LM123系列、LM140系列、LM138系列、LM150系列等；與之對應(yīng)的負(fù)輸出也各有一個(gè)系列。這類穩(wěn)壓器的命名方法無明顯規(guī)律，封裝也各異。共二十四頁開關(guān)(kigun)型穩(wěn)壓器(如： MC34060/35060 ， TL494/TL495 )變換模塊(如： PS0500-5 )變換器(如： MC34063/35063/33063 ，ICL7660 ，RC4191/92/93 )共二十四頁常見穩(wěn)壓器的外形(wi xn)封裝如下圖所示。78797879地地地地輸入輸出輸入輸出地地輸出輸入TO202TO220TO92SOT-223 8-Pin SOP共二十四頁Ma

5、rkingTO-263-5 (U)Marking12453SOT-25共二十四頁3.電源管理(gunl)IC的工作原理和主要技術(shù) 參數(shù)： 主要(zhyo)穩(wěn)壓器工作原理：如下圖所示 :啟動(dòng)電路恒 流 源基準(zhǔn)電壓誤差放大調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)短路保護(hù)過熱保護(hù)圖一：78系列穩(wěn)壓器電路框圖輸入地調(diào)整管 輸出RscRaRb共二十四頁恒 流 源基準(zhǔn)電壓保 護(hù)功率轉(zhuǎn)換整流濾波低通濾波整流濾波控制電路自動(dòng)保護(hù)圖二： LM317系列(xli)穩(wěn)壓器電路框圖 圖三： 開關(guān)(kigun)穩(wěn)壓電源方框圖UiR1R2Uo220V/50Hz高壓DC脈寬調(diào)制低壓DC取樣N1N2共二十四頁如圖一所示：是78系列穩(wěn)壓器的電原理

6、框圖。由圖可見，它與一般分立件組成的串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓電源十分相似，不同的是增加了啟動(dòng)電路、恒流源以及保護(hù)電路。為了使穩(wěn)壓器能在比較大的電壓變化范圍內(nèi)正常工作，在基準(zhǔn)電壓形成和誤差放大部分設(shè)置了恒流源電路。啟動(dòng)電路的作用就是為恒流源建立工作點(diǎn)。RSC是過流保護(hù)取樣電阻；Ra、Rb組成電壓取樣電路，實(shí)際電路是一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，在輸出電壓不同的穩(wěn)壓器中，采用不同的串、并聯(lián)接法，形成不同的分壓比，通過誤差放大之后去控制調(diào)整管的工作狀態(tài)，以形成和穩(wěn)定一系列預(yù)定的輸出電壓，因此在圖一中將Ra畫成可調(diào)電阻形式(xngsh)。 79系列穩(wěn)壓器也是一種串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電源，但它的調(diào)整管處于共射公作狀態(tài)，屬集電極輸出穩(wěn)

7、壓電路，其工作原理與78系列類似共二十四頁如圖二所示：LM317系列可調(diào)穩(wěn)壓器的電原理框圖。電路的基準(zhǔn)電壓為125V，此電壓接在誤差放大器A的同相輸入端和芯片的電壓調(diào)整端（Adj）之間，并由一個(gè)50uA的超級恒流源供電。顯然，如果將調(diào)整端直接接地，則輸出電壓Uo固定為125V。實(shí)際使用時(shí)，LM317采用懸浮式工作，即由外接電阻R1、R2來設(shè)定輸出電壓。根據(jù)LM317內(nèi)部電路詳圖，經(jīng)推導(dǎo)計(jì)算可得出：Uo125(1R2/R1)(V)，具體過程從略。如上所述，若將調(diào)整端接地，則相當(dāng)于使R2=0，所以Uo125V。 集成穩(wěn)壓IC的保護(hù)(boh)電路比較完善，它們在IC發(fā)生過流、過熱時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉輸出。所

