靈活易用的三端集成穩(wěn)壓器保證了熱電阻校驗儀的穩(wěn)定性

三端集成穩(wěn)壓器是一種能夠將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓的串聯(lián)調(diào)整式三引腳集成電路。顧名思義，三端集成穩(wěn)壓器只有3個引線腳——即不穩(wěn)定電壓輸入端、穩(wěn)定電壓輸出端(接負載)和公共接地端。用分立元器件構成的串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓電路，具有組裝麻煩、可靠性差、體積大等缺點。而三端集成穩(wěn)壓器是將穩(wěn)壓用的功率調(diào)整三極管、取樣電阻器以及基準穩(wěn)壓、誤差放大、啟動和保護(過熱、過流保護)等電路全部集成在單片晶體上制作而成的，具有體積小、性能穩(wěn)定可靠、使用方便和價格低廉等優(yōu)點，所以得到廣泛應用，并成為推動電子設備中穩(wěn)壓器向通用化、標準化方向發(fā)展的先行兵。

目前，在各種中、小功率的穩(wěn)壓電源中，要數(shù)三端集成穩(wěn)壓器應用最為普遍。業(yè)余電子制作中將220v交流電變換成為各種低壓直流電，要獲得滿意的性能、完善的保護電路、簡潔的安裝效果，同樣離不開三端集成穩(wěn)壓器。

外形和種類

三端集成穩(wěn)壓器的封裝采用晶體三極管的標準封裝，其外形與晶體三極管一樣。常用三端集成穩(wěn)壓器的實物外形如圖所示。其外形封裝形式主要有小型全塑料封裝(to-92或s-1)、帶散熱片的塑料封裝(to-220或to-202、s-7)、金屬殼封裝(to-3或f-2)3大類，引出腳均為3根。塑料封裝的三端集成穩(wěn)壓器具有安裝容易、價格低廉等優(yōu)點，因此在常見電路中應用。

圖常用三端集成穩(wěn)壓器的實物外形圖

三端集成穩(wěn)壓器按輸出電壓極性的不同，可分為正電壓輸出穩(wěn)壓器和負電壓輸出穩(wěn)壓器兩類；按輸出電壓是否可調(diào)分類，有固定輸出穩(wěn)壓器和可調(diào)輸出穩(wěn)壓器兩種。固定輸出穩(wěn)壓器的輸出電壓取決于內(nèi)部取樣電阻的數(shù)值，使用時不能再調(diào)節(jié)，故有時顯得不方便；可調(diào)輸出穩(wěn)壓器可通過外接電阻器，在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓，其特點是穩(wěn)壓精度高，輸出紋波小，整體性能優(yōu)于固定式，被稱為第二代三端集成穩(wěn)壓器。

構成及特點

常用串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓電路的特點是調(diào)整管與負載串聯(lián)并工作在線性區(qū)域，其電壓調(diào)整率高、負載能力和紋波抑制能力強、電路結構簡單。因此，包括三端集成穩(wěn)壓器在內(nèi)的許多集成穩(wěn)壓器都是在串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓電路的基礎上開發(fā)生產(chǎn)而成的。

固定式三端集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部電路方框圖如圖(a)所示，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，不同之處在于增加了起動電路、恒流源以及保護電路。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，在基準電壓形成和誤差放大部分設置了恒流源電路，啟動電路的作用就是為恒流源建立工作點。rs是過流保護取樣電阻；ri、rz組成電壓取樣電路，實際上它們由一個電阻網(wǎng)絡構成，在輸出電壓不同的穩(wěn)壓器中，采用不同的串、并聯(lián)接法，以形成不同的分壓比。取樣電壓通過誤差放大之后，去控制調(diào)整管的工作狀態(tài)，以形成和穩(wěn)定一系列預定的輸出電壓。

