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凡亿专栏 | 【模电】0016 线性电源的几个实用电路
【模电】0016 线性电源的几个实用电路

上一节我们分析了线性电源的原理,以及选用线性电源应该注意的一些规则。这一节我们举几个例子,来看线性电源在工程中各种功能的应用。

1)线性电源的基本应用电路

如下图所示,是线性电源LM7805的基本应用电路,可以看到,输入端加入了正弦波的波动,输出也能保持电压稳定:

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除电源芯片LM7805外,还增加了输入电容C1,输出电容C2、C3,以及反向连接的二极管D1。

C1、C2电容一般较小,使用1uf以下的瓷片电容,用于滤除电路中的恶高频噪声干扰,也可以补偿电源防止振荡;

C3一般使用几十uF至几百uF的电解电容,用于滤除低频干扰,也能提高电路的瞬态输出能力;

反接的二极管D1,可以使用有一定过流能力的整流管;在工作时,如果输入电源突然撤去,则输出端会比输入端高出Vo的电压,电流倒灌很容易损坏电源芯片;而增加D1后,这时电流会从D1流到输入端,避免了损坏电源芯片。

2)简单的220V市电转5V电路

如下图所示,是使用交流220V市电,转换为直流5V的电路:

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市电输入后,经过变压器,变为低压的交流电,这里使用的的25:1匝数比的变压器,输出的交流电压有效值为220/25=8.8V;

交流电之后进入D1整流桥,再经过滤波电容C1之后,形成了不太稳定的直流电Vi,见图中绿色的波形;

最后使用7805线性电源将电压进一步稳定,输出5V直流电。

3)可调输出的电源

如下图所示,这里使用的是LM317线性电源,电路和1)中的大致一样,只是增加了R1和R2:

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这个电路可以这么分析:

由于线性电源LM317的静态电流是比较小的,也就是说图中从它的接地引脚Vg处流出的电流是很小的,可以认为约为0,那么从R2和R1上流过的电流相等,而且都是由输出电压产生的;

查阅LM317的数据手册,可以得知其输出引脚到接地引脚间的电压(Vo-Vg)为1.25V,所以R1上的电流为1.25V/1k = 1.25mA,所以R2上的电流也为1.25mA;

调节R1的电阻值,就能改变Vg的电压值;而Vo=Vg 1.25V,所以,可以实现输出电压的调节。

这里一般不使用LM7805,原因是78xx系列的静态电流比较大,有mA级,按图中的参数计算有R1上的电流为1.25V/1k = 1.25mA,所以7805的静态电流是不能忽略不计的。而相对的LM317的静态电流只有uA级,对于1.25mA的电流比较小,是可以忽略不计的。

4)线性电源构成的恒流源

上面3)中的这个电路稍作变化,就可以形成一个恒流源电路,如下图所示:

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把负载RL接到电路的接地引脚和地之间,就形成了恒流源电路。

由前面的分析,这里RL上的电流等于R1上的电流,而R1上的电流为1.25V/R1,所以,选定合适的R1值,就能使得流过RL的电流恒定。而如果想要调整电流,只要改变R1的电阻值即可。

当然,这个电路使用时也得遵循几个要求,一是线性电源能正常工作,输入比输出电压高2V,自身功耗合适不会过热保护,Vg引脚上输出的电流相对于RL的电流非常小可以忽略不计。

5)线性电源的均流

如下图所示,当一个线性电源的输出电流太小时,可以使用以下电路,输出电流可以达到两个线性电源之和,而且两个电源芯片上流过的电流大致相等:

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这个电路中使用了两个小电阻电阻R4和R5用作电流取样,当I1比I2大时,则运放的正输入端电压会比负输入端低,则运放会输出一个低电压,使得线性电源U2的电压下降,进而使得U2的输出电流Io1下降,最终使得I1也减小;只有当I1和I2大致相等时,运放的两个输入端电压相等,电路才能达到动态平衡,此时两个线性电源上流过的电流也大致相等,不会导致某一边功耗过大而发热损坏。

图中仿真也可以看出,Io=Io1 Io2,而且Io1≈Io2。


好了,本节就到这里了,下一节我们开始分析开关电源电路。


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