8、以集成穩(wěn)壓IC在實(shí)際使用中較少損壞。共二十四頁 如圖三所示 ：220V50Hz的交流電先經(jīng)過輸入端低通濾波器進(jìn)行整流濾波形成電壓較高的直流電。控制電路產(chǎn)生固定頻率、一定脈寬的脈沖信號驅(qū)動(dòng)功率轉(zhuǎn)換電路。這種脈沖信號的脈沖寬度受控于控制電路，稱脈寬調(diào)制信號（PWM）。功率轉(zhuǎn)換電路在脈沖信號驅(qū)動(dòng)下，在脈沖變壓器次級形成高壓脈沖。經(jīng)變壓后的脈沖再由高頻整流濾波后形成低壓直流電。自動(dòng)保護(hù)電路在電源出現(xiàn)故障時(shí)，使電路自動(dòng)停止工作。開關(guān)穩(wěn)壓電源實(shí)質(zhì)上是一種交流直流交流直流的變換器。和模擬穩(wěn)壓電路相比，開關(guān)穩(wěn)壓電路具有(jyu)損耗小、效率高、溫升低，穩(wěn)壓范圍寬，體積小、重量輕等突出的優(yōu)點(diǎn)，但也有射頻干擾強(qiáng)等

9、缺點(diǎn)。開關(guān)穩(wěn)壓電源在聲像設(shè)備和微型計(jì)算機(jī)中獲得廣泛應(yīng)用。開關(guān)穩(wěn)壓電源的核心是控制電路。共二十四頁其它(qt)類型: ACDC變換模塊PS05005是一種新穎的超小型ACDC轉(zhuǎn)換模塊，它可以將交流輸入電壓直接轉(zhuǎn)換成5V直流電壓輸出，并且交流輸入與直流輸出是隔離的。 DCDC變換器主要用在直流供電系統(tǒng)。它可將電池供電電壓轉(zhuǎn)換成不同(b tn)極性與數(shù)值的穩(wěn)定直流輸出。重點(diǎn)集成穩(wěn)壓器的參數(shù):共二十四頁電壓調(diào)整(tiozhng)率： 它是表示當(dāng)輸出電流和環(huán)境溫度不變時(shí)，由于輸入 電壓的變化所引起的輸出電壓的相對變化量。也就 是指在負(fù)載不變情況下，單位輸出電壓和輸入電壓相 對變化的百分比。 電壓調(diào)整率有

10、時(shí)也用在某一輸入電壓變化范圍內(nèi)的輸 出電壓變化量表示。該參數(shù)表征了穩(wěn)壓器在輸入電壓 變化時(shí)穩(wěn)定輸出電壓的能力。電流調(diào)整率： 它是指當(dāng)輸入電壓和環(huán)境溫度保持不變時(shí)，由于輸 出電流的變化所引起的輸出電壓的相對變化量。電 流調(diào)整率有時(shí)也用負(fù)載電流變化時(shí)輸出電壓變化量 表示。該參數(shù)也是表示穩(wěn)壓器負(fù)載調(diào)整能力。共二十四頁 輸出阻抗： 在規(guī)定的輸入電壓和輸出電流的條件下， 當(dāng)輸出端上所測得的交流電壓與交流之比。 輸出電壓長期穩(wěn)性：輸入電壓、輸出電流及 環(huán)境溫度保持不變時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)穩(wěn)壓輸 出電壓的最大相對變化(binhu)量，通常用ppm/t表 示，t為時(shí)間變化范圍。輸出電壓溫漂： 在規(guī)定溫度范圍內(nèi)，當(dāng)

11、輸入電壓和輸出電流 保持不變時(shí)，由溫度的變化所引起的每單位 的變化率。該參數(shù)表示穩(wěn)壓器輸出電壓的溫 度穩(wěn)定性。共二十四頁紋波抑制比： 當(dāng)輸入輸出條件保持不變時(shí)，輸入的紋波電壓峰 峰值與輸出的紋波電壓峰值之比。該參數(shù)表示 穩(wěn)壓器對輸入端所引入的紋波電壓的抑制能力。最大輸入電壓： 最大輸入電壓是指穩(wěn)壓器安全工作時(shí)允許(ynx)外加的 最大電壓。它主要決定于穩(wěn)壓器中有關(guān)晶體管的 擊穿電壓。共二十四頁最小輸入輸出電壓差： 是指使穩(wěn)壓器能正常(zhngchng)工作的輸入電壓與輸出電壓 之間的最小電壓值。對于串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓器，它就 是調(diào)整元件上的最小電壓差，這和調(diào)整管的飽和 壓降等有關(guān)，通常為1.55V。

