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關于線性穩壓器的 Spice 模型的電源設計方案

電子設計 ? 2021-06-11 17:03 ? 次閱讀

我們將看到使用宏模型 78xx模擬電源。使用的主要電子軟件是 LTspice(用于電源應用)。它是一種高性能 SPICE 仿真軟件、原理圖捕獲和波形查看器,具有增強功能和模型,可簡化模擬電路的仿真。

SPICE 庫

不幸的是,許多電子仿真程序本身并不使用 78xx 和 LM317 穩壓器的庫。78xx 穩壓器是相當復雜的電路,由數十個晶體管、電阻器電容器組成(圖 1),其目的是將輸入電壓降低到特定且精確的值。

pYYBAGDDJVCAQA_5AADsUbzucYQ812.png

圖 1:穩壓器 78xx 的復雜電氣原理圖

在 LTspice 中,包含任何組件的 SPICE 模型非常簡單。最好手動繪制新組件的符號(擴展名為“.ASY”),并創建名稱顯示在“.SUBCKT”中的引腳(圖 2)。在接線圖中,需要包含帶有 SPICE 指令的庫:

.lib 名稱.lib

.inc 監管機構.lib

poYBAGDDJV6AQqmnAACpM3l4XN4728.png

圖 2:如何繪制新組件

7805 的完整模擬

7805 穩壓器的絕對最大額定值如下:

  • 輸入電壓:35V
  • 熱阻結殼 (TO-220):5°C/W
  • 結空氣熱阻 (TO-220):65°C/W
  • 工作溫度范圍:–40°C 至 125°C
  • 輸出電流:高達1A
  • 峰值電流:2.2A

現在讓我們對 7805 穩壓器的使用進行一些模擬。7808、7812、7815、7824其他電壓的原理相同。在圖3中,我們可以觀察到典型的應用方案。

poYBAGDDJZCALzwZAAC7n-H7Pao130.png

圖 3:7805 穩壓器的典型應用

示例中的電源電壓是可變的,而輸出電壓為 5 V,使用 10 Ω 電阻負載,具有 500 mA 的強電流。讓我們通過在 7 V 和 35 V 之間的范圍內改變電源電壓來檢查效率圖,查看圖 4中的圖。使用以下公式計算效率:

(V(OUT) × I(R1))/(V(IN) × –I(V1)) × 100

pYYBAGDDJcWASsXEAADPCARbNMI987.png

圖 4:通過在 7 V 和 35 V 之間改變電源電壓和 100 Ω 負載來提高電路效率

例如,電源電壓為 12 V 時,電路效率為 41.3%,而電源電壓為 20 V 時,電路效率下降至 24.7%。從圖中可以看出,電路的最大效率(約 65%)對應于最低電源電壓,等于 7 V。設計人員應考慮這些參數。通過將電源電壓增加到 35 V,7805 穩壓器的功耗顯著增加,其曲線如圖 5所示。

poYBAGDDJdWARPBqAAG2rZeqLYA166.png

圖 5:7805 穩壓器消耗的功率

現在讓我們評估 7805 的輸出電壓作為負載的函數,以歐姆表示。該圖顯示在圖 6的左側,表明穩壓器的輸出電壓是恒定的 (5 V),直到負載電阻降至 2 Ω 以下。在這種情況下,由于穩壓器的內部保護介入,輸出電壓急劇下降。7805 的輸出電流顯示在同一圖的右側,具體取決于負載,以歐姆表示。

poYBAGDDJeGALeq2AAB2C1jfI1E035.png

圖 6:輸出電壓和電流與負載的關系圖

讓我們分攤熱量

通常,當輸入電壓遠高于輸出電壓時,串聯使用兩個或多個穩壓器會很有用。使用兩個穩壓器,效率沒有提高;相反,它略低,但有助于在兩個設備上分配耗散,如圖 7 所示。兩個電路的目的是將電壓從 20 V 降低到 5 V。左側的第一個電路僅使用 7805 穩壓器,而右側的電路使用 7812 和 7805 級聯。左側第一個電路的功耗因此分布:

電池產生的功率 V1 (V(IN) × –I(V1)):10.1 W

7805 (V(IN) × Ix(X1:1) + V(OUT) × Ix(X1:3)) 的功耗:7.6 W

負載 R1 的耗散功率 (V(OUT) × I(R1)):2.5 W

第一回路效率:24.76%

右側第二個電路的功耗因此分布:

電池產生的功率 V2 (V(IN2) × –I(V2)):10.2 W

7812 (V(IN2) × Ix(X3:1) + V(N001) × Ix(X3:3)) 的功耗:4.14 W

7805 的功耗 (V(N001) × Ix(X2:1) + V(OUT2) × Ix(X2:3)):3.5 W

負載耗散功率 (R2 V(OUT2) × I(R2)):2.5 W

第二回路的效率:24.52%

第二個電路的效率略低,但兩個器件上的耗散是分布的。

pYYBAGDDJeuAc2JIAADUUIDb6Mg068.png

圖 7:兩個穩壓器的使用

使用三個穩壓器(7815、7812 和 7805),功率劃分如下:

  • 電池 V3 產生的功率:10.3 W
  • 7815 的耗散功率:2.65 W
  • 7812 的耗散功率:1.58 W
  • 7805 的耗散功率:3.56 W
  • 負載耗散功率:2.5 W
  • 效率:24.28%

7805 是否僅將電壓穩定在 5 V?

我們來試試圖 8的接線圖,它提供了一個電阻連接到穩壓器的引腳,該引腳通常接地。

poYBAGDDJgGADrpNAAFZmPHH0fA481.png

圖 8:7805 的可變電源

通過將該電阻 (R2) 的阻值從 50 Ω 更改為 3,000 Ω,輸入電壓為 20 V,我們可以獲得 5.2 V 和 17.7 V 之間的輸出電壓。該電阻的最大吸收約為 5 mA(最大耗散為 60 mW)。為此,我們可以使用電位器來構建連續可變的電源(圖 9)。輸出電壓還取決于連接的負載。下表顯示了一些示例。

poYBAGDDJgqAEL__AAGedno1m1s502.png

圖 9:通過改變 R2 的值,我們可以獲得可變電源。

研究這種可變電源的效率非常有趣,其曲線如圖 10所示。更高的性能值顯然對應于更高的輸出電壓和更少的散熱。

poYBAGDDJhaAe9BYAAHndu1FxQM617.png

圖 10:通過改變 R2 的值,電路的效率有所不同。

編輯:hfy

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LDO40LPU50RY STMicroelectronics LDO40L 低壓差穩壓器

oelectronics LDO40L低壓差穩壓器是一款400mA、38V LDO,非常適合用于嚴苛的汽車環境。LDO40L穩壓器的靜態電流低至45uA,因此適合用于永久連接電池電源的應用。當點火開關關閉時且電子模塊保持活動模式時,此特性尤其重要。 LDO40L具有各種嵌入式保護功能,包括電流限制和熱關斷。另外,LDO40L還具有-0.3V至40V輸入電壓范圍、低壓差以及低靜態電流等特性,因此適合用于低功耗工業和消費類應用。 LDO40L低壓差穩壓器符合汽車應用類AEC-Q100標準,采用帶可濕性側翼的緊湊型DFN-6 (3x3) 封裝。 特性 符合AEC-Q100標準(1級) 低靜態電流:45µA(無負載時的典型值) 高達38V的寬輸入工作電壓范圍 低啟動電壓:3.5V 輸出電流:高達400mA 輸出電壓選項: 可調電壓:最低2.5V 固定電壓:3.0V、3.3V、5.0V、8.5V 輸出電壓精度: ±1%(25°C時的典型值) ±3%(包括線路...
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LDO40LPU50RY STMicroelectronics LDO40L 低壓差穩壓器

