集成稳压器

　　1.集成稳压器

　　所谓集成稳压器，就是用半导体工艺和薄膜工艺将稳压电路中的二极管、三极管、电阻、电容等元件制作在同一半导体或绝缘基片上，形成具有稳压功能的固体电路。

　　集成稳压器在近十多年发展很快，目前国内外已发展到几百个品种。按电路的工作方式分，有线性集成稳压器和开关式集成稳压器。按电路的结构方式分，有单片式集成稳压器和组合式集成稳压器。按管脚的连接方式分，有三端式集成稳压器和多端式集成稳压器。按制造工艺分，有半导体集成稳压器、薄膜混合集成稳压器和厚膜混合集成稳压器。

　　集成稳压器是在半导体硅片上使用外延、氧化、光刻、扩散和金属蒸发等工艺制作而成的稳压电路。这种集成稳压器的各种元件在同一工序中制成，可靠性高，也有利于提高稳压精度，缩小体积，减轻重量。

　　常见的集成稳压器有下列几种:

　　(1)多端可调式集成稳压器。这种稳压器采样电阻和保护电路的元件需要外接，它的外接端比较多，便于适应不同的用法。它的输出电压可调，以满足不同输出电压的要求。

　　(2)三端固定式集成稳压器。这类稳压器有输入、输出和公共端3个端子，输出电压固定不变(一般分为若干等级)。这类产品具有使用方便、性能稳定、价格低廉等优点，得到了广泛应用，已基本上取代了由分立器件组成的稳压电路。

　　(3)三端可调式集成稳压器。它有3个接线端:输入端、输出端和调节端。在调节端外接两个电阻可对输出电压作连续的调节。在要求稳压精度较高，并且输出电压需在一定范围内做任意调节的场合，可选用这种集成稳压器。它也有正、负输出电压以及输出电流大小之分，选用时应注意各系列集成稳压器的电参数特性。

　　2.芯片电路原理

　　集成稳压器的电路原理与分立晶体管稳压器基本相同，也是由调整元件、误差放大器、基准电压、比较、采样等几个主要部分组成，但是集成稳压器充分利用集成技术的优点，在线路结构和制造工艺上采用了很多模拟集成电路的方法，诸如偏置电路、电流源电路、基本电压源电路、各种形式的误差放大器和集成稳压器所特有的启动电路、保护电路等，与分立元件稳压器相比，集成稳压器具有体积小、成本低、使用方便、性能指标较高等优点。

　　高频开关电源

　　目前空间技术、计算机、通信及家用电器中的电源多采用高频开关电源。开关电源的效率、体积、重量等指标均优于线性稳压电源。开关电源的调整管工作在开关状态，损耗小，效率可达75-95;稳压电源体积小，重量轻;调整管功耗小，相应散热器的体积也小。另外，开关频率工作在几十千赫，滤波电感及电容可用较小数值的元件;允许的环境温度也可以大大提高。但由于调整器件的控制电路比较复杂，输出纹波电压较高，所以开关电源的应用也受到一定的限制。

　　电子设备小型轻量化的关键是供电电源的小型化，因此需要尽可能地降低电源电路中的损耗。开关电源中的调整管工作在开关状态，也必然存在开关损耗，而且损耗随开关频率成比例地增加。另一方面，开关电源中的变压器、电抗器等磁性元件以及电容元件，随着频率的提高，这些元件上的损耗也随之增加。

　　目前市场上开关电源中的功率管采用双极型晶体管的，开关频率可达1∞旺如;采用MOSFET的开关频率可达5∞kHz。为提高开关频率必须减小开关损耗，需要采用高速开关器件。对于兆赫以上的开关频率可利用谐振电路，这种工作方式称为谐振开关方式。这种方式可以极大地提高开关速度，原理上开关损耗为零，噪声也很小，这是提高开关电源工作频率的一种有效方式。采用谐振开关方式的几兆赫变换器已经实用化。

　　开关电源的集成化与小型化正在变为现实，目前正在研制功率开关管与控制电路集成于同一芯片上的集成模块。然而，把功率开关管与控制电路包括反馈电路都集成于同一芯片上，必须解决电气隔离与热绝缘等问题。

　　目前，世界各国正在大力研制新型开关电源，不断地向高频化、线路简单化和控制电路集成化方向发展。

　　源侧功率因数校正技术

　　1.问题的提出

　　源侧(亦称输入侧)功率因数(A)校正技术是针对由整流、电容滤波构成的非线性负载的电力电子设备提出来的，主要目的是减少用电设备产生的高次谐波对电网的危害。这种负载电流中的高次谐波不仅使输电线上损耗增加，浪费大量电能，而且影响邻近其他用电设备的正常工作。为此国际上制订了与此相关的一些标准，如IEC552-2。这些标准对用电装置的输入功率因数和波形失真都做了具体限制。

　　功率因数校正简写为PFC，改善源侧功率因数的方法主要有两种:一种是元源功率因数校正技术，另一种是有源功率因数校正技术。前者主要针对供电系统和较大的厂矿企业，由众多的电机感性负载造成的低功率因数问题。校正的方法是在电网人口处并联适当的电容器，使λ值尽量接近1，以达到节能目的，也就是我们常说的无功补偿。后者主要针对开关电源负载，由于近年来计算机、程控电话交换机等迅速发展，开关电源及不间断电源(UPS)被广泛采用，而这些电源设备的输入侧多为直接整流和电容滤波的非线性工作方式，这样就使PFC技术得到了人们的广泛重视，并且被普遍应用。

　　2.功率因数的校正方法

　　有源功率因数校正的基本思想是:将输入交流电压进行全波整流，对其整流电压进行直流-直流变换，通过适当控制使输入电流自动跟随全波整流后的电压波形，使输入电流正弦化，虽然PFC也是开关电源，但与传统的开关电源有明显的区别。

　　责任编辑：余芯