12、為確保輸出電壓的 穩(wěn)定，有時(shí)該數(shù)值還高。輸出電壓： 輸出電壓是指穩(wěn)壓器的參數(shù)符合規(guī)定指標(biāo)時(shí)的輸出 電壓。對于固定輸出穩(wěn)壓器它是常數(shù)；對于可調(diào)式 輸出穩(wěn)壓器，表示用戶可通過選擇取樣電阻而獲得 的輸出電壓范圍。其最小值受到參考電壓限制，最 大電壓則由最大輸入電壓和最小輸入輸出電壓差決 定。共二十四頁最大輸出電流： 穩(wěn)壓器尚能保持輸出電壓不變的最大輸出電流， 一般也認(rèn)為它是穩(wěn)壓器的安全電流。穩(wěn)壓器最大功耗： 穩(wěn)壓器的功耗由穩(wěn)壓器內(nèi)部電路的靜態(tài)功耗和調(diào) 整元件上的功耗兩部分組成，對于大功率穩(wěn)壓器， 功耗主要決定調(diào)整管的功耗。 穩(wěn)壓器允許(ynx)功耗與調(diào)整管結(jié)構(gòu)、穩(wěn)壓器封裝及散 熱等情況有關(guān)。共二十四

13、頁穩(wěn)壓器的應(yīng)用(yngyng)及注意事項(xiàng):集成穩(wěn)壓電路品種很多，從調(diào)整方式有線性的和開關(guān)式的；從輸出方式上有固定和可調(diào)式的，每種穩(wěn)壓器又有正、負(fù)壓及跟蹤式，每類產(chǎn)品根據(jù)外形又分三端及多端，根據(jù)電流大小也有不同分類。每類產(chǎn)品都有其自身的特點(diǎn)和適用范圍，因此在選用集成穩(wěn)壓電路時(shí)，要考慮設(shè)計(jì)(shj)的需要和可能及性能價(jià)格比，才能做到物盡其用，性能最佳。因三端穩(wěn)壓器優(yōu)點(diǎn)比較明顯，使用操作都比較方便，選用時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮。在裝入電路前，一定要清楚各端子的作用，避免接錯(cuò)。使用時(shí)，對要求加散熱裝置的，必須加裝符合要求尺寸的散熱裝置。嚴(yán)禁超負(fù)荷使用。共二十四頁為確保輸出電壓的穩(wěn)定性，應(yīng)保證最小輸入輸出壓差，為確保安全，又要注意最大 輸入輸出壓差范圍不超出(choch)規(guī)定范圍。安裝焊接要牢固可靠，避免有大的接觸電阻而造成壓降和過熱。有的集成穩(wěn)壓器輸出端不加電容也能工作，當(dāng)輸出端負(fù)載為電容性的某些值時(shí)，穩(wěn)壓器可能出現(xiàn)自激現(xiàn)象。為避免這種現(xiàn)象發(fā)生，可以在輸出端與地之間接一個(gè)1uF左右的鉭電容或25uF的鋁電解電容。為了擴(kuò)大輸出電流，三端集成穩(wěn)壓器允許并聯(lián)使用。共二十四頁謝謝大家(dji)!共二十四頁內(nèi)容摘要講師：周勝國。串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓器（即由等效電阻的變化來保持電壓不變），大多數(shù)集成穩(wěn)壓器屬于這一類。并聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓器（調(diào)整元件與負(fù)載并聯(lián)，由并聯(lián)元件等效電阻的變化來保證輸出電壓不變）。開關(guān)調(diào)整式穩(wěn)