Линейные стабилизаторы Texas Instruments
Компания Texas Instruments - один из старейших производителей электронных компонентов. Компания была основана в 1941 году. Название Texas Instruments появилось в 1951 году. С той поры было развито производство полупроводников различного назначения, начиная от диодов и транзисторов для бытовой техники и заканчивая микроконтроллерами и микросхемами для применения в военной сфере и использования на космических аппаратах.
Компания является четвёртым в мире по размеру производителем полупроводниковых приборов. Предприятия TI расположены не только в США, но и более чем в 30 странах Европы и Азии, на которых трудится около 30 тысяч работников. Компании принадлежит свыше 40 тысяч патентов на электронику.
В производстве находится широкая номенклатура микросхем для источников питания, в том числе линейных стабилизаторов напряжения. До сегодняшнего дня производятся распространённые стабилизаторы напряжения положительной полярности серии 78 и отрицательной полярности серии 79, а также популярные серии 317, 340, 1084, 1085, 1086. Также выпускается большое количество разнообразных микросхем линейных стабилизаторов с низким падением напряжения (Low Dropout).
Структурная схема линейного стабилизатора напряжения представлена на рисунке 1.
Основными узлами стабилизатора напряжения являются источник опорного напряжения; усилитель сигнала ошибки; регулирующий элемент и делитель напряжения. Кроме этого в состав стабилизатора напряжения могут входить схемы запуска, узлы защиты от перегрева, от короткого замыкания в нагрузке, цепи включения/выключения, формирования сигнала Reset и другие.
Рис. 1. Функциональная схема линейного стабилизатора напряжения:
(ИОН – источник опорного напряжения;
УСО – усилитель сигнала ошибки;
РЭ – регулирующий элемент;
R1,R2 – делитель напряжения).
На рисунке 2 показаны основные типы регулирующих элементов. В качестве силового элемента используются биполярные либо полевые транзисторы. Структура регулирующего элемента определяет минимальную разность между напряжением на входе стабилизатора (Vin) и напряжением на выходе стабилизатора (Vout), при котором обеспечивается стабильная работа устройства. Поскольку полевые транзисторы имеют очень маленькое сопротивление в открытом состоянии, их использование в качестве регулирующего элемента позволяет создавать стабилизаторы с малым падением напряжения Vdo. Сравнительные характеристики различных типов регулирующих элементов представлены в таблице 1.
Рис. 2. Структура регулирующих элементов:
(а – Дарлингтон; б – npn; в – pnp; г – PMOS; д – NMOS).
Таблица 1 - Сравнение типов регулирующих элементов
| Параметр | Типовая схема регулирующего элемента | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Дарлингтон | npn | pnp | PMOS | NMOS | |
| Выходной ток | Высокий | Высокий | Высокий | Средний | Средний |
| Ток покоя | Средний | Средний | Большой | Низкий | Низкий |
| Падение напряжения | Vsat+2Vbe 1,6-2,5В |
Vsat+Vbe ≥0,9В |
Vce(sat) 0,15-0,4В |
Vsd(sat) 0,035-0,35В |
Vsat+Vgs 0,5-0,9В |
| Скорость | Высокая | Высокая | Медленная | Средняя | Средняя |
На рисунке 3 представлена структура стабилизатора напряжения положительной полярности серии LM78xx.
- Розовым цветом выделен регулирующий элемент,
- голубым – делитель напряжения,
- зелёным – источник опорного напряжения,
- жёлтым – усилитель сигнала ошибки,
- коричневым – цепь запуска,
- красным – блок защиты от перегрева, от превышения входного напряжения и ограничения выходного тока.
Как видим, регулирующим элементом микросхем серии LM78xx является биполярный составной транзистор обратной проводимости, поэтому стабилизаторы этой серии для успешной работы должны иметь разность между входным и выходным напряжением не менее 2,5 вольта.
Рис. 3. Внутренняя структура стабилизатора напряжения серии LM78xx.
На рисунке 4 представлена внутренняя структура стабилизатора напряжения серии LM1117.
Регулирующим элементом этой микросхемы является npn-транзистор. Падение напряжения в таком стабилизаторе меньше, чем у микросхем серии LM78xx примерно на 0,6-0,8В. Одинаковую с LM1117 внутреннюю структуру имеют стабилизаторы LM1084, LM1085 и LM1086, отличающиеся повышенным выходным током. Если микросхема LM1117 имеет выходной ток 0,8А, то у микросхем LM1084, LM1085 и LM1086 выходной ток имеет величину 5А, 3А и 1,5А, соответственно. Все перечисленные серии относятся к сравнительно мощным микросхемам и выпускаются в корпусах TO-220, TO-263 (D2PAK), TO-252 (DPAK) и SOT-223. В таблице 2 приведены основные характеристики мощных линейных стабилизаторов напряжения, выполненных по классической схеме. Упомянутые в таблице микросхемы имеются в наличии.