MAX17227AANT+ Maxim Integrated MAX17227A 開關穩壓器

Integrated MAX17227A開關穩壓器是一款2A毫微功耗升壓轉換器,具有短路保護和True Shutdown功能。該開關穩壓器可提供高達2A峰值電感電流,并具有逐周期電感器電流限制和熱保護等特性。MAX17227A穩壓器在整個負載范圍內具有超低靜態電流、較小的整體解決方案尺寸和高效率。該開關穩壓器可在無正向或反向電流的情況下從輸入斷開輸出,從而節省電池電量。MAX17227A器件在0.4V至5.5V寬輸入電壓范圍內工作。 MAX17227A開關穩壓器 可在-40°C至125°C溫度范圍內工作。該穩壓器采用節省空間的1.58mm x 0.89mm、6焊球WLP(3 x 2、0.4mm間距)和8引腳、2mm x 2mm TDFN封裝。MAX17227A穩壓器非常適合用于必須要求長電池續航時間且需要在所有電源電平上實現高效率的電池供電應用。應用包括WiFi模塊、近頻段物聯網、可穿戴音頻、應急照明、物聯網傳感器和臨床儀器。 特性 輸出靜態電源電流:350nA 輸出短路保護 True Shutdown模式: 1nA關斷電流 從輸入斷開輸出 VOUT上任何電壓均...
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MAX17227AANT+ Maxim Integrated MAX17227A 開關穩壓器

LM317T 可調式三端 1.5 A 正壓穩壓器

信息該單片集成電路為一款可調式三端正壓穩壓器。該穩壓器輸出負載電流超過 1.5 A,輸出電壓可在 1.2 V 至 37 V 之間調節。該穩壓器支持內部限流,熱關斷和安全區域補償。 輸出電流超過 1.5 A 輸出可在 1.2 V 與 37 V 之間調節 內部熱過載保護 內部短路限流 輸出晶體管安全區域補償 TO-220 封裝
發表于 04-18 20:21 ? 356次 閱讀
LM317T 可調式三端 1.5 A 正壓穩壓器

LM317AHV 可調式三端 1.5 A 正壓穩壓器

信息該單片集成電路為一款可調式三端正壓穩壓器。該穩壓器輸出負載電流超過 1.5 A,輸出電壓可在 1.2 V 至 57 V 之間調節。該穩壓器支持內部限流,熱關斷和安全區域補償。 輸出電流超過 1.5 A 輸出可在 1.2 V 至 57 V 之間調節 內部熱過載保護 內部短路限流 輸出晶體管安全區域補償 TO-220 封裝
發表于 04-18 20:21 ? 175次 閱讀
LM317AHV 可調式三端 1.5 A 正壓穩壓器

LM317L 線性穩壓器 100 mA 高PSRR 可調 正

是一款可調節的3端子正線性穩壓器,能夠在1.2 V至37 V的輸出電壓范圍內提供超過100 mA的電流。該線性穩壓器非常易于使用,僅需兩個外部電阻設置輸出電壓。此外,它采用內部電流限制,熱關斷和安全區域補償,使它們基本上是防爆的。 LM317L適用于各種應用,包括本地,卡片調節。該線性穩壓器還可用于制作可編程輸出穩壓器,或通過在調節和輸出之間連接固定電阻,LM317L可用作精密電流調節器。 特性 輸出電流超過100 mA 輸出可在1.2 V和37 V之間調節 內部熱過載保護 內部短路電流限制 輸出晶體管安全區域補償 高壓應用的浮動操作 標準3引腳晶體管封裝 消除庫存許多固定電壓 無鉛封裝可用 汽車及其他需要現場和控制變更的應用的NCV前綴 電路圖、引腳圖和封裝圖...
發表于 04-18 20:21 ? 315次 閱讀
LM317L 線性穩壓器 100 mA 高PSRR 可調 正

