線性功率集成電路原理與應(yīng)用

前言

　　集成電路是電子電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用最多的器件，如何選擇、用好集成電路，特別是在一些有特殊要求的情況下，能采用集成電路解決問題是非常重要的選擇。由集成電路構(gòu)成的電子電路在工作與調(diào)試時(shí)可能出現(xiàn)的問題以及產(chǎn)生問題的原因和在電路原理上應(yīng)如何理解產(chǎn)生問題的原因等方面的內(nèi)容，往往在現(xiàn)有的文獻(xiàn)中不容易找到，在高校的電子技術(shù)基礎(chǔ)教材中也很少有介紹。為此，作者通過本書，將自己對(duì)集成電路的理解和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)與廣大讀者分享。　　線性功率集成電路是指需要承受和輸出比較大的電流和功率的線性集成電路。在線性功率集成電路中主要有：線性集成穩(wěn)壓器和線性集成功率放大器?！　【€性穩(wěn)壓電路是采用分立元器件還是采用線性集成穩(wěn)壓器現(xiàn)在似乎已經(jīng)沒有爭論了，當(dāng)然是采用線性集成穩(wěn)壓器。其原因是此類產(chǎn)品價(jià)格低廉、功能齊全、電路極其簡單?！　≡谠O(shè)計(jì)中，應(yīng)把價(jià)格放在第一位。任何電子電路都要講究成本的，成本過高而不能實(shí)用，最經(jīng)典的例子就是Motorala的銥星。遠(yuǎn)在2D世紀(jì)50年代末，線性集成穩(wěn)壓器的價(jià)格在十余元甚至幾十元時(shí)，分立元器件的線性穩(wěn)壓電路當(dāng)然在設(shè)計(jì)中得到普遍采用?，F(xiàn)在的集成穩(wěn)壓器的價(jià)格已經(jīng)達(dá)到性能參數(shù)相同的晶體管的價(jià)格。加上外圍電路，采用分立元器件構(gòu)成的線性穩(wěn)壓電路的成本肯定比線性集成穩(wěn)壓器高許多。這是線性集成穩(wěn)壓器能夠被大量應(yīng)用的最主要原因?！　」δ荦R全是電子電路所追求的。線性集成穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓性不僅能優(yōu)于大多數(shù)分立元器件構(gòu)成的線性穩(wěn)壓電路，更重要的是線性集成穩(wěn)壓器所具有的熱保護(hù)、安全工作區(qū)性能在分立元器件的線性穩(wěn)壓電路中很難真實(shí)地實(shí)現(xiàn)，特別是熱保護(hù)功能。正因?yàn)槿绱?，只要電路接線正確，在沒有過電壓的情況下，即使是輸出端長期過電流／短路也不會(huì)燒壞線性集成穩(wěn)壓器。這對(duì)于僅僅具有減流式過電流保護(hù)的分立元器件構(gòu)成的線性穩(wěn)壓電路是不可想象的。不僅如此，線性集成穩(wěn)壓器的性能穩(wěn)定也是不可忽視的優(yōu)勢?！　‰娮与娐返脑O(shè)計(jì)追求簡潔至上，電路越簡單可靠性越高，附加成本也越低。最簡單的線性集成穩(wěn)壓器僅需要兩個(gè)旁路電容器即可；另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是免調(diào)試，類似于“傻瓜”型器件。

內(nèi)容概要

在電子電路設(shè)計(jì)中，線性功率集成電路是最常用的器件。如何正確理解和充分利用線性功率集成電路的特性，以獲得最佳的性能價(jià)格比。在書中有詳細(xì)的介紹。    本書對(duì)線性集成穩(wěn)壓器和集成功率放大器的特性、應(yīng)用時(shí)需要注意的事項(xiàng)、應(yīng)用實(shí)例與應(yīng)用技巧均作了詳盡的闡述、。其中，線性集成穩(wěn)壓器和集成功率放大器的特殊應(yīng)用是作者多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的部分總結(jié)，有拋磚引玉之功效。    本書的讀者主要為電氣與電子工程師、科研人員、電類各專業(yè)以及與電容器相關(guān)的高校／職業(yè)學(xué)校學(xué)生和教師、電子技術(shù)愛好者、電子技術(shù)初學(xué)者。