Рис. 4. Внутренняя структура стабилизатора напряжения серии LM1117.
Таблица 2 - Характеристики мощных линейных стабилизаторов напряжения
| Наименование | Корпус | Выходное напряжение,В | Выходной ток,мА | Макс. входное напряжение,В | Макс. падение напряжения,В |
|---|---|---|---|---|---|
LM1084IS-3.3/NOPB |
TO-263 | 3,3 | 5000 | 27 | 1,5 |
LM1085IS-5.0/NOPB |
TO-263 | 5,0 | 3000 | 25 | 1,5 |
LM1086IT-ADJ/NOPB |
TO-220 | Регулируемое | 1500 | 29 | 1,5 |
LM1117DT-1.8/NOPB |
TO-252 | 1,8 | 800 | 20 | 1,3 |
LM317HVT/NOPB |
TO-220 | Регулируемое | 1500 | 60 | 3,0 |
LM338T/NOPB |
TO-220 | Регулируемое | 5000 | 40 | 3,0 |
LM7915CT/NOPB |
TO-220 | -15 | 1500 | -35 | 1,1 |
LP3879MR-1.2/NOPB |
PowerSO8 | 1,2 | 800 | 6 | 1,9 |
MC79L12ACLP |
TO-92 | -12 | 100 | -27 | 1,7 |
REG1117-5 |
SOT-223 | 5,0 | 800 | 15 | 1,2 |
TLV1117-33IDCYR |
SOT-223 | 3,3 | 800 | 15 | 1,3 |
UA78L05ACD |
SOIC-8 | 5,0 | 100 | 30 | 1,7 |
Миниатюризация аппаратуры, батарейное питание и снижение энергопотребления требуют создания микросхем питания с небольшим выходным током и малым падением напряжения на регулирующем транзисторе. Поэтому фирмой Texas Instruments разработана и выпускается широкая номенклатура линейных стабилизаторов с низким падением напряжения (Low Dropout).
Основные характеристики некоторых стабилизаторов этой группы, имеющихся в продаже:
Обращаем ваше внимание на некоторые микросхемы.
Стабилизатор LM2931 разработан для применения в автомобильной электронике.
- Выпускается с фиксированным выходным напряжением +5В и регулируемый вариант.
- В наличии есть микросхемы в корпусах SOIC-8 и TO-92.
- Диапазон рабочих температур от -40 до +85°C.
- Особенность цоколёвки корпуса SOIC-8 позволяет сохранить микросхему в исправном состоянии при зеркальной установке на плату.
- Входное напряжение микросхем до 26В и падение напряжения не превышающее 0,6В позволяет использовать её для построения стабилизаторов с выходным напряжением от 3 до 24В.
Интересная микросхема TPS7A1633DGNT в корпусе MSOP-8.
- Выходное напряжение микросхемы 3,3В
- Микросхема имеет вход Enable и формирует сигнал Power Good.
- При этом входное напряжение может достигать 60В.
У микросхемы небольшое падение напряжения и маленький потребляемый ток, что позволяет применять её в аппаратуре с батарейным питанием.
Микросхемы TLV70433 и TLV70450 в корпусе SOT-23-5
- Обеспечивают выходной ток 150мА при выходном напряжении 3,3В и 5,0В.
- Диапазон рабочих температур от -40 до +125°C.
- Входное напряжение до 24В.
Данная микросхема идеальна для систем питания таких микроконтроллеров как MSP430.
Очень маленькое падение напряжения и маленький ток покоя имеют микросхемы TPS76933DBVT и TPS77033DBVT в корпусе SOT-23-5. Падение напряжения в диапазоне температур от -40 до +125°C при токе нагрузки 100мА для микросхемы TPS76933DBVT не превышает 0,2В, а для микросхемы TPS77033DBVT при токе нагрузки 50мА не превышает 50мА.
Для конструирования стабилизаторов напряжения с высоким выходным напряжением может оказаться очень привлекательной микросхема TL783CKCSE3 в корпусе TO-220.
- Микросхема имеет входное напряжение +125В,
- В качестве регулирующего элемента применяется достаточно мощный полевой транзистор,
- Выходной ток микросхемы достигает 700мА.
На этой микросхеме можно собирать регулируемые источники питания с выходным напряжением от 1,25 до 125В.
Напоминаем также, что группа компаний «Промэлектроника» постоянно пополняет и расширяет номенклатуру предлагаемой продукции, в том числе компании Texas Inctruments.