LM317M 線性穩壓器 500 mA 高PSRR 可調 正

是一款可調節的三端正線性穩壓器,能夠在1.2 V至37 V的輸出電壓范圍內提供超過500 mA的電流。該線性穩壓器非常易于使用,僅需兩個外部電阻設置輸出電壓。此外,它采用內部電流限制,熱關斷和安全區域補償,使其基本上防止爆裂。 LM317M適用于各種應用,包括本地卡上調節。該線性穩壓器還可以制作一個特別簡單的可調節開關穩壓器,一個可編程輸出穩壓器,或者通過在調節和輸出之間連接一個固定電阻,LM317M可以用作精密電流調節器。 特性 輸出電流超過500 mA 輸出可在1.2 V和37 V 內部熱過載保護 內部短路電流限制 輸出晶體管安全區補償 高壓應用的浮動運行 消除許多固定電壓的放養 無鉛封裝可用 汽車的NCV前綴和其他需要現場控制變更的應用程序 電路圖、引腳圖和封裝圖...
發表于 04-18 20:21 ? 501次 閱讀
LM317M 線性穩壓器 500 mA 高PSRR 可調 正

LA5735MC 單獨激勵的降壓開關穩壓器(可變型)

信息 LA5735MC是一個單獨激勵的降壓型開關穩壓器(可變型)。 時基發生器(300kHz)合并。 電流限制器合并。 內置熱關斷電路。
發表于 04-18 20:17 ? 116次 閱讀
LA5735MC 單獨激勵的降壓開關穩壓器(可變型)

L88M05T 線性穩壓器(LDO),17 V,5 V / 0.5 A.

信息 L88M05T是低壓差線性穩壓器IC,輸出電流為0.5 A.因為它們可以在低輸入輸出電壓差下工作,它們有助于更小和更多高效設置電源,是視聽和辦公自動化設備的最佳選擇。 輸出電壓:5V 500 mA輸出電流 低最小輸入輸出電壓差(0.4V典型值)可以節省能源并使變壓器尺寸小型化。 使用緊湊型TP-3H電源組件可以使設備尺寸小型化。 板上的表面安裝允許允許的功率 通過各種成型產品增強安裝靈活性。...
發表于 04-18 20:17 ? 103次 閱讀
L88M05T 線性穩壓器(LDO),17 V,5 V / 0.5 A.

USB1T1105A 帶穩壓器的通用串行總線外設收發器

信息USB1T1105A是一款符合通用串行總線規范2.0版的收發器。 該器件可為全速(12Mbit/s) USB應用提供USB接口。 USB1T1105A可提供出色的靈活性,允許差分和單端輸入,同時集成穩壓器將I/O電平設置為1.65V至3.6V。 利用5.0V至3.3V集成穩壓器,可以直接從USB主機(V)驅動元件,以降低從本地源消耗、而用于低電源電壓器件的功率。 USB1T1105A對USB總線引腳(D+/D-)提供15kV靜電放電(ESD)保護。 這樣就不需要任何外部靜電放電(ESD)器件,同時還可以為更大、更昂貴的專用集成電路(ASIC)和USB控制器提供出色的保護。 符合通用串行總線規范2.0 5V至3.3V集成穩壓器用于驅動視頻總線 利用數字輸入和輸出傳輸和接收USB電纜數據 支持全速12Mbits/s速度數據速率 適用于便攜式電子設備 15kV總線引腳觸點HBM ESD保護 3.3mm無引線封裝 工業標準HBCC封裝,無鉛...
發表于 04-18 20:12 ? 194次 閱讀
USB1T1105A 帶穩壓器的通用串行總線外設收發器

