介绍几款TI稳压器的典型应用

　　最近一直在做有关电源方面的芯片，尤其是电压在一定范围内（一般3-12V即可）可调和稳定固定输出电压的芯片，并且使得输出的电压纹波尽量最小，以便来给不同电压要求的运放或者其它精密芯片供电。因为在做仪器仪表或者精确滤波电路的时候对电压的稳定性和输出平整度要求较高，所以对比多种器件的功能应用，以便将综合性能最好的芯片用于后续的使用中。

　　TL499ACP的典型应用

　　此款芯片通过调节外部的两个电阻能够提供2.9-30V的宽电压变化范围，它通过降压变压器经由交流耦合与后续电路连接，它的操作和直流电压调整器一样维持限定的输出电压。加入一节1.1-10V的电池、一个感应器、一个滤波电容、两个电阻，在交流线路故障时，此芯片能够进行步进限定电压调节，尤其适用于宽电压范围，可调节的限定电压使得此芯片对于宽电压变化范围的应用广泛，交流故障中后备电源使得此芯片在微控制器的存储器应用上极具效果。

　　

　　图1 TL499ACP管脚分布图

　　

　　图2 典型应用电路

　　RE1滑动变阻器选取10K左右一般可行，其他按照所示参数选取步进开关校准器中对于不同的RCL、Cf和Cp最大输出电流和输入输出电压均有不同，当此三参数选取不同值时对应最大输出电流和输入输出电压值如以下各表所示：

　　

　　

　　

　　

　　

　　这三个关键原器件选取时最好是选用贴片式的精密电容、电阻，这对于输出电压电流的稳定性和精确性很重要，特别指出的是，最终输出的电流都不是很大，所以在带动负载方面性能不是很好，建议应用在小负载的电路以及芯片供电电路中。

　　TL2575的典型应用

　　在上面提到的芯片在做供电电源方面有负载不大的问题，那么以下叙述的芯片带动负载能力就很强了。据说还可以实现正负电压的转换（求指教），下面详细说明：

　　此芯片既可以输出稳定的固定电压（3.3V，5V，12V，15V），又可以实现电压从1.23-37V可调，输入电压范围很宽（4.75-40V），并且输出电流能够最大达到1A，芯片的效率可以达到80%以上。外部仅需添加4-6个元器件即可达到要求，其自身具有频率补偿的功能。

　　

　　图1 管脚分布图

　　

　　图2 典型应用电路

　　对于此电路图，一般出于稳定考虑，输入旁路电容尽量安置在芯片的最近处，环境温度低于25摄氏度时，要将输入电压的值增大一些。而且多数情况下电解电容会降低容值，因此为保证输出准确可以将一片陶瓷电容或者钽电容和电解电容并联接入电路中。

　　通常情况下为了环路的稳定和过滤纹波电压将一片电容接在距输出端极近处，此电容值的选择原则一般是电容的过滤52KHz纹波电流至少是峰峰值纹波电流的1.5倍。

　　电感器与环流二极管连接在距输出端较近处用以滤除噪声，但是普通的二极管不能够胜任此工作，需选用开关速度较大、并且不会产生过多的压降的肖特基二极管，电感器不能超过其额定电流否则会导致芯片过热。

　　对于电感的选择上面则相应的对应两种模式——连续模式和非连续模式，但是在多数情况下连续模式更加常用一些，此种模式下利用低的电流就能够提供较高的功率，还能够保证输出低纹波电压。在开关频率处最终输出还是有锯齿形的纹波电压，可能和输出电容的选择有关，此外输出也包含小的突增瞬间电压，这会出现在锯齿波的峰值处，这是快速开关和寄生电感的影响，这些小的毛刺电压可以通过低感应系数的电容滤除。反馈部分必须和输出有电气连接。

　　以下是固定输出和可调输出电压高负载电路图（可以直接使用）：

　　

　　图3 固定输出电路

　　

