最近一直在做有關(guān)電源方面的芯片，尤其是電壓在一定范圍內(nèi)（一般3-12V即可）可調(diào)和穩(wěn)定固定輸出電壓的芯片，并且使得輸出的電壓紋波盡量最小，以便來給不同電壓要求的運(yùn)放或者其它精密芯片供電。因?yàn)樵谧?a target="_blank">儀器儀表或者精確濾波電路的時(shí)候?qū)﹄妷旱姆€(wěn)定性和輸出平整度要求較高，所以對(duì)比多種器件的功能應(yīng)用，以便將綜合性能最好的芯片用于后續(xù)的使用中。

　　TL499ACP的典型應(yīng)用

　　此款芯片通過調(diào)節(jié)外部的兩個(gè)電阻能夠提供2.9-30V的寬電壓變化范圍，它通過降壓變壓器經(jīng)由交流耦合與后續(xù)電路連接，它的操作和直流電壓調(diào)整器一樣維持限定的輸出電壓。加入一節(jié)1.1-10V的電池、一個(gè)感應(yīng)器、一個(gè)濾波電容、兩個(gè)電阻，在交流線路故障時(shí)，此芯片能夠進(jìn)行步進(jìn)限定電壓調(diào)節(jié)，尤其適用于寬電壓范圍，可調(diào)節(jié)的限定電壓使得此芯片對(duì)于寬電壓變化范圍的應(yīng)用廣泛，交流故障中后備電源使得此芯片在微控制器的存儲(chǔ)器應(yīng)用上極具效果。

　　圖1 TL499ACP管腳分布圖

　　圖2 典型應(yīng)用電路

　　RE1滑動(dòng)變阻器選取10K左右一般可行，其他按照所示參數(shù)選取步進(jìn)開關(guān)校準(zhǔn)器中對(duì)于不同的RCL、Cf和Cp最大輸出電流和輸入輸出電壓均有不同，當(dāng)此三參數(shù)選取不同值時(shí)對(duì)應(yīng)最大輸出電流和輸入輸出電壓值如以下各表所示：

　　這三個(gè)關(guān)鍵原器件選取時(shí)最好是選用貼片式的精密電容、電阻，這對(duì)于輸出電壓電流的穩(wěn)定性和精確性很重要，特別指出的是，最終輸出的電流都不是很大，所以在帶動(dòng)負(fù)載方面性能不是很好，建議應(yīng)用在小負(fù)載的電路以及芯片供電電路中。

　　TL2575的典型應(yīng)用

　　在上面提到的芯片在做供電電源方面有負(fù)載不大的問題，那么以下敘述的芯片帶動(dòng)負(fù)載能力就很強(qiáng)了。據(jù)說還可以實(shí)現(xiàn)正負(fù)電壓的轉(zhuǎn)換（求指教），下面詳細(xì)說明：

　　此芯片既可以輸出穩(wěn)定的固定電壓（3.3V，5V，12V，15V），又可以實(shí)現(xiàn)電壓從1.23-37V可調(diào)，輸入電壓范圍很寬（4.75-40V），并且輸出電流能夠最大達(dá)到1A，芯片的效率可以達(dá)到80%以上。外部?jī)H需添加4-6個(gè)元器件即可達(dá)到要求，其自身具有頻率補(bǔ)償?shù)墓δ堋?/p>

　　圖1 管腳分布圖

　　圖2 典型應(yīng)用電路

　　對(duì)于此電路圖，一般出于穩(wěn)定考慮，輸入旁路電容盡量安置在芯片的最近處，環(huán)境溫度低于25攝氏度時(shí)，要將輸入電壓的值增大一些。而且多數(shù)情況下電解電容會(huì)降低容值，因此為保證輸出準(zhǔn)確可以將一片陶瓷電容或者鉭電容和電解電容并聯(lián)接入電路中。

　　通常情況下為了環(huán)路的穩(wěn)定和過濾紋波電壓將一片電容接在距輸出端極近處，此電容值的選擇原則一般是電容的過濾52KHz紋波電流至少是峰峰值紋波電流的1.5倍。

　　電感器與環(huán)流二極管連接在距輸出端較近處用以濾除噪聲，但是普通的二極管不能夠勝任此工作，需選用開關(guān)速度較大、并且不會(huì)產(chǎn)生過多的壓降的肖特基二極管，電感器不能超過其額定電流否則會(huì)導(dǎo)致芯片過熱。