可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部電路方框圖如圖(b)虛線框內(nèi)所示。與固定式穩(wěn)壓器相比，可調(diào)式穩(wěn)壓器把內(nèi)部的誤差放大器、保護電路等的公共端改接到了輸出端，所以它不再有接地端；同時，不內(nèi)設電壓取樣電路，增加了專門用于外接取樣電路的輸出電壓調(diào)整端adj,將內(nèi)部基準電壓(一般為1.25v)加在誤差放大器的同相輸入端和電壓調(diào)整端adu之間，并由一個超級恒流源(一般為50μa)供電。實際使用時，調(diào)整端adu采用懸浮式，即通過外接的取樣分壓電阻器r1、r2來設定輸出電壓。輸出電壓大小可用公式uo=1.25(1+r2/r1)來計算。顯然，如果將調(diào)整端adj直接接地，則輸出端u。會輸出穩(wěn)定的1.25v電壓。

圖三端集成穩(wěn)壓器內(nèi)部電路方框圖

需要說明的是，圖所示的是正電壓輸出三端集成穩(wěn)壓器內(nèi)部電路的方框圖。對于相應的負電壓輸出三端集成穩(wěn)壓器，其內(nèi)部構成和工作原理與正電壓輸出三端集成穩(wěn)壓器基本相同，所不同的是調(diào)整管被接成了集電極輸出型。

主要參數(shù)

三端集成穩(wěn)壓器的參數(shù)包括極限參數(shù)和工作參數(shù)兩方面，由于各生產(chǎn)廠家的定義不一致，所以比較雜亂。通常在一般應用時，只要關注下面的幾項主要參數(shù)即可。

①輸出電壓(u。)。這是指三端集成穩(wěn)壓器標稱的直流輸出電壓值。對于固定輸出的穩(wěn)壓器，它是偏差一般不超過±5 %的某一常數(shù)；對于可調(diào)輸出的穩(wěn)壓器，它是指某一電壓范圍。

②輸出電壓偏差。對于固定輸出的穩(wěn)壓器，實際輸出的電壓值和規(guī)定的標稱輸出電壓u。之間往往有一定的偏差。這個偏差值一般用百分比表示，也可用電壓值來表示。

③最小輸入輸出電壓差(umn-uo)。這是指保證三端集成穩(wěn)壓器正常工作時，所必須的最小輸入電壓umn與輸出電壓uo的差值。當三端集成穩(wěn)壓器的輸入輸出電壓差低于該值時，輸出波紋變大、穩(wěn)壓性能變差，甚至可能導致穩(wěn)壓器不能工作。此參數(shù)與輸出電壓之和，就等于最小輸入電壓ummo。

④最大輸出電流(1○max)。這是指三端集成穩(wěn)壓器在安全工作的條件下，所能夠輸出的最大電流值。實際應用時，要選用/omax大于(至少等于)電路最大工作電流的三端集成穩(wěn)壓器，并按要求采取良好的散熱措施。

⑤最大耗散功率(pomax或px)。這是指三端集成穩(wěn)壓器內(nèi)部電路所能承受的最大功耗，它與使用環(huán)境溫度、外加散熱片(器)的尺寸大小等有關。例如，對于最大輸出電流是1.5a的to-220封裝的穩(wěn)壓管，在不加散熱片時最大耗散功率為2w,加上200mm×200mm×4mm散熱片后，最大耗散功率可達到15w。穩(wěn)壓器實際輸出功率為其輸出電流乘以穩(wěn)壓器自身的電壓降，要求不得超過poma這一極限值，以免造成穩(wěn)壓器自動保護停止工作或損壞。一種直觀的檢查方法是，穩(wěn)壓器在穩(wěn)定工作時，其外殼不應燙手。

型號命名

國內(nèi)外各廠家生產(chǎn)的普通固定式三端集成穩(wěn)壓器，基本上都被命名為78xx系列(正電壓輸出)和79xx系列(負電壓輸出),其實物如圖(a)所示。其中“xx"用數(shù)字直接表示三端集成穩(wěn)壓器的輸出電壓數(shù)值，單位為v。例如：7806表示輸出電壓為+6v;7924表示輸出電壓為-24v。此外，在78xx或79xx的前面和后面還有一些英文字母，如cw78xxc、ta78xxap、mc79xx等。前面的字母稱為“前綴",通常為生產(chǎn)國家或廠家(公司)的代號，如“cw"表示中國制造的穩(wěn)壓器， “ta"表示日本東芝公司的產(chǎn)品，“an"是日本松下公司的產(chǎn)品，“mc"是美國摩托羅拉公司的產(chǎn)品。后面的字母稱為“后綴",用來表示輸出電壓容差和封裝形式等。通常不同生產(chǎn)廠家(公司)對三端集成穩(wěn)壓器型號后綴所用字母的含義和定義各不相同。不過，這對我們實際使用影響不大。