書籍目錄

前言第1章　集成穩(wěn)壓器的原理與基本性能分析  1.1　線性集成穩(wěn)壓器簡介  1.2　通用集成電路命名方法  1.3　線性集成穩(wěn)壓器的基本原理    1.3.1　78××系列固定正電壓輸出的集成穩(wěn)壓器    1.3.2　79××系列固定負(fù)電壓輸出的集成穩(wěn)壓器    1.3.3　117／217／317系列可調(diào)正電壓輸出的集成穩(wěn)壓器    1.3.4　137／237／337系列可調(diào)負(fù)電壓輸出的集成穩(wěn)壓器    1.3.5　LM337系列的外形與引腳定義    1.3.6　低輸入、輸出電壓差集成穩(wěn)壓器  1.4　集成穩(wěn)壓器的基本特性與電參數(shù)分析    1.4.1  極限參數(shù)    1.4.2　工作溫度范圍    1.4.3  熱特性    1.4.4  輸出電壓與輸出電壓的溫度系數(shù)    1.4.5　電源電壓調(diào)整率    1.4.6  負(fù)載效應(yīng)    1.4.7　靜態(tài)電流和調(diào)整端電流    1.4.8　靜態(tài)電流和調(diào)整端電流變化范圍    1.4.9　最小輸出電流    1.4.10　紋波電壓抑制比    1.4.11  動(dòng)態(tài)響應(yīng)    1.4.12　輸出阻抗    1.4.13　最小輸入、輸出電壓差與結(jié)溫的關(guān)系    1.4.14　輸出噪聲電壓    1.4.15　短路電流限制值與輸出峰值電流  1.5　帶有電壓檢測及遙控關(guān)閉端的集成穩(wěn)壓器    1.5.1　CS5253系列5端集成穩(wěn)壓器簡介    1.5.2　CS5253系列5端集成穩(wěn)壓器性能分析    1.5.3　CS5253B--8系列5端固定輸出電壓集成穩(wěn)壓器性能分析第2章　集成穩(wěn)壓器的一般應(yīng)用　2.1　通用集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用    2.1.1  固定輸出電壓集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用    2.1.2  可調(diào)輸出電壓集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用    2.1.3　低電壓差集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用  2.2　集成穩(wěn)壓器應(yīng)用時(shí)需要考慮的問題    2.2.1  紋波抑制能力的改善與旁路電容器    2.2.2　輸出電壓精度    2.2.3　輸入電壓的選擇    2.2.4　布線方式造成的負(fù)載效應(yīng)與減小措施    2.2.5　反向電壓保護(hù)    2.2.6　工作溫度    2.2.7　散熱、安裝方式與絕緣    2.2.8　最小負(fù)載電流    2.2.9　輸入端與輸出端電壓、輸出端與調(diào)整端的反極性保護(hù)　2.3　集成穩(wěn)壓器的擴(kuò)展應(yīng)用 　 2.3.1　集成穩(wěn)壓器的擴(kuò)流　  2.3.2　跟蹤電源　  2.3.3　可調(diào)穩(wěn)壓電路　  2.3.4　高壓輸入的解決方案　  2.3.5  高輸出電壓的解決方案　  2.3.6　集成穩(wěn)壓器的關(guān)閉與緩啟動(dòng)　  2.3.7　多路解決方案　  2.3.8　高精度線性穩(wěn)壓電路　2.4　集成穩(wěn)壓器應(yīng)用實(shí)例    2.4.1  電子電能表5V／0.2A供電電源    2.4.2　5V／3A線性穩(wěn)壓電源    2.4.3　5V／10A線性穩(wěn)壓電源    2.4.4  ±15V／0.5A線性穩(wěn)壓電源    2.4.5　