　　對(duì)于電感的選擇上面則相應(yīng)的對(duì)應(yīng)兩種模式——連續(xù)模式和非連續(xù)模式，但是在多數(shù)情況下連續(xù)模式更加常用一些，此種模式下利用低的電流就能夠提供較高的功率，還能夠保證輸出低紋波電壓。在開關(guān)頻率處最終輸出還是有鋸齒形的紋波電壓，可能和輸出電容的選擇有關(guān)，此外輸出也包含小的突增瞬間電壓，這會(huì)出現(xiàn)在鋸齒波的峰值處，這是快速開關(guān)和寄生電感的影響，這些小的毛刺電壓可以通過低感應(yīng)系數(shù)的電容濾除。反饋部分必須和輸出有電氣連接。

　　以下是固定輸出和可調(diào)輸出電壓高負(fù)載電路圖（可以直接使用）：

　　圖3 固定輸出電路

　　圖4 輸出可調(diào)電路

　　LM317的典型應(yīng)用

　　上面討論的芯片帶動(dòng)負(fù)載能力已經(jīng)能夠符合一般情況下的使用，本次的LM317的突出特點(diǎn)是其輸出電流能夠達(dá)到1.5A，為高負(fù)載提供了更多的選擇。另外，它的輸出電壓調(diào)節(jié)范圍也較寬，1.25-37V，芯片內(nèi)部有短路電流限制和熱過載保護(hù)。只用兩個(gè)電阻就可以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，使用很方便。

　　圖1 管腳分布圖

　　下面討論下它的典型應(yīng)用：

　　應(yīng)用一：

　　圖2 可調(diào)電壓校準(zhǔn)器

　　電路圖中Ci不是必要的，但是在距調(diào)整較遠(yuǎn)的情況下最好連入電路中，它能夠提供充足的旁路電流，特別是在實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整和接入輸出電容時(shí)更加需要。CO能夠提供短暫的應(yīng)答，對(duì)于本電路不是必須的，輸入電壓按照下式計(jì)算：

　　其中Iadj因?yàn)殡娏骱苄?duì)于電路影響不大可以忽略不計(jì)。Cadj能夠提高紋波抑制，限制在提高輸出電壓時(shí)對(duì)紋波電壓升高。

　　應(yīng)用二：

　　圖3 0-30V電壓可調(diào)電路

　　輸出電壓如下所示：

　　同樣，Aadj可以忽略不計(jì)。

　　應(yīng)用三：

　　圖4 精密限流電路

　　此電路很簡(jiǎn)單了，只需要提供給ADJUST一個(gè)反饋即可通過控制R1的大小來控制輸出電流的大小。

　　應(yīng)用四（電池充電電路）：

　　圖5 常用電池充電電路

　　此電路的輸出阻抗取決于Rs和R1、R2，輸出阻抗Z=Rs（1+R2/R1）

　　圖6 50mA恒定電流充電器

　　圖7 限流6V充電電路

　　此電路通過R3設(shè)置峰值電流，當(dāng)R3為1歐姆時(shí)充電電流能夠達(dá)到0.6A。

　　MC34063的典型應(yīng)用

　　在前幾次使用的都是升壓降壓的芯片，本次使用的不止有升壓降壓的功能，而且還有提供負(fù)電壓的功能，便于為雙電源運(yùn)放供電。但是一般的電壓轉(zhuǎn)換芯片輸出電流都不是很大，在外部硬件配置后，本次使用的芯片能夠?qū)⑤敵鲭娏魈岣叩?.5A，充分滿足大電流的需要，選擇合適的輸入電壓能夠提供強(qiáng)大的帶負(fù)載能力。

　　此芯片的輸入電壓范圍為3-40V，內(nèi)部振蕩器頻率能夠達(dá)到100KHz，想要說明的是，最低輸入電壓達(dá)到3V，在使用中輸入電壓很低時(shí)（接近3V）同時(shí)又要求升壓后的電壓達(dá)到10V以上，那么帶動(dòng)負(fù)載的能力就稍低了，因?yàn)楣β势骷旧硎棺约汗ぷ骶鸵獑为?dú)提供1.3V左右的電壓，那么如果提供的輸入電壓是3.3V的話，能夠轉(zhuǎn)化的電壓也就只有2V，如果最后提升的電壓太大的話，電流就會(huì)降低，帶動(dòng)負(fù)載的能力還是不強(qiáng)的。

