电源应用中的单片线性稳压器

单片或集成线性稳压器允许您仅使用几个组件来创建稳定的电源，从而显着节省时间和空间。此外，当今市场上的许多设备都集成了先进的功能，例如短路、过压和过流保护。自推出以来，线性稳压器一直主导着电源领域，至少在开关技术出现之前是这样。由于其简单性，它们仍用于多种应用，尤其是低功耗应用。线性稳压器的主要限制是效率：效率越低，输出电压和输入电压之间的差异就越大。

图 1显示了作为 V OUT /V IN比率函数的效率趋势：当该比率趋于 1 时可获得最佳结果。如果输出和输入电压之间的差异不可忽略，则还需要提供适当的热管理解决方案，因为多余的能量以热量的形式消散。

图 1：效率与 V OUT /V IN比率

每个线性稳压器的一个非常重要的参数是压差，它是输入电压和输出电压之间的差值。例如，对于输出电压 V OUT = 5 V 和压差 V DROPOUT = 1.5 V 的稳压器，输入电压不应低于 6.5 V。市场上可用的调节器如下所示。

78xx 和 79xx 系列

78xx 系列单片线性稳压器（用于正电压）和 79xx（用于负电压）是市场上寿命最长的产品之一。这些稳压器具有宽范围的输出电压 V OUT和高达 40 V 的输入电压 V IN，可提供高达 1 A 的输出电流，根据型号采用塑料或金属封装。稳压器包括用于热保护和短路保护的内部电路。

根据型号的不同，压差在 1.7 V 和 2.5 V 之间变化。图 2显示了 78xx 系列稳压器的典型应用电路 - 在本例中为 7812。应该注意的是，电容器 C 1和 C 2不需要特别高的容量值，因为稳压器的纹波输出非常小（几毫伏）。这两个电容器虽然不是绝对必要的，但可为电路提供稳定性并改善瞬态响应。

图 2：78xx 稳压器的应用电路

图 3显示了一个类似的电路，这次基于 79xx 负电压调节器（注意二极管桥的反转）。

图 3：79xx 稳压器的应用电路

通过使用中心抽头变压器，两个电路可以轻松组合，形成双电源（例如，12 V 和 –12 V）。

LM1117

我们决定选择这个稳压器而不是 LM317（过去几年很受欢迎），因为与后者相比，LM1117 的压差更低（最大可提供 800 mA 电流时为 1.2 V），而且适用于生成 3.3V 输出电压（当今的微控制器广泛使用）。LM1117 提供固定输出电压（1.8 V、2.5 V、3.3 V 和 5 V）版本和可变输出电压版本，可通过一对外部电阻器调节。图4是固定电压输出稳压器的应用电路，而图5是可变输出电压稳压器的相应电路。

图 4：LM1117 固定输出版本的应用电路

图 5：LM1117 可变输出版本的应用电路

LM1117 集成了限流和热关断功能，以及一个内部齐纳二极管，可确保输出电压的精度为 ±1%。尽管并非绝对必要，但建议在输出端插入一个至少 10 μF 的钽电容器以提高稳定性和瞬态响应。图 6的电路显示了用于产生负输出电压 (–5 V) 的稳压器。

图 6：LM1117 用于产生负电压

LT3080

LT3080 是一款低压差 (高达 350mV) 线性稳压器，输出电压可在 1.2V 至 36V 之间调节，最大电流等于 1.1A，准确度高达 1%。图 7显示了稳压器的应用电路：外部电阻 R SET允许您选择输出电压值。

图 7：单片线性稳压器

LT3080 的一个重要特性是它可以通过并联方式获得更大的输出电流并改善热管理。示例如图 8所示。

图 8：多个 LT3080 并联

审核编辑：郭婷