【模电】0016 线性电源的几个实用电路

上一节我们分析了线性电源的原理，以及选用线性电源应该注意的一些规则。这一节我们举几个例子，来看线性电源在工程中各种功能的应用。

1）线性电源的基本应用电路

如下图所示，是线性电源LM7805的基本应用电路，可以看到，输入端加入了正弦波的波动，输出也能保持电压稳定：

除电源芯片LM7805外，还增加了输入电容C1，输出电容C2、C3，以及反向连接的二极管D1。

C1、C2电容一般较小，使用1uf以下的瓷片电容，用于滤除电路中的恶高频噪声干扰，也可以补偿电源防止振荡；

C3一般使用几十uF至几百uF的电解电容，用于滤除低频干扰，也能提高电路的瞬态输出能力；

反接的二极管D1，可以使用有一定过流能力的整流管；在工作时，如果输入电源突然撤去，则输出端会比输入端高出Vo的电压，电流倒灌很容易损坏电源芯片；而增加D1后，这时电流会从D1流到输入端，避免了损坏电源芯片。

2）简单的220V市电转5V电路

如下图所示，是使用交流220V市电，转换为直流5V的电路：

市电输入后，经过变压器，变为低压的交流电，这里使用的的25:1匝数比的变压器，输出的交流电压有效值为220/25=8.8V；

交流电之后进入D1整流桥，再经过滤波电容C1之后，形成了不太稳定的直流电Vi，见图中绿色的波形；

最后使用7805线性电源将电压进一步稳定，输出5V直流电。

3）可调输出的电源

如下图所示，这里使用的是LM317线性电源，电路和1）中的大致一样，只是增加了R1和R2：

这个电路可以这么分析：

由于线性电源LM317的静态电流是比较小的，也就是说图中从它的接地引脚Vg处流出的电流是很小的，可以认为约为0，那么从R2和R1上流过的电流相等，而且都是由输出电压产生的；

查阅LM317的数据手册，可以得知其输出引脚到接地引脚间的电压（Vo-Vg）为1.25V，所以R1上的电流为1.25V/1k = 1.25mA，所以R2上的电流也为1.25mA；

调节R1的电阻值，就能改变Vg的电压值；而Vo=Vg 1.25V，所以，可以实现输出电压的调节。

这里一般不使用LM7805，原因是78xx系列的静态电流比较大，有mA级，按图中的参数计算有R1上的电流为1.25V/1k = 1.25mA，所以7805的静态电流是不能忽略不计的。而相对的LM317的静态电流只有uA级，对于1.25mA的电流比较小，是可以忽略不计的。

4）线性电源构成的恒流源

上面3）中的这个电路稍作变化，就可以形成一个恒流源电路，如下图所示：

把负载RL接到电路的接地引脚和地之间，就形成了恒流源电路。

由前面的分析，这里RL上的电流等于R1上的电流，而R1上的电流为1.25V/R1，所以，选定合适的R1值，就能使得流过RL的电流恒定。而如果想要调整电流，只要改变R1的电阻值即可。

当然，这个电路使用时也得遵循几个要求，一是线性电源能正常工作，输入比输出电压高2V，自身功耗合适不会过热保护，Vg引脚上输出的电流相对于RL的电流非常小可以忽略不计。

5）线性电源的均流

如下图所示，当一个线性电源的输出电流太小时，可以使用以下电路，输出电流可以达到两个线性电源之和，而且两个电源芯片上流过的电流大致相等：

这个电路中使用了两个小电阻电阻R4和R5用作电流取样，当I1比I2大时，则运放的正输入端电压会比负输入端低，则运放会输出一个低电压，使得线性电源U2的电压下降，进而使得U2的输出电流Io1下降，最终使得I1也减小；只有当I1和I2大致相等时，运放的两个输入端电压相等，电路才能达到动态平衡，此时两个线性电源上流过的电流也大致相等，不会导致某一边功耗过大而发热损坏。

图中仿真也可以看出，Io=Io1 Io2，而且Io1≈Io2。

好了，本节就到这里了，下一节我们开始分析开关电源电路。