　　图4 输出可调电路

　　LM317的典型应用

　　上面讨论的芯片带动负载能力已经能够符合一般情况下的使用，本次的LM317的突出特点是其输出电流能够达到1.5A，为高负载提供了更多的选择。另外，它的输出电压调节范围也较宽，1.25-37V，芯片内部有短路电流限制和热过载保护。只用两个电阻就可以调节输出电压的大小，使用很方便。

　　

　　图1 管脚分布图

　　下面讨论下它的典型应用：

　　应用一：

　　

　　图2 可调电压校准器

　　电路图中Ci不是必要的，但是在距调整较远的情况下最好连入电路中，它能够提供充足的旁路电流，特别是在实现电压调整和接入输出电容时更加需要。CO能够提供短暂的应答，对于本电路不是必须的，输入电压按照下式计算：

　　

　　其中Iadj因为电流很小对于电路影响不大可以忽略不计。Cadj能够提高纹波抑制，限制在提高输出电压时对纹波电压升高。

　　应用二：

　　

　　图3 0-30V电压可调电路

　　输出电压如下所示：

　　

　　同样，Aadj可以忽略不计。

　　应用三：

　　

　　图4 精密限流电路

　　此电路很简单了，只需要提供给ADJUST一个反馈即可通过控制R1的大小来控制输出电流的大小。

　　应用四（电池充电电路）：

　　

　　图5 常用电池充电电路

　　此电路的输出阻抗取决于Rs和R1、R2，输出阻抗Z=Rs（1+R2/R1）

　　

　　图6 50mA恒定电流充电器

　　

　　图7 限流6V充电电路

　　此电路通过R3设置峰值电流，当R3为1欧姆时充电电流能够达到0.6A。

　　MC34063的典型应用

　　在前几次使用的都是升压降压的芯片，本次使用的不止有升压降压的功能，而且还有提供负电压的功能，便于为双电源运放供电。但是一般的电压转换芯片输出电流都不是很大，在外部硬件配置后，本次使用的芯片能够将输出电流提高到1.5A，充分满足大电流的需要，选择合适的输入电压能够提供强大的带负载能力。

　　此芯片的输入电压范围为3-40V，内部振荡器频率能够达到100KHz，想要说明的是，最低输入电压达到3V，在使用中输入电压很低时（接近3V）同时又要求升压后的电压达到10V以上，那么带动负载的能力就稍低了，因为功率器件本身使自己工作就要单独提供1.3V左右的电压，那么如果提供的输入电压是3.3V的话，能够转化的电压也就只有2V，如果最后提升的电压太大的话，电流就会降低，带动负载的能力还是不强的。

　　下面看下它的管脚

　　

　　图1 管脚分布图

　　

　　图2 内部原理图

　　

　　图3 升压转换器

　　图中1N5819是肖特基二极管，其导通压降小，能够保证最后输出端电压的精度，升压的大小由R1、R2两个电阻来调节设定，其计算公式如下VOUT=1.25（1+R2/R1）。输出电流的大小主要由电感L的值来确定，电感大的话储能多，输出电流就会大些，反之相对较小。

　　需要较大的输出电流时，其芯片的外围配置作如下变换设置：

　　

　　图4 1.5A输出电流升压转换器

　　注：前后两图分别对应NPN和PNP型三极管

　　

　　图5 降压转换器

　　同升压转换器外围器件种类选择大体相同，输出电压计算公式如下：VOUT=1.25（1+R2/R1），输出电流只有500mA，想要大电流输出的话按照如下电路连接即可：

　　

　　图6 1.5A输出电流降压转换器

　　注：前后两图分别对应NPN和PNP型三极管

　　对于正负电压供电的运放或者由负电压提供参考的电路，可以选择下面的负电压产生电路：

　　

　　图7 负电压转化器

　　其输出电压计算公式如下：VOUT=-1.25（1+R2/R1），输出电流为100mA，大电流输出电路如下：

　　

