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基于ADI LT1083稳压器的电源设计解决方案

来源: elecfans
2021-03-25
类别:电源管理
eye 119
文章创建人 拍明

原标题:基于ADI LT1083稳压器的电源设计解决方案

  所有设计人员都熟悉78XX,79XX,LM317,LM337和C稳压器。它们价格合理,易于使用,操作安全可靠。它们中的许多将电流限制为最大1A。对于更大的需求,还有其他一些同样简单且便宜的解决方案。本教程将向您介绍使用ADILT1083稳压器的解决方案。

  强大的调节器

  LT1083稳压器(请参见图1中的符号和引脚)可调节正电压,并提供高达7.5A的电流,且效率很高。内部电路设计为在输入和输出之间的最高差动电压为1V。在最大输出电流下,最大压降电压为1.5V。需要一个10uF的输出电容器。以下是其一些值得注意的功能:

  可调输出电压;

  电流高达7.5安培;

  TO220容器;

  内部限制的功耗;

  最大差分电压为30V。

  它可用于各种应用,例如开关稳压器,恒流稳压器,高效线性稳压器和电池充电器。本教程中检查的模型具有可变且可配置的输出电压。还有另外两种型号LT1083-5和LT1083-12,它们分别将输出稳定在5V和12V。

  

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  图1:LT1083稳压器

  5V输出电压的最小应用图

  图2显示了5V稳压器的应用图。输入电压必须始终大于6.5V。当然,电路的电源电压也不能过高,因为所有功率最终都会不必要地耗散在热量中,从而大大降低了系统效率。调节器通过其三个引脚连接到输入,输出和电阻分压器,电阻分压器确定输出电压的值。强烈建议使用两个电容器,一个在输入,一个在输出。该方案具有将输出电压稳定在恰好5V的功能。因此,分压器由两个1%精度的电阻组成,第一个电阻为121欧姆,第二个电阻为365欧姆。

  

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  图2:输出电压为5V的最小但功能完善的应用方案

  图3显示了对结果的首次测量,其中负载上的电流和集成稳压器的功耗。通过测试负载的不同值进行仿真,阻抗在1Ohm和20Ohm之间。一个非常重要的事实是,即使负载发生剧烈变化,输出电压也将保持恒定(始终为5V)。实际上,流经负载的电流以及集成稳压器所消耗的功率是非常可变的。因此,当调节器保持在制造商设定的操作极限范围内时,它将极为稳定和安全。

  

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  图3:5V稳压器原理图上的测量结果

  该稳压器设计为在高达1V的“Dropout”电压下工作。该差分与负载电流无关,并且由于其较低的值,最终系统可以非常高效。在图4中,我们可以看到0V至8V之间的输入电压曲线图(红色曲线图)和输出电压的曲线图(蓝色曲线图)。根据制造商的特性,在两个电压之间有一个大约为1V的有效“压降”。

  

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  图4:输入,输出和压差曲线图

  即使使用不同实体的负载,积分的输出电压(具有用于电阻分压器的值)也非常稳定,如图5的曲线所示。

  

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  图5:该图显示了输出的稳定性,它与所使用的负载无关

  当输入电压接近所需的输出电压时,效率要高得多。使用不同的负载值和三个不同的电源分别在18V,12V和6.5V下进行以下平均效率测量。

  输入电压:18V,电路效率等于26.71%;

  输入电压:12V,电路效率等于40.84%;

  输入电压:6.5V,电路效率等于75.37%;

  因此,当输入电压远高于输出电压时,调节器将发挥更大的作用,并耗散更多的能量,这些能量会因未使用的热量而损失掉。

  温度的影响

  即使在温度变化的情况下,本教程中检查的调节器也非常稳定。尽管制造商证明其稳定性为0.5%,但在官方文档中,所获得的结果更加令人满意。现在让我们检查一个与第一个相同的简单应用程序方案,它具有以下静态特征:

  输入电压:6.5V;

  输出电压:5V;

  在输出端连接的负载的电阻阻抗:5欧姆;

  负载电流:1A;

  调节器耗散的功率:1.51W。

  现在让我们通过在-10°C到+100°C之间的温度范围内变化来进行仿真。通过检查图6的图表,我们发现在非常宽的温度范围(偏移110°C)中,输出实际上保持不变。集成电路非常稳定,在两个极端温度下,输出电压的最大变化仅为6.2微伏。

  

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  图6:该图显示了在不同工作温度下输出电压的变化

  保护二极管

  LT1083稳压器不需要任何保护二极管,如图7所示。实际上,由于使用了内部电阻器,因此新的组件设计允许限制返回电流。此外,位于集成电路输入和输出之间的内部二极管能够管理持续50微秒至100微秒的电流峰值。因此,即使严格不需要调节引脚上的电容器。只有将容量大于5000uF的电容器连接到输出,同时将输入引脚接地短路,才能损坏稳压器。这是一个不太可能发生的事件。

  

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  图7:不再需要输出和输入之间的保护二极管

  如何获得不同的张力

  在输出引脚和调节引脚之间有一个等于+1.25V的基准电压。如果在这两个端子之间放置一个电阻,则恒定电流会流过该电阻。接地的第二电阻器具有设置总输出电压的功能。10mA的电流足以以精确的方式获得此调节。通过设置微调器或电位器,可以创建可变电压电源。调节引脚上流过的电流非常低,约为微安培,可以忽略不计。这是用于14V电源的两个电阻的计算步骤,可以在图8中的分压器图和图9中所示的公式中看到它们:

  输入电压Vin的大小必须始终比所需的输出电压大至少1V,因此Vin>15;

  在输出引脚和参考引脚之间始终有1.25V的电压;

  输出引脚和参考引脚之间的电阻R1必须经过10mA的电流。

  R1的值等于电阻上的电位差与必须通过它的电流之比;

  参考引脚电压等于输出电压减去1.25V的固定电压;

  电阻R2还必须通过10mA的电流,因此可以根据欧姆定律轻松计算。

  在R1=125欧姆和R2=1275的情况下,输出电压恰好为14V。可以使用3.3kOhm电位计代替R2电阻来获得电压在1V和Vin之间的可变电源。

  

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  图8:计算分压器电阻以获得任何电压值

  

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  图9:计算两个电阻的方程式

  结论

  3端子LT1083调节器是可调的,使用非常简单。它配备了通常在高性能调节器中提供的各种保护。这些保护系统涉及165°C以上的短路和热关断。出色的稳定性可确保打造出高质量的电源系统。需要150uF的电解电容器或22uF的钽输出电容器以实现完全稳定性。



责任编辑:David

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