常用穩(wěn)壓芯片介紹，及其穩(wěn)壓電路原理分析

眾所周知，??隨著科技的發(fā)達(dá)，人們對(duì)“電”的需求越來越大，但是由于對(duì)電路及相關(guān)產(chǎn)品的知識(shí)了解匱乏，常常會(huì)發(fā)生一些危險(xiǎn)，因此用電安全現(xiàn)在也成為了人們重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。而穩(wěn)壓芯片也是用電安全里不可缺乏的一個(gè)重要角色呢。穩(wěn)壓芯片市場(chǎng)前景分析，穩(wěn)壓芯片增長(zhǎng)速度將繼續(xù)快于總體模擬芯片市場(chǎng)和半導(dǎo)體市場(chǎng)，2009-2015年的復(fù)合年度增長(zhǎng)率將達(dá)16.0%。相比之下，同期總體模擬IC市場(chǎng)與總體半導(dǎo)體市場(chǎng)的復(fù)合年度增長(zhǎng)率分別為11.9%和6.3%。2018-2023年中國核心芯片行業(yè)市場(chǎng)深度分析及投資戰(zhàn)略研究報(bào)告表明，穩(wěn)壓芯片是一個(gè)快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)，2015年銷售額預(yù)計(jì)將從2010年的91億美元增長(zhǎng)到163億美元。

穩(wěn)壓芯片由集成電路經(jīng)過設(shè)計(jì)、制造、封裝等一系列操作后形成，一般來說，集成電路更著重電路的設(shè)計(jì)和布局布線，而穩(wěn)壓芯片更看重電路的集成、生產(chǎn)和封裝這三大環(huán)節(jié)。但在日常生活中，“集成電路”和“穩(wěn)壓芯片”兩者常被當(dāng)作同一概念使用。 我國穩(wěn)壓芯片生產(chǎn)能力有了大幅度提高，新系列、新產(chǎn)品不斷出現(xiàn),產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，價(jià)格大幅度下降，故穩(wěn)壓芯片已被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各部門。

穩(wěn)壓電路是指：在輸入電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載發(fā)生改變時(shí)仍能保持輸出電壓基本不變的電源電路。

穩(wěn)壓電路分類繁多，按輸出電流的類型分為：直流穩(wěn)壓電路和交流穩(wěn)壓電路。按穩(wěn)壓電路與負(fù)載的連接方式分為：串聯(lián)穩(wěn)壓電路和并聯(lián)穩(wěn)壓電路。按調(diào)整管的工作狀態(tài)分為：線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。

按電路類型分為：簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電源，反饋型穩(wěn)壓電源和帶有放大環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓電路。

直流穩(wěn)壓原理

圖1為典型的直流穩(wěn)壓器的框圖。交流輸入電壓e1由變壓器Tp變成電壓e2,經(jīng)整流、濾波

穩(wěn)壓電路 后向調(diào)整電路(穩(wěn)壓電路)輸送一個(gè)不穩(wěn)定的脈動(dòng)的直流電壓。因或穩(wěn)壓電路輸出電流的變動(dòng)而引起輸出電壓變化時(shí),調(diào)整電路使保持原值或者只有極小的變動(dòng)。調(diào)整電路中的調(diào)整管工作在線性放大區(qū)的稱為線性電源，工作在非線性區(qū)的則稱為開關(guān)電源。線性電源分為簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路、并聯(lián)穩(wěn)壓電路、串聯(lián)穩(wěn)壓電路和集成化穩(wěn)壓電路

直流穩(wěn)壓電路

在輸入直流電壓和負(fù)載之間串聯(lián)入一個(gè)三極管，用三極管的管壓降代

穩(wěn)壓電路 替穩(wěn)壓二極管電路中的穩(wěn)壓電阻R。當(dāng) 或 變化引起輸出電壓 變化時(shí)， 的變化將反映到三極管的發(fā)射結(jié)電壓 上，引起 的變化，從而調(diào)整，以保持輸出電壓的基本穩(wěn)定。根據(jù)三極管所起的作用，稱為調(diào)整管。由于調(diào)整管與負(fù)載是串聯(lián)關(guān)系，所以圖15-2-1稱為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。它主要由基準(zhǔn)電壓、比較放大、取樣電路和調(diào)整元件組成。比較放大可以是單管放大電路、差動(dòng)放大電路、集成運(yùn)算放大器。調(diào)整元件可以是單個(gè)功率管，復(fù)合管或用幾個(gè)功率管并聯(lián)，取樣電路取出輸出電壓的一部分和基準(zhǔn)電壓VREF比較。開關(guān)穩(wěn)壓電路開關(guān)型穩(wěn)壓電路具有體積小、效率高的特點(diǎn)。線性電源的效率為30%