　　图8 1.5A输出电流反相电压转换器

　　由于本芯片电路中各个参数计算复杂，现把各个参数计算方法奉上：

　　表1 参数计算表

　　注：Vsat=输出开关的饱和电压，VF=输出整流器的导通电压。

　　TL431的典型应用

　　1特性：

　　TL431有良好的热稳定性，输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值，典型动态阻抗为0.2Ω，在很多应用中可以用它代替齐纳二极管，例如，数字电压表，运放电路、可调压电源，开关电源等等，参考电压源误差±1.0%，低动态输出电阻，典型值为0.22Ω，输出电流1.0~100mA;全温度范围内温度特性平坦，典型值为50ppm，低输出电压噪声。

　　

　　图1 管脚图

　　2 工作原理

　　该芯片的内部等效电路如图2所示。由输入级、稳压基准、差分放大器、复合管、输出级构成，两个二极管均为反向极向保护，引线端子REF为参考电压输入端，ANODE为公共阳极端，CATHODE为输出阴极端。

　　

　　图2 内部电路原理图

　　其等效功能框图如图3所示。其中REF为基准电压（REF=2.5V），运放为同相放大器，三极管并联型调整管（总增益A0≥1000倍），二极管为馈电支路。

　　

　　图3 等效功能框图

　　Vref是一个内部的2.5V基准源，接在运放的反相输入端。由运放的特性可知，只有当REF端（同相端）的电压非常接近Vref（2.5V）时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着REF端电压的微小变化，通过三极管的电流将从1到100mA变化。

　　3 技术指标

　　TL431的电气参数见表1

　　表1 TL431电气参数

　　参数名称称号测试条件TL431单位

　　mintypemax

　　基准电压VRVKA=VR，IK=10mA244024952550mV

　　基准电压温漂STST=ΔVR/VR/ΔT±5*±30±50ppm/℃

　　基准电压调整率SVSV=ΔVR/ΔVKA0.4*-1-2mV/V

　　参考端输入电流IRIK=10mA0.5*24μA

　　最小阴极电流IKAminVKA=5V0.2*0.41mA

　　最大阴极电流IKAmaxVKA=5V100120150*mA

　　最小阴极电压VKAmin（略）2.2*2.52.6V

　　最大阴极电压VKAmax（略）36*3744V

　　最大耗散功率PD（略）7009001300mW

　　该器件的主要技术指标为：

　　●基准电压温漂小：≤±50ppm／℃；

　　●基准电压精度高：2.5V±1％；

　　●输出噪声电压低：≤100μVpp；

　　●稳压范围宽：（2.5～36）V连续可调；

　　●负载电流范围大：（1.0～100）mA。

　　4 典型应用实例

　　稳压基准

　　许多稳压基准的负载能力都很小，端电压调节也不方便，而由TL431构成的稳压基准温漂小，又有相当的负载能力，且输出电压连续可调，电路简单。当在REF端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。如图4所示的电路，当R1和R2的阻值确定时，两者对Vo的分压引入反馈，若Vo增大，反馈量增大，TL431的分流也就增加，从而又导致Vo下降。选择不同的R1和R2的值其电压调节范围为2.5V～36V，当R1短路或R2断路时，Uo=VR=2.5V，在选择电阻R时必须保证TL431工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1 mA。

　　理论上以图4分析方便些，但是实际应用中典型接线如图5所示，输出电压由下式确定：U0=［1+（R1/R2）］·Vref （Vref=2.5V），由于承受电压与（Vi –Vo）有关，因此 压差很大时，R的功耗随之增加，使用时应该注意。

　　

　　图4 并联稳压器

　　

　　图5 大电流分流稳压器

　　5V固定输出：

　　

　　图6 高效5V精密稳压器

　　过电压保护电路：

　　当Vi超过一定电压时，TL431触发，使晶闸管导通，产 生瞬间大电流，将保险丝熔断，从而保护后极电路。V保护点=（1+R1/R2）Vref

　　

　　图7 过压保护电路

　　电压监视器：

　　利用TL431的转移特性，组成实用电压监视器。当电压处于上下限电压之间时LED点亮，上限电压 1/（R1+R2）Vref，下限电压1/（R3+R4）Vref。选择R3R4时使通过阴极的电流大于1mA。

