三端集成稳压器的工作原理

现以具有正电压输出的78L××系列为例介绍它的工作原理。

电路如图1所示，三端式稳压器由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成。下面对各部分电路作简单介绍。

（1）启动电路

在集成稳压器中，常常采用许多恒流源，当输入电压V_I接通后，这些恒流源难以自行导通，以致输出电压较难建立。因此，必须用启动电路给恒流源的BJT T₄、T₅提供基极电流。启动电路由T₁、T₂、D_Z1组成。当输入电压V_I高于稳压管D_Z1的稳定电压时，有电流通过T₁、T₂，使T₃基极电位上升而导通，同时恒流源T₄、T₅也工作。T₄的集电极电流通过D_Z2以建立起正常工作电压，当D_Z2达到和D_Z1相等的稳压值，整个电路进入正常工作状态，电路启动完毕。与此同时，T₂因发射结电压为零而截止，切断了启动电路与放大电路的联系，从而保证T₂左边出现的纹波与噪声不致影响基准电压源。

（2）基准电压电路

基准电压电路由T₄、D_Z2、T₃、R₁、R₃及D₁、D₂组成，电路中的基准电压为

式中V_Z2为D_Z2的稳定电压，V_BE为T₃、D₁、D₂发射结（D₁、D₂为由发射结构成的二极管）的正向电压值。在电路设计和工艺上使具有正温度系数的R₁、R₂、D_Z2与具有负温度系数的T₃、D₁、D₂发射结互相补偿，可使基准电压V_REF基本上不随温度变化。同时，对稳压管D_Z2采用恒流源供电，从而保证基准电压不受输入电压波动的影响。

（3）取样比较放大电路和调整电路

这部分电路由T₄～T₁₁组成，其中T₁₀、T₁₁组成复合调整管；R₁₂、R₁₃组成取样电路；T₇、T₈和T₆组成带恒流源的差分式放大电路；T₄、T₅组成的电流源作为它的有源负载。

T₉、R₉的作用说明如下：如果没有T₉、R₉，恒流源管T₅的电流I_C5=I_C8 I_B10，当调整管满载时I_B10最大，而I_C8最小；而当负载开路时I_O=0，I_B10也趋于零，这时I_C5几乎全部流入T₈，使得I_C8的变化范围大，这对比较放大电路来说是不允许的，为此接入由T₉、R₉级成的缓冲电路。当I_O减小时，I_B10减小，I_C8增大，待I_C8增大到 >0.6V时，则T₉导通起分流作用。这样就减轻了T₈的过多负担，使I_C8的变化范围缩小。

（4）保护电路

减流式保护电路

减流式保护电路由T₁₂、R₁₁、R₁₅、R₁₄和D_Z3、D_Z4组成，R₁₁为检流电阻。保护的目的主要是使调整管（主要是T₁₁）能在安全区以内工作，特别要注意使它的功耗不超过额定值P_CM。首先考虑一种简单的情况。假设图1中的D_Z3、D_Z4和R₁₄不存在，R₁₅两端短路。这时，如果稳压电路工作正常，即P_C<P_CM并且输出电流I_O在额定值以内，流过R₁₁的电流使 =I_OR₁₁<0.6V，T₁₂截止。当输出电流急剧增加，例如输出端短路时，输出电流超过极限值（I_O(CL)=P_CM/V_I=0.6V/R₁₁）时，即当 >0.6V时，使T₁₂管导通。由于它的分流作用，减小了T₁₀的基极电流，从而限制了输出电流。这种简单限流保护电路的不足之处是只能将输出电流限制在额定值以内。由于调整管的耗散功率P_CM=I_CV_CE，只有既考虑通过它的电流和它的管压降V_CE值，又使P_C<P_CM，才能全面地进行保护。图1中D_Z3、D_Z4和R₁₄、R₁₅所构成的支路就是为实现上述保护目的而设置的。电路中如果（V_I–I_OR₁₁–V_O）>（V_Z3 V_Z4），则D_Z3、D_Z4击穿，导致T₁₂管发射结承受正向电压而导通。V_BE12的值为

经整理后得

显然，（V_I –V_O）越大，即调整管的V_CE值越大，则I_O越小，从而使调整管的功耗限制在允许范围内。由于I_O的减小，故上述保护称为减流式保护。

过热保护电路

电路由D_Z2、T₃、T₁₄和T₁₃组成。在常温时，R₃上的压降仅为0.4V左右，T₁₄、T₁₃是截止的，对电路工作没有影响。当某种原因（过载或环境温升）使芯片温度上升到某一极限值时，R₃上的压降随D_Z2的工作电压升高而升高，而T₁₄的发射结电压V_BE14下降，导致T₁₄导通，T₁₃也随之导通。调整管T₁₀的基极电流I_B10被T₁₃分流，输出电流I_O下降，从而达到过热保护的目的。

电路中R₁₀的作用是给T₁₀管的I_CEO10和T₁₁管的I_CBO11一条分流通路，以改善温度稳定性。

值得指出的是：当出现故障时，上述几种保护电路是互相关联的。