穩(wěn)壓電路 ～55%;而開關(guān)穩(wěn)壓器可達(dá)60%～85%，而且可以省去工頻變壓器和巨大的散熱器，體積和重量都大為減小。這種電路已在各種電子設(shè)備中獲得廣泛的應(yīng)用。

常用的實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制的方法;有自激式開關(guān)穩(wěn)壓器、脈寬調(diào)制式開關(guān)穩(wěn)壓器和直流變換式開關(guān)穩(wěn)壓器等。

如圖是采用直流變換器的開關(guān)穩(wěn)壓電路的框圖。對(duì)工頻電壓直接整流-濾波后獲得的直流電壓,由開關(guān)管變?yōu)楦哳l電壓。后者經(jīng)高頻換流變壓器變?yōu)橐欢ǖ碾妷?，再?jīng)高頻整流-濾波以后給出所需的輸出電壓u0;開關(guān)管的工作受脈沖調(diào)制器和驅(qū)動(dòng)放大器的控制。當(dāng)輸出電壓u0發(fā)生變化時(shí)，來自輸出端的取樣信號(hào)經(jīng)比較電路產(chǎn)生誤差信號(hào)，然后通過脈沖調(diào)制器來控制開關(guān)管的開關(guān)工作比，從而使直流變換器的輸出保持穩(wěn)定。開關(guān)管是在飽和區(qū)斷續(xù)工作的，所以功耗較線性電源的調(diào)整管為小，因而效率較高。大功率電力穩(wěn)壓器是有補(bǔ)償變壓器，調(diào)壓器，控制電路，檢測(cè)電路和操作電路組成。

串聯(lián)穩(wěn)壓電路

如圖所示的是簡(jiǎn)單的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。 是調(diào)整管，調(diào)節(jié)輸出電壓，它與負(fù)載電阻是串聯(lián)的，所以稱為串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。 給 提供合適的偏置,使 工作在放大狀態(tài);利用三極管電流放大作用可以提高輸出電流。同時(shí) 還是限流電阻，保護(hù)管。 管穩(wěn)定三極管 基極的電位。

簡(jiǎn)單串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，調(diào)試方便。由于三極管具有電流放大作用，使它的輸出電流較大。但是它的輸出電壓仍然不能調(diào)節(jié)，而 基本上是不變。穩(wěn)壓靈敏度不夠，穩(wěn)壓效果差，所以要進(jìn)行改進(jìn)。

采用集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的穩(wěn)壓電路，具有電路簡(jiǎn)單、穩(wěn)定度高、保護(hù)電路完善的特點(diǎn)，因此在實(shí)際電路中得到了非常廣泛的應(yīng)用。

LM2596集成穩(wěn)壓芯片介紹

LM2596系列是德州儀器(TI)生產(chǎn)的3A電流輸出降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓芯片，它內(nèi)含固定頻率振蕩器(150KHZ)和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器(1.23v)，并具有完善的保護(hù)電路、電流限制、熱關(guān)斷電路等。利用該器件只需極少的外圍器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路。提供的有：3.3V、5V、12V及可調(diào)(-ADJ)等多個(gè)電壓檔次產(chǎn)品。

LM2596內(nèi)部包含150KHZ振蕩器、1.23v基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路、熱關(guān)斷電路、電流限制電路、放大器、比較器和內(nèi)部穩(wěn)壓電路等。

該器件內(nèi)部集成頻率補(bǔ)償和固定頻率發(fā)生器，開關(guān)頻率為150KHz，與低頻開關(guān)調(diào)節(jié)器相比較，可以使用更小規(guī)格的濾波元件。由于該器件只需4個(gè)外接元件，可以使用通用的標(biāo)準(zhǔn)電感，這更優(yōu)化了LM2596的使用，極大地簡(jiǎn)化了開關(guān)電源電路的設(shè)計(jì)。

特性如下：

1、輸出電壓：3.3V、5V、12V及(ADJ)等，最大輸出電壓37V

2、工作模式：低功耗/正常兩種模式。可外部控制

3、工作模式控制：TTL電平相容

4、所需外部組件：僅四個(gè)(不可調(diào));六個(gè)(可調(diào))

5、器件保護(hù)：熱關(guān)斷及電流限制

6、封裝形式：5腳(TO-220(T);TO-263(S))

MCP33高性能3端線性穩(wěn)壓器

MCP33具有超低壓差，超低功耗。

芯片特性：

1、最大輸出電流160mA;

2、輸出電壓3.3V;

3、輸出電壓精度：2%;

4、極低靜態(tài)功耗：1uA;

5、低壓差需求：0.4V/160mA。

典型應(yīng)用電路：