使用LT1083構(gòu)建7.5A穩(wěn)壓器

在設(shè)計(jì)任何電路板的電源部分時(shí)，最常用的穩(wěn)壓器是 78XX、79XX、LM317、LM337 或類似產(chǎn)品。工程師知道這些控制器是安全的?？煽壳乙子谑褂?，但它們的電流有限。如果您需要更多功率，您可以使用 Analog Devices LT1083 穩(wěn)壓器找到簡(jiǎn)單且廉價(jià)的解決方案

強(qiáng)大的調(diào)節(jié)器

LT1083 穩(wěn)壓器（參見圖 1中的符號(hào)和引腳排列）允許您調(diào)節(jié)正電壓并以高效率提供高達(dá) 7.5 A 的電流。內(nèi)部電路設(shè)計(jì)為在輸入和輸出之間以高達(dá) 1 V 的差動(dòng)工作。最大輸出電流下的最大壓差為 1.5V。需要一個(gè) 10 uF 的輸出電容。以下是它的一些值得注意的功能：

可調(diào)輸出電壓；

電流高達(dá) 7.5 安培；

TO220容器；

內(nèi)部限制耗散功率；

30V的最大差分電壓。

它可用于各種應(yīng)用，例如開關(guān)穩(wěn)壓器、恒流穩(wěn)壓器、高效線性穩(wěn)壓器和電池充電器。本教程中檢查的模型具有可變且可配置的輸出電壓。還有兩種其他型號(hào)，LT1083-5 和 LT1083-12，它們分別將輸出穩(wěn)定在 5 V 和 12 V。

圖 1：LT1083 穩(wěn)壓器

5 V 輸出電壓的最小應(yīng)用圖

圖 2顯示了 5 V 穩(wěn)壓器的應(yīng)用圖。輸入電壓必須始終大于 6.5 V。當(dāng)然，電路的電源電壓不能太高，因?yàn)樗泄β首罱K都會(huì)不必要地散發(fā)出熱量，從而大大降低系統(tǒng)的效率。穩(wěn)壓器通過其三個(gè)引腳連接到輸入端、輸出端和決定輸出電壓值的電阻分壓器。強(qiáng)烈建議使用兩個(gè)電容器，一個(gè)在輸入端，一個(gè)在輸出端。該方案具有將輸出電壓穩(wěn)定在 5 V 的功能。為此，分壓器由兩個(gè) 1% 精度電阻器組成，第一個(gè)為 121 歐姆，第二個(gè)為 365 歐姆。

圖 2：具有 5V 輸出電壓的最小但功能完善的應(yīng)用方案

圖 3顯示了對(duì)負(fù)載電流和集成穩(wěn)壓器功耗的第一次測(cè)量結(jié)果。模擬是通過測(cè)試不同的負(fù)載值來進(jìn)行的，阻抗在 1 歐姆和 20 歐姆之間。一個(gè)非常重要的事實(shí)是即使負(fù)載發(fā)生劇烈變化，輸出電壓也非常穩(wěn)定（始終精確為 5 V）。事實(shí)上，流經(jīng)負(fù)載的電流與集成穩(wěn)壓器消耗的功率一起變化很大。因此，當(dāng)保持在制造商設(shè)定的操作限制范圍內(nèi)時(shí)，調(diào)節(jié)器非常穩(wěn)定和安全。

圖 3：5V 穩(wěn)壓器原理圖上的測(cè)量結(jié)果

該穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)為在高達(dá) 1 V 的“壓降”電壓下運(yùn)行。該差分與負(fù)載電流無關(guān)，并且由于其低值，最終系統(tǒng)可以非常高效。在圖 4中，我們可以看到介于 0 V 和 8 V 之間的輸入電壓（紅色圖表）和輸出電壓（藍(lán)色圖表）的圖表。根據(jù)制造商的特性，在兩個(gè)電壓之間存在大約 1 V 的有效“壓降”。

圖 4：輸入、輸出和 Dropout 電壓圖

即使使用不同實(shí)體的負(fù)載，集成的輸出電壓（具有用于電阻分壓器的值）也非常穩(wěn)定，如圖 5中的圖表所示。

圖 5：圖表顯示了輸出的穩(wěn)定性，與使用的負(fù)載無關(guān)

當(dāng)輸入電壓接近所需的輸出電壓時(shí)，效率要高得多。以下平均效率測(cè)量是使用不同的負(fù)載值和三種不同的電源進(jìn)行的，分別為 18 V、12 V 和 6.5 V。