　　下面看下它的管腳

　　圖1 管腳分布圖

　　圖2 內(nèi)部原理圖

　　圖3 升壓轉(zhuǎn)換器

　　圖中1N5819是肖特基二極管，其導(dǎo)通壓降小，能夠保證最后輸出端電壓的精度，升壓的大小由R1、R2兩個(gè)電阻來調(diào)節(jié)設(shè)定，其計(jì)算公式如下VOUT=1.25（1+R2/R1）。輸出電流的大小主要由電感L的值來確定，電感大的話儲(chǔ)能多，輸出電流就會(huì)大些，反之相對(duì)較小。

　　需要較大的輸出電流時(shí)，其芯片的外圍配置作如下變換設(shè)置：

　　圖4 1.5A輸出電流升壓轉(zhuǎn)換器

　　注：前后兩圖分別對(duì)應(yīng)NPN和PNP型三極管

　　圖5 降壓轉(zhuǎn)換器

　　同升壓轉(zhuǎn)換器外圍器件種類選擇大體相同，輸出電壓計(jì)算公式如下：VOUT=1.25（1+R2/R1），輸出電流只有500mA，想要大電流輸出的話按照如下電路連接即可：

　　圖6 1.5A輸出電流降壓轉(zhuǎn)換器

　　注：前后兩圖分別對(duì)應(yīng)NPN和PNP型三極管

　　對(duì)于正負(fù)電壓供電的運(yùn)放或者由負(fù)電壓提供參考的電路，可以選擇下面的負(fù)電壓產(chǎn)生電路：

　　圖7 負(fù)電壓轉(zhuǎn)化器

　　其輸出電壓計(jì)算公式如下：VOUT=-1.25（1+R2/R1），輸出電流為100mA，大電流輸出電路如下：

　　圖8 1.5A輸出電流反相電壓轉(zhuǎn)換器

　　由于本芯片電路中各個(gè)參數(shù)計(jì)算復(fù)雜，現(xiàn)把各個(gè)參數(shù)計(jì)算方法奉上：

　　表1 參數(shù)計(jì)算表

　　注：Vsat=輸出開關(guān)的飽和電壓，VF=輸出整流器的導(dǎo)通電壓。

　　TL431的典型應(yīng)用

　　1特性：

　　TL431有良好的熱穩(wěn)定性，輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)置到從Vref（2.5V）到36V范圍內(nèi)的任何值，典型動(dòng)態(tài)阻抗為0.2Ω，在很多應(yīng)用中可以用它代替齊納二極管，例如，數(shù)字電壓表，運(yùn)放電路、可調(diào)壓電源，開關(guān)電源等等，參考電壓源誤差±1.0%，低動(dòng)態(tài)輸出電阻，典型值為0.22Ω，輸出電流1.0~100mA;全溫度范圍內(nèi)溫度特性平坦，典型值為50ppm，低輸出電壓噪聲。

　　圖1 管腳圖

　　2 工作原理

　　該芯片的內(nèi)部等效電路如圖2所示。由輸入級(jí)、穩(wěn)壓基準(zhǔn)、差分放大器、復(fù)合管、輸出級(jí)構(gòu)成，兩個(gè)二極管均為反向極向保護(hù)，引線端子REF為參考電壓輸入端，ANODE為公共陽(yáng)極端，CATHODE為輸出陰極端。

　　圖2 內(nèi)部電路原理圖

　　其等效功能框圖如圖3所示。其中REF為基準(zhǔn)電壓（REF=2.5V），運(yùn)放為同相放大器，三極管并聯(lián)型調(diào)整管（總增益A0≥1000倍），二極管為饋電支路。

　　圖3 等效功能框圖

　　Vref是一個(gè)內(nèi)部的2.5V基準(zhǔn)源，接在運(yùn)放的反相輸入端。由運(yùn)放的特性可知，只有當(dāng)REF端（同相端）的電壓非常接近Vref（2.5V）時(shí)，三極管中才會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的非飽和電流通過，而且隨著REF端電壓的微小變化，通過三極管的電流將從1到100mA變化。

　　3 技術(shù)指標(biāo)

　　TL431的電氣參數(shù)見表1

　　表1 TL431電氣參數(shù)

