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按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,*,regulator分类和应用简介,概述,REGULATOR,即電壓調節器;,一般作為降壓元件(不過也有升壓型和極性反轉型);,可分為Linear Regulator&Switching Regulator兩種,2,Linear Regulator,優點:,電路簡單;,穩定度高;,反應快;,雜訊少;,可耐瞬間過負載.,缺點:,效率差;,不容易小型輕量化.,3,Efficiency(Linear Regulator),若以12V轉5V的Linear Regulator為例：,4,Example 1(Linear Regulator)-78/79X00系列,78/79系列的三端子電壓調節器以最廉價而且使用簡易為人所熟知.如下圖所示,因輸出電壓固定,也隱藏有過電流保護電路與熱保護電路在內,所以不用外加電路就能夠簡單使用.,5,6,Example 1(Linear Regulator)-78/79X00系列的內部構成簡圖,如下圖為78/79XX00系列的內部構成簡圖.電路的內部,是把V-COM間之電壓和基準電壓Vref比較,使之恆為一致地動作.縱然輸入電壓V,I,和輸出電流Io有所變動,輸出電壓Vo仍然可保持穩定.,7,Example 1(Linear Regulator)-78/79X00系列的基本使用法,最常使用的方法,就是如右圖所示先把交流,(AC),電源降壓,再經整流電路,非穩定電源的濾波作用產生穩定的直流,(DC),電源,;,V,I,-COM,間的電容器主要用于降低輸入阻抗以防止電壓調節器的異常振盪,;,V,O,-COM,間的電容器對負荷變動有穩定化輸出的功用,.,8,Example 1(Linear Regulator)-78/79X00系列的保護電路,附加二極管作為電壓調節器反接和反偏壓保護.,9,Example 1(Linear Regulator)-78/79X00系列的輸入電壓範圍,正常工作時,輸入電壓必須比輸出電壓與V,drop,之和高,即,V,drop,視不同的IC和動作條件有所差別.一般的標準是78X00為23V,79X00則為12V.,一般地,電壓調節器的損失為輸入出間電壓差X輸出電流.所以,V,I,越在接近下限,輸入出間電壓差就越小而能夠抑制損失.,10,7812/7805使用方法,Regulator上所消耗的功率為:Pregulator=Vdrop*Iout,一般地,Vdrop大于2.5V即可,若太大,則regulator消耗功率太多,元件會很燙;若太小(2.5V,等效電阻分壓就得為24V-14.5V=9.5V.R1=9.5V/290mA=32.76,考慮實際情況並進行調試,R1選29.實際選用兩個82(3W/5%-DIP)和一個100(2W/5%-DIP)並聯而成.考慮tolerance,R1min=27.62,R1max=30.53.R1min=27.62時,Vmax=24V-27.62*290mA=16V.R1max=30.53時,V1min=24V-30.53*290mA=15.14V,12,7812/7805使用方法 -元器件的選擇,R2的選擇:,進行300dpi color scan 的時,所消耗電流最大,基本維持在250mA左右,為了保持Vdrop2.5V,等效電阻分壓就得為12V-7.5V=4.5V.R2=4.5V/250mA=18.實際選用兩個33(1W/5%/2512)和一個39(5%/2512)並聯而成.考慮tolerance,R2min=27.62,R2max=30.53.R2min=17時,V2max=12V-17*250mA=7.75V.R2max=18.78時,V2min=12V-18.78*250mA=7.31V,13,Example 2(Linear Regulator)-LM317/337系列(電壓可變型),LM317/337,系列是輸出電壓可變型的三端子電壓調節器,.,輸出電壓可用兩只外加的電阻加以設定,;,同,78/79XX00,系列一樣,隱藏有過電流保護,/,熱保護,/SOA,保護電路在內,即使把輸出短路,IC,也不致損壞,.,14,15,Example 2(Linear Regulator)-LM317/337系列的基本使用法,LM317/337是擁有V,I,V,O,Adj三個端子的IC,給V,I,施加適當的電源,可得到恆定的輸出V,O,.,16,Example 2(Linear Regulator)-LM317/337系列輸出電壓的設定方法,17,Example 2(Linear Regulator)-LM317/337系列輸出電壓的設定方法,Adj pin的電壓若以V,adj,表示,則輸出Vo為,所以調整Vadj可以使Vo成為任意的電壓.,一般,最常見的就是輸出Vo經由電阻分壓供給Adj端子電壓.由於,所以,因此,只要幾顆電阻就可以簡單地設定輸出電壓.