關(guān)于線(xiàn)性穩(wěn)壓器的 Spice 模型的電源設(shè)計(jì)方案

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(yīng)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(qiáng)功能和模型，可簡(jiǎn)化模擬電路的仿真。

SPICE 庫(kù)

不幸的是，許多電子仿真程序本身并不使用 78xx 和 LM317 穩(wěn)壓器的庫(kù)。78xx 穩(wěn)壓器是相當(dāng)復(fù)雜的電路，由數(shù)十個(gè)晶體管、電阻器和電容器組成（圖 1），其目的是將輸入電壓降低到特定且精確的值。

圖 1：穩(wěn)壓器 78xx 的復(fù)雜電氣原理圖

在 LTspice 中，包含任何組件的 SPICE 模型非常簡(jiǎn)單。最好手動(dòng)繪制新組件的符號(hào)（擴(kuò)展名為“.ASY”），并創(chuàng)建名稱(chēng)顯示在“.SUBCKT”中的引腳（圖 2）。在接線(xiàn)圖中，需要包含帶有 SPICE 指令的庫(kù)：

.lib 名稱(chēng).lib

或

.inc 監(jiān)管機(jī)構(gòu).lib

圖 2：如何繪制新組件

7805 的完整模擬

7805 穩(wěn)壓器的絕對(duì)最大額定值如下：

• 輸入電壓：35V
• 熱阻結(jié)殼 （TO-220）：5°C/W
• 結(jié)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(dá)1A
• 峰值電流：2.2A

現(xiàn)在讓我們對(duì) 7805 穩(wěn)壓器的使用進(jìn)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(guān)察到典型的應(yīng)用方案。

圖 3：7805 穩(wěn)壓器的典型應(yīng)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(fù)載，具有 500 mA 的強(qiáng)電流。讓我們通過(guò)在 7 V 和 35 V 之間的范圍內(nèi)改變電源電壓來(lái)檢查效率圖，查看圖 4中的圖。使用以下公式計(jì)算效率：

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

圖 4：通過(guò)在 7 V 和 35 V 之間改變電源電壓和 100 Ω 負(fù)載來(lái)提高電路效率

例如，電源電壓為 12 V 時(shí)，電路效率為 41.3%，而電源電壓為 20 V 時(shí)，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(duì)應(yīng)于最低電源電壓，等于 7 V。設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮這些參數(shù)。通過(guò)將電源電壓增加到 35 V，7805 穩(wěn)壓器的功耗顯著增加，其曲線(xiàn)如圖 5所示。

圖 5：7805 穩(wěn)壓器消耗的功率

現(xiàn)在讓我們?cè)u(píng)估 7805 的輸出電壓作為負(fù)載的函數(shù)，以歐姆表示。該圖顯示在圖 6的左側(cè)，表明穩(wěn)壓器的輸出電壓是恒定的 （5 V），直到負(fù)載電阻降至 2 Ω 以下。在這種情況下，由于穩(wěn)壓器的內(nèi)部保護(hù)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(cè)，具體取決于負(fù)載，以歐姆表示。

圖 6：輸出電壓和電流與負(fù)載的關(guān)系圖

讓我們分?jǐn)偀崃?/strong>