　　參數(shù)名稱稱號(hào)測(cè)試條件TL431單位

　　mintypemax

　　基準(zhǔn)電壓VRVKA=VR，IK=10mA244024952550mV

　　基準(zhǔn)電壓溫漂STST=ΔVR/VR/ΔT±5*±30±50ppm/℃

　　基準(zhǔn)電壓調(diào)整率SVSV=ΔVR/ΔVKA0.4*-1-2mV/V

　　參考端輸入電流IRIK=10mA0.5*24μA

　　最小陰極電流IKAminVKA=5V0.2*0.41mA

　　最大陰極電流IKAmaxVKA=5V100120150*mA

　　最小陰極電壓VKAmin（略）2.2*2.52.6V

　　最大陰極電壓VKAmax（略）36*3744V

　　最大耗散功率PD（略）7009001300mW

　　該器件的主要技術(shù)指標(biāo)為：

　　●基準(zhǔn)電壓溫漂小：≤±50ppm／℃；

　　●基準(zhǔn)電壓精度高：2.5V±1％；

　　●輸出噪聲電壓低：≤100μVpp；

　　●穩(wěn)壓范圍寬：（2.5～36）V連續(xù)可調(diào)；

　　●負(fù)載電流范圍大：（1.0～100）mA。

　　4 典型應(yīng)用實(shí)例

　　穩(wěn)壓基準(zhǔn)

　　許多穩(wěn)壓基準(zhǔn)的負(fù)載能力都很小，端電壓調(diào)節(jié)也不方便，而由TL431構(gòu)成的穩(wěn)壓基準(zhǔn)溫漂小，又有相當(dāng)?shù)呢?fù)載能力，且輸出電壓連續(xù)可調(diào)，電路簡(jiǎn)單。當(dāng)在REF端引入輸出反饋時(shí)，器件可以通過從陰極到陽(yáng)極很寬范圍的分流，控制輸出電壓。如圖4所示的電路，當(dāng)R1和R2的阻值確定時(shí)，兩者對(duì)Vo的分壓引入反饋，若Vo增大，反饋量增大，TL431的分流也就增加，從而又導(dǎo)致Vo下降。選擇不同的R1和R2的值其電壓調(diào)節(jié)范圍為2.5V～36V，當(dāng)R1短路或R2斷路時(shí)，Uo=VR=2.5V，在選擇電阻R時(shí)必須保證TL431工作的必要條件，就是通過陰極的電流要大于1 mA。

　　理論上以圖4分析方便些，但是實(shí)際應(yīng)用中典型接線如圖5所示，輸出電壓由下式確定：U0=［1+（R1/R2）］·Vref （Vref=2.5V），由于承受電壓與（Vi –Vo）有關(guān)，因此 壓差很大時(shí)，R的功耗隨之增加，使用時(shí)應(yīng)該注意。

　　圖4 并聯(lián)穩(wěn)壓器

　　圖5 大電流分流穩(wěn)壓器

　　5V固定輸出：

　　圖6 高效5V精密穩(wěn)壓器

　　過電壓保護(hù)電路：

　　當(dāng)Vi超過一定電壓時(shí)，TL431觸發(fā)，使晶閘管導(dǎo)通，產(chǎn) 生瞬間大電流，將保險(xiǎn)絲熔斷，從而保護(hù)后極電路。V保護(hù)點(diǎn)=（1+R1/R2）Vref

　　圖7 過壓保護(hù)電路

　　電壓監(jiān)視器：

　　利用TL431的轉(zhuǎn)移特性，組成實(shí)用電壓監(jiān)視器。當(dāng)電壓處于上下限電壓之間時(shí)LED點(diǎn)亮，上限電壓 1/（R1+R2）Vref，下限電壓1/（R3+R4）Vref。選擇R3R4時(shí)使通過陰極的電流大于1mA。

　　圖8 電壓監(jiān)視器

　　比較器：

　　它是巧妙的運(yùn)用了Vref=2.5v這個(gè)臨界電壓。當(dāng)Vi《Vref時(shí)，V0=V+當(dāng)Vi》Vref時(shí)，Vo=2V由于TL431內(nèi)阻小，因而輸入輸出波形跟蹤良好。

　　圖9 具有溫度補(bǔ)償?shù)谋容^器

　　恒流源電路：

　　恒流值與Vref和外加電阻有關(guān)，功率晶體管選用時(shí)要考慮余量。該恒流源如與穩(wěn)壓線路配接，可做電流限制器用。

　　圖10 恒流源電路

　　TL494的典型應(yīng)用

　　TL494常應(yīng)用于電源電路當(dāng)中，它用于固定頻率脈寬調(diào)制電路，它包含了開關(guān)電源控制所需的全部功能，廣泛應(yīng)用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開關(guān)電源。