數(shù)字控制的0V～25V／1A可調(diào)穩(wěn)壓電源  2.5　帶有控制端和輸出電壓檢測端的集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用  　2.5.1　采用CS5253——1的穩(wěn)壓電路　  2.5.2　采用CS5253——8的5V輸出的穩(wěn)壓電路第3章　  集成穩(wěn)壓器作為恒流源的應(yīng)用　3.1　作為恒流源應(yīng)用的集成穩(wěn)壓器的選擇與分析　3.2　集成穩(wěn)壓器作為恒流源應(yīng)用的一般方法　3.3　恒流值的調(diào)節(jié)　  3.3.1　恒流值的調(diào)節(jié)原理  　3.3.2　問題及解決方案　3.4　帶有限壓功能的恒流源的實(shí)現(xiàn)　  3.4.1　National公司推薦的解決方案　  3.4.2　改進(jìn)的調(diào)電壓、調(diào)電流的解決方案　3.5　數(shù)控電流源    3.5.1  2005年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽中的數(shù)控電流源……第4章　集成功率放大器基本性能分析第5章　集成功率放大器的典型應(yīng)用第6章　集成功率放大器的特殊應(yīng)用第7章　在實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的問題及解決問題的思路參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章 集成穩(wěn)壓器的原理與基本性能分析　　電子電路需要穩(wěn)定的電源供電，而直接使用如電池、交流電網(wǎng)經(jīng)過變壓／整流后等供電方式的電源，會(huì)因電源電壓的波動(dòng)而不能滿足要求。因此，電子電路的供電需要穩(wěn)壓器將電源電壓穩(wěn)定。穩(wěn)定電壓的方式可以是開關(guān)模式穩(wěn)壓，也可以是線性穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓。從電路的簡單性、廉價(jià)性以及設(shè)計(jì)應(yīng)用方便的角度考慮，線性穩(wěn)壓電路是較好的解決方案?！　≡诰€性穩(wěn)壓電路中，集成穩(wěn)壓器是最簡單的解決方案。原因很簡單，集成穩(wěn)壓器僅僅需要3個(gè)引腳，外接元件也僅僅是輸入旁路電容器和輸出旁路電容器，集成穩(wěn)壓器的電路最簡單，幾乎不需要調(diào)試。　　集成穩(wěn)壓器的價(jià)格也是最便宜的，輸出電流為1～1.5A的固定正電壓集成穩(wěn)壓器在北京電子市場的零售價(jià)，可以達(dá)到每只0.7～0.8元，比較貴的可調(diào)正電壓輸出的集成穩(wěn)壓器也只有每只1—2元。負(fù)輸出電壓的集成穩(wěn)壓器稍貴一些。　　1.1 線性集成穩(wěn)壓器簡介　　最常見的線性集成穩(wěn)壓器主要可以分為兩種：線性集成穩(wěn)壓控制器和線性集成穩(wěn)壓器，如常見的1M723、UC3832、UC3833等。這些線性集成穩(wěn)壓控制器沒有線性穩(wěn)壓電源所必需的輸出電壓調(diào)整管，它的功能主要是完成基準(zhǔn)電壓源、誤差放大器、過電流保護(hù)、輸出電壓調(diào)整管的驅(qū)動(dòng)。最終輸出電壓的調(diào)整、穩(wěn)定所必需的電壓調(diào)整管是可外接的，既可使用雙極型功率晶體管，也可以使用功率MOSFET。線性集成穩(wěn)壓控制器的最大特點(diǎn)是電路靈活，可以方便地構(gòu)成不同輸出電壓、功率、極性的線性穩(wěn)壓電源。然而，線性集成穩(wěn)壓控制器與大功率晶體管構(gòu)成的線性穩(wěn)壓器的缺點(diǎn)是電路比三端集成穩(wěn)壓器復(fù)雜。

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