原標(biāo)題：uA723構(gòu)成的擴(kuò)流型穩(wěn)壓電路

uA723是一款經(jīng)典的高性能集成穩(wěn)壓器，由德州儀器（TI）推出，廣泛應(yīng)用于線性穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)中。其核心優(yōu)勢(shì)在于高精度、寬輸入電壓范圍（最高40V）和可擴(kuò)展輸出電流能力。通過外接功率晶體管（如NPN達(dá)林頓管或NMOS管），可構(gòu)建擴(kuò)流型穩(wěn)壓電路，滿足大電流（數(shù)安培至數(shù)十安培）輸出需求。以下是詳細(xì)解析：

一、uA723內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能

uA723內(nèi)部集成了關(guān)鍵穩(wěn)壓模塊，包括：

1. 基準(zhǔn)電壓源：提供1.9V或6.9V（通過引腳選擇）的精密基準(zhǔn)電壓，溫度系數(shù)低至10mV/℃。

2. 誤差放大器：同相端接基準(zhǔn)電壓，反相端接反饋電壓，輸出控制調(diào)整管基極/柵極。

3. 調(diào)整管接口：內(nèi)置NPN晶體管（最大集電極電流150mA），需外接功率管擴(kuò)展電流。

4. 保護(hù)電路：包括過流保護(hù)（通過電流限制引腳）、過熱關(guān)斷和短路保護(hù)。

二、擴(kuò)流型穩(wěn)壓電路原理

擴(kuò)流的核心是通過外接功率管分擔(dān)uA723內(nèi)部調(diào)整管的電流，實(shí)現(xiàn)大電流輸出。典型電路分為正穩(wěn)壓和負(fù)穩(wěn)壓兩種拓?fù)洌?/span>

1. 正穩(wěn)壓擴(kuò)流電路

• 結(jié)構(gòu)：

• uA723的V+接輸入電壓（如24V），V-接地。

• 輸出端（Vout）通過外接NPN達(dá)林頓管（如TIP142）連接負(fù)載。

• 反饋電阻（R1, R2）將輸出電壓分壓后接入誤差放大器反相端。

• 電流限制引腳（Ilim）接采樣電阻（Rsense）監(jiān)測(cè)輸出電流。

• 原理：

• 穩(wěn)壓過程：當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，反饋電壓上升，誤差放大器輸出降低，減少外接功率管基極電流，從而降低輸出電壓，形成負(fù)反饋閉環(huán)。

• 擴(kuò)流機(jī)制：uA723內(nèi)部調(diào)整管僅提供基極驅(qū)動(dòng)電流（毫安級(jí)），主電流由外接功率管承載，實(shí)現(xiàn)大電流輸出。

• 特點(diǎn)：

• 輸出電壓范圍：2V~37V（需滿足Vout > Vref + Vbe，其中Vbe為功率管基射極電壓）。

• 最大輸出電流：取決于外接功率管（如TIP142支持10A）。

2. 負(fù)穩(wěn)壓擴(kuò)流電路

• 結(jié)構(gòu)：

• uA723的V+接地，V-接負(fù)輸入電壓（如-24V）。

• 輸出端（Vout）通過外接PNP達(dá)林頓管（如TIP147）連接負(fù)負(fù)載。

• 反饋電阻分壓后接入誤差放大器反相端（需注意極性）。

• 原理：

• 穩(wěn)壓過程與正穩(wěn)壓類似，但功率管導(dǎo)通方向相反，輸出負(fù)電壓。

• 特點(diǎn)：

• 適用于需要負(fù)電源的場(chǎng)景（如運(yùn)算放大器雙電源供電）。

三、關(guān)鍵元件選型與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 外接功率管選型

• NPN達(dá)林頓管（正穩(wěn)壓）：

• 耐壓（Vceo）：需大于輸入電壓（如輸入24V選40V以上管子）。

• 最大集電極電流（Ic）：根據(jù)負(fù)載需求選擇（如5A負(fù)載選10A管子）。

• 飽和壓降（Vce(sat)）：越低越好（如TIP142的Vce(sat)≈2V@10A），減少功耗。

• PNP達(dá)林頓管（負(fù)穩(wěn)壓）：

• 參數(shù)選擇與NPN管類似，但需注意極性。

2. 電流限制設(shè)計(jì)

• 采樣電阻（Rsense）：

• 阻值計(jì)算：Rsense = 0.6V / Ilim（uA723內(nèi)部比較器閾值為0.6V）。

• 例如：限制輸出電流為3A時(shí)，Rsense = 0.6V / 3A = 0.2Ω。

• 功率選擇：P = I2R = 9W × 0.2Ω = 1.8W，需選2W以上功率電阻。

• 過流保護(hù)優(yōu)化：

• 在Rsense兩端并聯(lián)小電容（如0.1μF）濾除高頻噪聲，防止誤觸發(fā)。

3. 反饋網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

• 分壓電阻（R1, R2）：

• 輸出電壓公式：Vout = Vref × (1 + R1/R2)。

• 例如：Vref = 1.9V，需輸出12V時(shí)，選R1 = 10kΩ，R2 = 1.8kΩ（1 + 10/1.8 ≈ 6.56，1.9V × 6.56 ≈ 12.5V）。

• 精度要求高時(shí)，選0.1%精度金屬膜電阻。

4. 補(bǔ)償與穩(wěn)定性

• 輸出電容（Cout）：

• 選低ESR電解電容（如1000μF/50V）并聯(lián)陶瓷電容（0.1μF），抑制高頻紋波。

• 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)：

• 在uA723的補(bǔ)償引腳（Comp）與地之間接電容（如10μF），調(diào)整閉環(huán)響應(yīng)速度，防止振蕩。

四、應(yīng)用場(chǎng)景與優(yōu)化方向

1. 實(shí)驗(yàn)室電源：

• 優(yōu)化點(diǎn)：增加數(shù)字電壓表/電流表顯示，通過電位器調(diào)節(jié)輸出電壓。

• 典型電路：uA723 + TIP142 + 數(shù)字顯示模塊。

2. 工業(yè)控制電源：

• 優(yōu)化點(diǎn)：加強(qiáng)散熱設(shè)計(jì)（如功率管加散熱片），提高可靠性。

• 典型電路：uA723 + MJ15003（20A管子） + 過流保護(hù)復(fù)位按鈕。

3. 音頻放大器電源：

• 優(yōu)化點(diǎn)：降低輸出噪聲（在反饋網(wǎng)絡(luò)中加RC濾波），提高信噪比。

• 典型電路：uA723 + TIP147（負(fù)電源） + 線性穩(wěn)壓后級(jí)濾波。

五、總結(jié)

uA723構(gòu)成的擴(kuò)流型穩(wěn)壓電路通過外接功率管實(shí)現(xiàn)了大電流輸出，其設(shè)計(jì)核心包括：

1. 功率管選型（耐壓、電流、飽和壓降）。

2. 電流限制保護(hù)（采樣電阻計(jì)算與濾波）。

3. 反饋網(wǎng)絡(luò)精度（分壓電阻匹配）。

4. 穩(wěn)定性補(bǔ)償（輸出電容與補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)）。

典型參數(shù)示例：

• 輸入電壓：18V~36V

• 輸出電壓：5V~30V可調(diào)

• 最大輸出電流：8A（外接TIP142）

• 效率：75%~85%（取決于輸出電壓與電流）

通過合理設(shè)計(jì)，uA723擴(kuò)流電路可滿足從實(shí)驗(yàn)室設(shè)備到工業(yè)電源的多樣化需求，兼顧精度與成本優(yōu)勢(shì)。