　　

　　图8 电压监视器

　　比较器：

　　它是巧妙的运用了Vref=2.5v这个临界电压。当Vi《Vref时，V0=V+当Vi》Vref时，Vo=2V由于TL431内阻小，因而输入输出波形跟踪良好。

　　

　　图9 具有温度补偿的比较器

　　恒流源电路：

　　恒流值与Vref和外加电阻有关，功率晶体管选用时要考虑余量。该恒流源如与稳压线路配接，可做电流限制器用。

　　

　　图10 恒流源电路

　　TL494的典型应用

　　TL494常应用于电源电路当中，它用于固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。

　　它的主要特性如下：

　　1.集成了全部的脉宽调制电路。

　　2.片内置线性锯齿波振荡器，外置振荡元件仅两个（一个电阻和一个电容）

　　3.内置误差放大器。

　　4.内置5V参考基准电压源。

　　5.可调整死区时间。

　　6.内置功率晶体管可提供500mA的驱动能力。

　　7.推或拉两种输出方式。

　　

　　图1 管脚分布图

　　如上图所示，3管脚为反馈PWM比较器输入，4管脚为死区时间控制端口

　　它的工作原理：

　　TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路，内置了线性锯齿波振荡器，振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节，其振荡频率如下：F=1.1/（RT*CT），其最高振荡频率可达300kHz，既能驱动双极性开关管，增设灌电流通路后，还能驱动MOSFET开关管。

　　输出脉冲的宽度是通过电容CT上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。

　　功率输出管Q1和Q2受控于或非门，当双稳触发器的时钟信号为低电平时才会被选通，即只有在锯齿波电压大于控制信号期间才会被选通。当控制信号增大，输出脉冲的宽度将减小。

　　输出驱动电流单端到达400mA，能直接驱动峰值电流达5A的开关电路。双端输出脉冲峰值为2×200mA，加入驱动级即能驱动近千瓦的推挽式和桥式电路。

　　控制信号由集成电路外部输入，一路送至死区时间比较器，一路送往误差放大器的输入端。死区时间比较器具有120mV的输入补偿电压，它限制了最小输出时间，死区时间约等于锯齿波周期的4%，当输出端接地，最大输出占空比为96%，而输出端接参考电平时，占空比为48%。当把死区时间控制输入端接上固定的电压（范围在0—3.3V之间）即能在输出脉冲上产生附加的死区时间。

　　脉冲宽度调制比较器为误差放大器调节输出脉宽提供了一个手段：当反馈电压从0.5V变化到3.5V时，输出的脉冲宽度从被死区确定的最大导通百分比时间中下降到零。两个误差放大器具有从-0.3V到（Vcc-2.0）的共模输入范围，误差放大器的输出端常处于高电平，它与脉冲宽度调制器的反相输入端进行“或”运算，正是这种电路结构，放大器只需最小的输出即可支配控制回路。

　　当比较器CT放电，一个正脉冲出现在死区比较器的输出端，受脉冲约束的双稳触发器进行计时，同时停止输出管Q1和Q2的工作。若输出控制端连接到参考电压源，那么调制脉冲交替输出至两个输出晶体管，输出频率等于脉冲振荡器的一半。如果工作于单端状态，且最大占空比小于50%时，输出驱动信号分别从晶体管Q1或Q2取得。输出变压器一个反馈绕组及二极管提供反馈电压。在单端工作模式下，当需要更高的驱动电流输出，亦可将Q1和Q2并联使用，这时，需将输出模式控制脚接地以关闭双稳触发器。这种状态下，输出的脉冲频率将等于振荡器的频率。

　　

　　图2 内部原理图

　　以下两图为TL494的两个典型应用，第一个位5V电压输出的大电流（1A）电源电路，第二个为28V升压电路，输出电流为0.2A。

　　

　　图3 典型应用一

　　

　　图4 典型应用二