　　它的主要特性如下：

　　1.集成了全部的脈寬調(diào)制電路。

　　2.片內(nèi)置線性鋸齒波振蕩器，外置振蕩元件僅兩個(gè)（一個(gè)電阻和一個(gè)電容）

　　3.內(nèi)置誤差放大器。

　　4.內(nèi)置5V參考基準(zhǔn)電壓源。

　　5.可調(diào)整死區(qū)時(shí)間。

　　6.內(nèi)置功率晶體管可提供500mA的驅(qū)動(dòng)能力。

　　7.推或拉兩種輸出方式。

　　圖1 管腳分布圖

　　如上圖所示，3管腳為反饋PWM比較器輸入，4管腳為死區(qū)時(shí)間控制端口

　　它的工作原理：

　　TL494是一個(gè)固定頻率的脈沖寬度調(diào)制電路，內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器，振蕩頻率可通過外部的一個(gè)電阻和一個(gè)電容進(jìn)行調(diào)節(jié)，其振蕩頻率如下：F=1.1/（RT*CT），其最高振蕩頻率可達(dá)300kHz，既能驅(qū)動(dòng)雙極性開關(guān)管，增設(shè)灌電流通路后，還能驅(qū)動(dòng)MOSFET開關(guān)管。

　　輸出脈沖的寬度是通過電容CT上的正極性鋸齒波電壓與另外兩個(gè)控制信號(hào)進(jìn)行比較來實(shí)現(xiàn)。

　　功率輸出管Q1和Q2受控于或非門，當(dāng)雙穩(wěn)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)為低電平時(shí)才會(huì)被選通，即只有在鋸齒波電壓大于控制信號(hào)期間才會(huì)被選通。當(dāng)控制信號(hào)增大，輸出脈沖的寬度將減小。

　　輸出驅(qū)動(dòng)電流單端到達(dá)400mA，能直接驅(qū)動(dòng)峰值電流達(dá)5A的開關(guān)電路。雙端輸出脈沖峰值為2×200mA，加入驅(qū)動(dòng)級(jí)即能驅(qū)動(dòng)近千瓦的推挽式和橋式電路。

　　控制信號(hào)由集成電路外部輸入，一路送至死區(qū)時(shí)間比較器，一路送往誤差放大器的輸入端。死區(qū)時(shí)間比較器具有120mV的輸入補(bǔ)償電壓，它限制了最小輸出時(shí)間，死區(qū)時(shí)間約等于鋸齒波周期的4%，當(dāng)輸出端接地，最大輸出占空比為96%，而輸出端接參考電平時(shí)，占空比為48%。當(dāng)把死區(qū)時(shí)間控制輸入端接上固定的電壓（范圍在0—3.3V之間）即能在輸出脈沖上產(chǎn)生附加的死區(qū)時(shí)間。

　　脈沖寬度調(diào)制比較器為誤差放大器調(diào)節(jié)輸出脈寬提供了一個(gè)手段：當(dāng)反饋電壓從0.5V變化到3.5V時(shí)，輸出的脈沖寬度從被死區(qū)確定的最大導(dǎo)通百分比時(shí)間中下降到零。兩個(gè)誤差放大器具有從-0.3V到（Vcc-2.0）的共模輸入范圍，誤差放大器的輸出端常處于高電平，它與脈沖寬度調(diào)制器的反相輸入端進(jìn)行“或”運(yùn)算，正是這種電路結(jié)構(gòu)，放大器只需最小的輸出即可支配控制回路。

　　當(dāng)比較器CT放電，一個(gè)正脈沖出現(xiàn)在死區(qū)比較器的輸出端，受脈沖約束的雙穩(wěn)觸發(fā)器進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)停止輸出管Q1和Q2的工作。若輸出控制端連接到參考電壓源，那么調(diào)制脈沖交替輸出至兩個(gè)輸出晶體管，輸出頻率等于脈沖振蕩器的一半。如果工作于單端狀態(tài)，且最大占空比小于50%時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別從晶體管Q1或Q2取得。輸出變壓器一個(gè)反饋繞組及二極管提供反饋電壓。在單端工作模式下，當(dāng)需要更高的驅(qū)動(dòng)電流輸出，亦可將Q1和Q2并聯(lián)使用，這時(shí)，需將輸出模式控制腳接地以關(guān)閉雙穩(wěn)觸發(fā)器。這種狀態(tài)下，輸出的脈沖頻率將等于振蕩器的頻率。

　　圖2 內(nèi)部原理圖

　　以下兩圖為TL494的兩個(gè)典型應(yīng)用，第一個(gè)位5V電壓輸出的大電流（1A）電源電路，第二個(gè)為28V升壓電路，輸出電流為0.2A。

　　圖3 典型應(yīng)用一

　　圖4 典型應(yīng)用二