輸入電壓：18 V，電路效率等于26.71%；

輸入電壓：12 V，電路效率等于40.84%；

輸入電壓：6.5 V，電路效率等于75.37%；

因此，當(dāng)輸入電壓遠(yuǎn)高于輸出電壓時(shí)，穩(wěn)壓器工作得更多，因此會(huì)消耗更多的能量，這些能量在未使用的熱量中損失掉了。

溫度的影響

即使在溫度變化的情況下，本教程中檢查的穩(wěn)壓器也非常穩(wěn)定。盡管制造商證明穩(wěn)定性為 0.5%，但在官方文檔中，獲得的結(jié)果更加令人滿意。現(xiàn)在讓我們檢查一個(gè)與第一個(gè)檢查等效的簡(jiǎn)單應(yīng)用程序方案，具有以下靜態(tài)特征：

輸入電壓：6.5V；

輸出電壓：5V；

輸出端連接的負(fù)載電阻阻抗：5 Ohm；

負(fù)載電流：1A；

調(diào)節(jié)器消耗的功率：1.51 W。

現(xiàn)在讓我們通過在 -10 °C 和 + 100 °C 之間的范圍內(nèi)改變溫度來運(yùn)行模擬。通過檢查圖 6的圖表，我們發(fā)現(xiàn)在非常寬的溫度范圍內(nèi)（110 °C 的偏移）輸出它幾乎保持不變。該集成電路極其穩(wěn)定，在兩個(gè)熱極端條件下，輸出電壓的最大變化僅為 6.2 微伏。

圖 6：圖表顯示了不同工作溫度下輸出電壓的變化

保護(hù)二極管

LT1083 穩(wěn)壓器不需要任何保護(hù)二極管，如圖 7 所示。事實(shí)上，由于使用了內(nèi)部電阻，新的組件設(shè)計(jì)允許限制返回電流。此外，位于集成電路輸入和輸出之間的內(nèi)部二極管能夠管理從 50 A 到 100 A 持續(xù)數(shù)微秒的電流峰值。因此，即使是調(diào)節(jié)引腳上的電容器也不是絕對(duì)必要的。只有在輸出端接一個(gè)容量大于 5000 uF 的電容，同時(shí)輸入管腳對(duì)地短路，穩(wěn)壓器才會(huì)損壞。這是一個(gè)不太可能發(fā)生的事件。

圖 7：不再需要輸出和輸入之間的保護(hù)二極管

如何獲得不同的張力

在輸出引腳和調(diào)整引腳之間有一個(gè)等于 +1.25 V 的參考電壓。如果在這兩個(gè)端子之間放置一個(gè)電阻，則恒定電流流過該電阻。第二個(gè)電阻接地，具有設(shè)置總輸出電壓的功能。10 mA 的電流足以以精確的方式獲得此調(diào)節(jié)。通過實(shí)現(xiàn)微調(diào)器或電位器，可以創(chuàng)建可變電壓電源。流過調(diào)節(jié)引腳的電流非常低，大約為微安，可以忽略不計(jì)。以下是計(jì)算兩個(gè)電阻的步驟，對(duì)于 14 V 電源，它們可以在圖 8中的分壓器圖和圖 9中所示的公式中看到：

輸入電壓 Vin 必須始終比所需輸出電壓至少高 1 V，因此 Vin> 15；

在輸出引腳和參考引腳之間始終存在 1.25 V 的電壓；

輸出引腳和參考引腳之間的電阻 R1 必須通過 10 mA 的電流；

R1的值等于電阻上的電位差與必須通過它的電流之比；

參考引腳電壓等于輸出電壓減去固定電壓1.25V；

電阻 R2 也必須通過 10 mA 的電流，因此可以很容易地用歐姆定律計(jì)算出來。

在 R1=125 Ohm 和 R2=1275 值的情況下，輸出電壓正好為 14 V。使用 3.3 kOhm 電位器代替 R2 電阻可以獲得電壓在 1 V 和 Vin 之間的可變電源。

圖 8：計(jì)算分壓器電阻以獲得任何電壓值

圖 9：計(jì)算兩個(gè)電阻的方程式

結(jié)論

3 端子 LT1083 穩(wěn)壓器是可調(diào)節(jié)的，并且使用起來非常簡(jiǎn)單。它配備了通常在高性能調(diào)節(jié)器中提供的各種保護(hù)。這些保護(hù)系統(tǒng)涉及 165°C 以上的短路和熱關(guān)斷。出色的穩(wěn)定性允許創(chuàng)建高質(zhì)量的電源系統(tǒng)。為了完全穩(wěn)定，需要一個(gè) 150 uF 的電解電容或一個(gè) 22 uF 的鉭輸出電容。


審核編輯：劉清