TPS51206 具有適用于 DDR2/3/3L/4 的 VTTREF 緩沖參考輸出的 2A 峰值灌/拉電流 DDR 終端穩壓器

信息描述 TPS51206 是一款具有 VTTREF 緩沖參考輸出的灌/拉電流雙倍數據速率 (DDR) 終端穩壓器。該器件專門針對低輸入電壓、低成本、低外部元件數的空間受限類系統而設計。TPS51206 可保持快速的瞬態響應,并且僅需 1 個 10μF 的陶瓷輸出電容。TPS51206 支持遠程感測功能,并且可滿足 DDR2、DDR3 和低功耗 DDR3 (DDR3L) 及 DDR4 VTT 總線的所有電源要求。VTT 具有 ±2A 峰值電流能力。該器件支持所有 DDR 電源狀態,在 S3 狀態下將 VTT 置于高阻態(掛起到 RAM);在 S4/S5 狀態下使 VTT 和 VTTREF 放電(掛起到磁盤)。TPS51206 采用 10 引腳、2mm × 2mm SON (DSQ) PowerPAD封裝,額定工作溫度范圍為 –40°C 至 85°C。特性 電源輸入電壓:支持 3.3V 和 5V 電源軌 VLDOIN 輸入電壓范圍:VTT+0.4V 至 3.5V VTT 端接穩壓器輸出電壓范圍:0.5V 至 0.9V 2A 峰值灌電流和拉電流 僅需 10μF 的多層陶瓷電容 (MLCC) 輸出電容 ±20mV 精度VTTREF 緩沖參考輸出VDDQ/2 ± 1% 精度 10mA 灌/拉電流支持高阻態(S3 狀態)和軟停止(S4 和 S5 狀態),通過 ...
發表于 04-18 20:05 ? 495次 閱讀
TPS51206 具有適用于 DDR2/3/3L/4 的 VTTREF 緩沖參考輸出的 2A 峰值灌/拉電流 DDR 終端穩壓器

1N5925B 10 V,3.0 W齊納二極管電壓穩壓器

信息這是一套完整系列的3.0瓦齊納二極管穩壓器,具有嚴格的限制和更好的工作特性,能夠反映氧化硅鈍化結的卓越性能。所有這些都采用軸向引線,傳遞模塑塑料封裝,可在所有常見環境條件下提供保護。 齊納電壓范圍 - 3.3 V至200 V 3級ESD防護等級(> 16 KV)每個人體模型 浪涌額定值為98瓦@ 1毫秒 最多六個電氣參數保證的最大限制 包裝不大比傳統的1瓦包裝 機械特性:表殼:無空隙,傳遞模塑,熱固性塑料 表面處理:所有外表面均耐腐蝕且導線易于焊接 用于焊接目的的最高引線溫度:230°C,1/16,從外殼中持續10秒 極性:極性帶指示的陰極 安裝位置:任意 無鉛封裝可用 電路圖、引腳圖和封裝圖...
發表于 04-18 20:00 ? 174次 閱讀
1N5925B 10 V,3.0 W齊納二極管電壓穩壓器

TLV431 低壓精密可調分流穩壓器

系列器件是精密低壓并聯穩壓器,可在1.24V至16V的寬電壓范圍內進行編程。 TLV431A系列在25°C時保證參考精度為1.0%,在-40°C至85°C的整個工業溫度范圍內保證為2.0%。對于TLV431B系列,精度分別為0.5%和1.0%。對于TLV431C系列,精度分別為0.2%和0.5%。這些器件具有極低的電流導通特性,在100mA至20mA的工作電流范圍內具有0.20 W的低動態阻抗。這些特性的組合使得該系列成為許多需要精確參考電壓的應用電路中齊納二極管的絕佳替代品。當與光耦合器配合使用時,TLV431可用作誤差放大器,用于控制隔離低輸出電壓(3.0V至3.3V)開關電源中的反饋環路。這些器件采用經濟型TO-92和微型TSOP-5和SOT23-3封裝。 特性 電壓參考容差+/- 1.0% 急劇低電流開啟特性 從100 mA到0.20 W的低動態輸出阻抗20 mA 可編程輸出電壓范圍為1.24 V至16 V 微型微型TSOP-5和TO-92封裝 無鉛封裝可用 A = 1.0%容差Vref B = 0.5%容差Vref C = 0.2%容差Vref 應用 終端產品 低輸出電壓(3.0 V至3.3 V)開關電源誤差放大器 可調電壓或電流nt線性和開關式...
發表于 04-18 19:06 ? 462次 閱讀
TLV431 低壓精密可調分流穩壓器