8xx系列正輸出三端集成穩(wěn)壓器的輸出電壓有11種，依次為：5v、6v、7v、8v、9v、10v、12v、15v、18v、20v、24v。79xx系列負輸出三端集成穩(wěn)壓器的輸出電壓同樣有11種，依次為：-5v、-6v、-7v、-8v、-9v、-10v、-12v、-15v、-18v、-20v、-24v。這兩種系列的產(chǎn)品，按其最大輸出電流又可分為100ma、500ma、1.5a、3a、5a共5擋，其標志方法是在型號中表示電壓數(shù)字的“xx"前面加上相應的字母，即l=100ma、m=500ma、t=3a、h=5a,不加字母表示1.5a。例如：78l05三端集成穩(wěn)壓器的最大輸出電流為100ma,79m12的最大輸出電流為500ma,7824的最大輸出電流為1.5a。

圖常用三端集成穩(wěn)壓器的型號標注

不同廠家生產(chǎn)的輸出可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器，型號命名方法無明顯規(guī)律，封裝也各異。電子制作中經(jīng)常用的正電壓輸出可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器型號有l(wèi)m117、lm217、lm317、cw317系列等，與之相對應的負電壓輸出可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器型號是lm137、lm237、lm337和cw337系列，其實物如圖(b)所示。

一般情況下，我們從產(chǎn)品型號上所能夠獲得的參數(shù)信息是有限的。如果需要知道其他詳細的參數(shù)，就需要到產(chǎn)品說明書或集成電路手冊中去查找。表給出了電子制作中經(jīng)常用到的幾種三端集成穩(wěn)壓器的型號和主要參數(shù)，僅供參考。

表常用三端集成穩(wěn)壓器的型號和主要參數(shù)

引腳識別

常用三端集成穩(wěn)壓器的引腳排列位序如圖所示。筆者通過測試發(fā)現(xiàn)：78xx系列(正電壓輸出)穩(wěn)壓器的散熱片或金屬外殼，均與它的接地端相通；79xx系列(負電壓輸出)穩(wěn)壓器的散熱片或金屬外殼，均與它的輸入端相通。而lmx17、cwx17系列(正電壓輸出)穩(wěn)壓器的散熱片均與它的輸出端相通；lmx37、cwx37系列(負電壓輸出)穩(wěn)壓器的散熱片均與它的輸入端相通。對于全塑料封裝的三端集成穩(wěn)壓器，其中間引腳的名稱可對比相應系列的帶散熱片的塑料封裝管確定出來。掌握了這些基本規(guī)律，可給快速識別三端集成穩(wěn)壓器的各引腳帶來方便。

圖常用三端集成穩(wěn)壓器的引腳識別

當遇到型號、封裝和引腳排列不熟悉的三端集成穩(wěn)壓器時，就要查閱廠家說明書或有關資料，辨清引腳名稱后，再接入電路。

電路符號

三端集成穩(wěn)壓器的電路符號如圖所示。其圖形符號用方框表示穩(wěn)壓器本身，3條直線代表穩(wěn)壓器的3根引腳，各直線根部用數(shù)字標明引腳順序號或直接標出功能字母。通常輸入端用u,(或un)、輸出端用u。(或uour)、接地端用gnd、調(diào)整端用adj來表示。

圖三端集成穩(wěn)壓器的符號

三端集成穩(wěn)壓器的文字符號采用字母“a",也可用英文“integrated circuits"(集成電路)的字頭縮寫“ic"來表示。若電路圖中有多只同類元器件時，按常規(guī)就在字母后面或右下角標出數(shù)字，以示區(qū)別，如a1、a2……文字符號可標在圖形符號的方框內(nèi)，并在其下邊標出三端集成穩(wěn)壓器的型號。