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现代电子系统中电源技术的发展和应用

单片机与嵌入式系统 阿坝师范高等专科学校 晏勇?? 2009年12月21日 ?? 收藏0

  3 低功耗集成电路的应用

  3.1 78和79系列电源稳压集成电路

  78和79系列分别是正电压和负电压串联稳压集成电路,体积小、集成度高、线性调整率和负载调整率高,在线性电源时代占领了很大市场。LM7805为固定+5 V输出稳压集成电路(采取特殊方法也可使输出高于5 V),最大输出电流为1 A,标准封装形式有TO-220、TO-263。78和79系列集成电路应用相对固定,电路形式简单,只是正负直流电压输出时应注意变压器最小输出功率和最小输出电压,如图1所示。

78和79系列分别是正电压和负电压串联稳压集成电路

  根据能量守恒原则,在理想状态下电源输入输出功率相等。在实际中,考虑铜损和其他元器件的损耗,电源的输出功率小于输入功率。78系列和79系列稳压前后直流电压差为2~3 V。由于为正负双电源输出,稳压前后直流电压差应为5~6 V。

  3.2 LDO

  LDO(LOW DropOut regulator,低压差线性稳压技术):相对传统线性稳压技术,LDO输入和输出之间电压差更低。传统78系列输入输出电压差2~3 V才能正常工作,而低压差使输入输出电压差为1.7 V即可正常工作。例如,5 V输入、3.3 V输出,3.3 V输入、1.7 V输出。这使输入输出间差值范围更小,集成电路功耗更低。典型应用为LM1085和LM1117。

  3.2.1 LM1085应用

  LM1085是一款典型的低压差线性稳压集成电路,输入输出电压差低至1.5 V,输出电流可达3 A。LM1085可以固定输出3.3 V、5 V、12 V,也可通过引脚外围电阻设置调整输出,输出调整范围为1.2~15 V。LM1085-3.3、LM1085-5、LM1085-12为三款低压差(LDO)固定输出集成电路,固定输出分别是3.3 V、5 V、12 V,固定输出方式硬件电路简单,用法也相对固定,同78系列基本相同。封装形式有TO-220、TO-263,如图2和图3所示。

封装形式有TO-220

  LM1085-ADJ为输出电压可调节低压差集成电路,输出调整范围为1.2~15 V,可以通过调节R1和R2阻值比值的大小确定输出电压,如图4所示。

LM1085-ADJ为输出电压可调节低压差集成电路

Uo=VREF(1+R2/R1)+IADJR2

  其中Uo为输出电压,单位为V;VREF为基准电压,VREF=1.25 V;IADJ为基准电流,IADJ最大值为120μA(通常在计算中忽略)。

  实际应用中为了确定R1和R2阻值比值的大小,通常将R1固定,调节R2,达到调节输出电压的目的。因此在实际应用中上式可为:

Uo=1.25·(1+R2/R1)

  LM108x系列集成电路型号较多,不同型号输出电流不同,例如LM1084输出电流达5 A,LM1086输出电流为1.5 A,其用法与LM1085相同。

  3.2.2 LM1117应用

  LM1117也是一款低压差集成电路,可固定输出电压也可调节输出电压,输出电压范围为1.5~15 V,封装形式和用法LM1085基本相同,其不同点有:

  ①输出固定电压值较多,电压低,精度高。固定输出集成电路有LM1117-1.5、LM1117-1.8、LM1117-2.5、LM1l17-2.85、LM1117-3、LM1117-3.3、LM1117-3.5、LM1117-5。

  ②功耗低,功率小。LM1117的输出最大电流为800 mA。

  ③可调输出基准电流IADJ不同。

  LM1117输出可调原理与图4所示基本相同,只是IADJ基准电流不同。LM1117基准电流为60 μA,而LM1085基准电流为120 μA,在R1和R2阻值比值计算过程中都可忽略,其他计算方法和硬件电路都相同。

  根据LM1117的特点,输出电压低、功耗小,特别适合现代CPU供电、稳压。例如,FPGA芯片内核和I/O供电不同,甚至I/O之间供电电压不同,Cyclone芯片采用内核供电为1.7 V,I/O供电为3.3 V,通过LM1117-1.8和LM1117-3.3两款芯片,不需任何外围电路即可解决。

  结 语

  电子技术的发展使电源技术这一多学科的边缘交叉技术突飞猛进。电源技术的创新,推动电源技术迅速发展,将为生产力的发展和科学技术的进步做出更大的贡献。电源技术和电源设备即将成为新世纪电子设备的主导技术和主流产品。


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LDO? EMC? CPU? 电源?

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