LA6571 功率放大器,5通道驅動器,內置穩壓器

信息 LA6571是用于迷你磁盤和光盤應用的5通道驅動器(BTL-AMP:5通道)。 功率放大器5通道內置。 IO max:1 A 內置電平轉換電路。 靜音電路(輸出ON / OFF),內置三個電平通道(2-2-1)。 (對于MUTE1:CH1和2,MUTE2:CH3和4以及MUTE3:CH5中的每一個獨立操作。不適用于穩壓器(REG)) 內置穩壓器(REG)(外部PNP晶體管)。 帶外部電阻的電壓設置(典型值:1.5V或更高) 過熱保護電路(熱關機)內置。...
發表于 04-18 19:04 ? 224次 閱讀
LA6571 功率放大器,5通道驅動器,內置穩壓器

LA5774MP 單獨激勵的降壓開關穩壓器(可變型)

信息 LA5774MP是一個單獨激勵的降壓開關穩壓器(可變型)。 效率高 只有四個外部元件 集成160 kHz時基發生器 集成電流限制器 集成熱關斷電路 集成軟啟動電路
發表于 04-18 19:04 ? 367次 閱讀
LA5774MP 單獨激勵的降壓開關穩壓器(可變型)

LA5744TP 單獨激勵的降壓開關穩壓器(可變型)

信息 LA5744TP是一個單獨激勵的降壓型開關穩壓器(可變型)。 高效率 集成300 kHz時間基礎發電機 集成電流限制器 集成熱關斷電路 集成軟啟動電路
發表于 04-18 19:04 ? 150次 閱讀
LA5744TP 單獨激勵的降壓開關穩壓器(可變型)

LA5756 單獨激勵的降壓開關穩壓器(可變型)

信息 LA5756是一個單獨激勵的降壓開關穩壓器(可變型)。 效率高 僅四個外部零件 集成80 kHz時基發生器 集成限流電路 集成熱關斷電路 集成軟啟動電路
發表于 04-18 19:04 ? 611次 閱讀
LA5756 單獨激勵的降壓開關穩壓器(可變型)

LA5757TP 單獨激勵的降壓開關穩壓器(可變型)

信息單獨激勵的降壓開關穩壓器(可變類型) 效率高 僅需要四個外部部件 集成300 kHz時基發生器 集成電流限制器 集成熱關斷電路 集成軟啟動電路
發表于 04-18 19:04 ? 236次 閱讀
LA5757TP 單獨激勵的降壓開關穩壓器(可變型)

LA5759 單獨激勵的降壓開關穩壓器(可變型)

信息 LA5759是一個單獨激勵的降壓開關穩壓器(可變型)。 效率高 僅四個外部零件 集成80 kHz時基發生器 集成電流限制器 集成熱關斷電路 集成軟啟動電路
發表于 04-18 19:04 ? 108次 閱讀
LA5759 單獨激勵的降壓開關穩壓器(可變型)

LA5724MC 單獨激勵的降壓開關穩壓器(可變型)

MC是一個單獨激勵的降壓型開關穩壓器(可變型)。 特性 時基發生器(160kHz)合并。 納入限流器。 合并了熱關斷電路。 電路圖、引腳圖和封裝圖
發表于 04-18 19:04 ? 79次 閱讀
LA5724MC 單獨激勵的降壓開關穩壓器(可變型)
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