要是將Rg設為可變電阻,輸出電壓就能夠連續可變.,18,Example 2(Linear Regulator)-LM317/337系列的保護電路,穩定輸出的電容器,;,做反接,/,反偏壓保護的二極管,;,Adj,pin,與地間所接電容用于去除雜訊,;,散熱問題,:,要得到額定的輸出電流,就有必要裝上足夠大小的散熱器,.,19,Linear Regulator -LM317/337與78/79X00電路構成之差別,78/79X00有4mA8mA(max)的靜止消耗電流從COM pin流出,這是LM317/337的I,adj,的數十倍,誤差就差那麼多.,這一點,就是LM317/337與78/79X00的主要差別.簡而言之,LM317/337可以說是把78/79X00的COM電流減小的IC.,20,Example 3(Linear Regulator)-低Drop Out型電壓調節器,低Drop Out型電壓調節器的Vdrop比一般的regulator小.所以能夠在輸入出間的電壓差偏小的情況下使用,大輸出時也能夠抑制散熱.,21,Example 3(Linear Regulator)-使用低Drop Out型之目的,1.V,drop,越小的regulator其輸入電壓範圍的下限就越小.尤其是,電源電壓變動大時,V,drop,越小,對於變動的容許範圍就越能夠擴大.,22,Example 3(Linear Regulator)-使用低Drop Out型之目的,2.輸入出間的電壓差越小不但regulator的損失越小而能夠抑制發熱,而且為獲得相同輸出電流,小型散熱器便可.反之只要使用相同的散熱器,就能夠獲得大的輸出電流.,23,Example 3(Linear Regulator)-使用低Drop Out型之目的,24,就低Drop Out型Regulator 而言,具有代表性的就是輸出上使用PNP型電晶體.除此之外,尚有NPN電晶體輸出,CMOS Regulator,MOS與Bipolar電晶體組合而成這幾種.,25,26,Example 4(Linear Regulator)-CMOS三端子電壓調節器,內部控制電路由CMOS類比電路構成,27,28,29,Example 5(Linear Regulator)-AC直結型串列式電壓調節器(HIP5600),輸入電壓高達400V;,直接輸入AC電源可作AC-DC變換器使用;,外加零件少,使用簡便.,30,31,32,Switching Regulator,缺點:,電路複雜;,容易產生雜訊;,反應慢.,優點:,效率高;,散熱問題較小;,小型輕量.,33,Switching Regulator-概述,斬波(Chopper)方式,輸入電壓直接由電晶體轉換成輸出電壓;,輸出電壓經電感和電容加以濾波,再度變換成直流;,可分為降壓型,升壓型和極性反轉型三種.,34,Switching Regulator-降壓型,35,Switching Regulator-升壓型,36,Switching Regulator-極性反轉型,37,Switching Regulator 的操作原理,開關關閉,，,L,開始充電,L,的功用為讓電流不會有瞬間的變化,C,的功用為穩定電壓,(,V,out,),38,Switching Regulator操作原理(續),開關打開,，,L,開始放電,此時電壓反轉,，電流改變量為負值，電流越來越小，但電流仍向右流,D,的功用為提供電流的流動方向,39,Switching Regulator操作原理(續),40,Switching Regulator操作原理(續),Duty Cycle,41,Switching Regulator操作原理(續),當,LOADING,變大時，為了穩定電壓，,Feedback,會致使,Duty Cycle,改變,此時,t,on,變長,、,t,off,變短，待達到新的負載線後，電壓又恢復穩定,當,LOADING,變小則情況相反,42,Switching Regulator操作原理(續),實際上電流(電壓)的穩定是由電容與電感的充放電來達成,43,L,的選擇,L,的功用為讓電流不會有瞬間的變化,L,不能選太小，否則會有,Discontinuous,的情況發生,44,C,的選擇,C的功用為穩定電壓(V,out,),C的選擇需注意到容值是否夠大、能否耐壓等問題,C的ESR(Equivalent Series Resistance,，等效串聯電阻,)會導致電壓突然改變,，因此要選擇,ESR較小的C,45,D,的選擇,D的功用為在開關打開時提供電流的流動方向,在開關打開時,，,V,D,變為Unknown，,D,能將,V,D,變為-0.7V,D的切換速度不能太慢,，,Schottky可滿足此需求,46,Efficiency(Switching Regulator),Switching Regulator的輸入訊號幾乎全部用來轉換成輸出訊號,，因此效率可達70%80%,Switching Regulator的缺點是輸出電壓會有波動,，這是由於電容的,ESR,所造成的,47,