智能快速充电 毕业论文.doc

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1、平原大学毕业设计 应用电子专业毕业设计题 目： 智能快速充电 作 者： 班 级： 04电子（2） 班 学 号： 20040303077 指导教师： 设计时间： 2007年4月205月20 目 录绪 论 51 充电电池与充电器 61.1镍镉镍氢电池 61.1.1蓄电池参数 61.1.2 镍镉电池和镍氢电池的充电方式 71.1.3设计注意事项 81.2铅酸电池 81.2.1密封铅酸蓄电池 81.2.2 小型铅蓄电池的充电方式 91.2.3 设计注意事项 101.3 锂电池进展 101.3.1锂离子电池的充电方式 111.3.2 锂离子电池设计注意事项 111.3.3 锂离子电池的主要优点和缺点 1

2、22基本集成电路介绍 132.1由运放组成的电压比较器LM358 132.1.1 LM358电路特点 132.1.2 LM358引出端排列图及功能说明 142.1.3 LM358内部电路图 142.1.4 LM358典型特性曲线 142.1.5 由运放组成的电压比较器 152.2三端集成稳压器LM7812 172.2.1 结构原理 172.2.2 集成稳压器的参数 182.2.3 集成稳压器的分类 192.2.4稳压器的应用既注意事项 192.2.5 集成稳压器LM7812 203可编程快速充电管理芯片MAX713 213.1 MAX713芯片功能简介 213.1.1 MAX713功能特点 2

3、13.1.2 MAX713极限参数 223.2 MAX713结构框图及引脚说明 223.2.1 MAX713结构框图 223.2.2 MAX713引脚说明 23 3.3 的充电曲线图 233.4 充电器工作原理 25结 论 27谢 辞 28参考文献 28附录A 电池充电特性曲线 29附录B 电池充电特性曲线 30附录C充电器原理图 31智能快速充电器 摘 要：本文介绍MAXIM公司生产的可编程电池充电管理芯片 MAX713，利用 MAX713系列芯片及简单外围电路可设计低成本的单多节镍氢电池或镍镉电池充电器，非常适用于便携式电子仪器的紧凑设计。本文将在介绍 MAX713芯片的特点、功能的基础上

4、，给出典型开关模式充电电路的设计方法。关键词：MAX713；电压梯度；快速充电；涓流充电Intelligence quick chargerZhengHongyingPing yuan UniversityAbstract：The MAX713 fact-charge Nickel metal Hydride and Nickel batteries from a DC source at least 1.5v higher than the maximum battery Voltage .1 to 16 series cells can be charged at rates up to

5、4cA voltage-slope detecting analog-to-digital converter,timer and temperature window comparator determine charge completion.The MAX713 are powered by the DC source.They draw a maximum of 5uA from the battery when not charging. A low-side current-sense resistor allows the battery charge current to be

6、 regulated while still supplying power to the battery load .The MAX712 terminates fast charge by detecting zero slope while the MAX713 uses voltage-slope detection scheme.Both parts come in 16 pin DIP and so packages .An external power PNP transistor blocking diode ,three resistors and three capacit

7、ors are the only required external components .Key words： MAX713；voltage gradient；quick charge绪 论一.本课题的意义自蓄电池发明以来，已有一百多年了，目前广泛应用的有镍镉电池、镍氢电池、铅酸电池和锂离子电池。各种便携式电子设备，如笔记本电脑、移动电话、无绳电话、对讲机、摄像机、小型电机和测量仪器都要求电池轻、薄、短、小且容量大。为了满足人们日益增长的消费需求，世界各国都投入巨大的人力和财力开发新型电池及充电技术。为了满足各类电池快速充电的不同要求，世界各国都在研究智能快速充电技术。目前已研制出几十种各

8、类电池快速充电控制集成电路，利用这些集成电路很容易制作智能化快速充电器。二.本课题的研究范围密封镍镉电池效率高、循环寿命长、能量密度大、体积小、重量轻且不需要维护，因此广泛应用于笔记本电脑、掌上电脑、手持终端设备和网络移动电话、无绳电话、对讲机、小型电台等便携式消费产品。本设计要求对八节串联镍镉电池进行充电。电池标称电压为1.25V容量为5Ah。要求充电前具有自动放电功能。在对比了各大电子厂商生产的充电管理芯片的基础上，本设计选用了MAXIM公司的MAX713智能快速充电管理芯片。智能快速充电器利用MAX713智能快速充电管理芯片对8节串联镍镉电池进行充放电。每节电池标准称电压为1.25A。本

9、文对现在比较流行的镍镉、铅酸电池、锂离子电池、的发展充电方式、注意事项及基本参数进行了分析介绍。本文重点分析了MAXIM公司的MAX713智能快速充电管理芯片。对其功能特点、管脚定义及内部结构进行了翔实的介绍。在此基础上利用MAI713S设计出了可充放电的智能快速充电器。放电电流恒定在1.0A左右，放电终止电压为8V。对电池进行快速充电时充电电流恒定在1.5A左右。且具备自动充电终止功能。快速充电结束后，自动转入涓流充电状态，涓流充电恒定在0.2A左右。三.本课题解决的主要问题镍镉电池具有记忆效应，为了避免产生记忆效应镍镉电池充电前应将剩余电量全部放完，所以本设计具备自动放电功能。放电电流稳定

10、在1.0A左右。本设计要求充电器工作在大电流高功耗状态，而且镍镉电池在充电过程中产生气泡，聚集在极板两边，从而减小了极板的有效面积。充入全部电量所需时间增加。综上两点情况应使充电器工作在开关工作模式。一方面提高了充电器工作效率减小了功耗。另一方面选择合适的充放电脉冲宽度能保证极板恢复原来的晶体结构从而消除记忆效应。1充电电池与充电器1.1镍镉镍氢电池1899年，Waldmar Junger 在开口型镍镉蓄电池中，首先使用了镍极板，几乎与此同时，Thomas Edison 发明了用于电动车的镍铁电池.遗憾的是,由于当时这些碱性蓄电池的极板材料比其他 蓄电池的材料贵的多,因此实际应用受到了极大的限

11、制。后来，Junger的镍铬电池经过几次重要改进，性能明显改善。其中最重要的改进是在1932年，科学家在镍电池中开始使用了活性物质。他们将活性物质放入多孔的镍极板中，然后再将镍极板装入金属壳内。镍镉电池发展史上另一个重要的里程碑是1947年密封型镍镉电池研制成功。在这种电池中，化学反应产生的各种气体不用排出，可以在电池内部化合。密封镍铬电池的研制成功，使镍铬电池的应用范围大大增加.密封镍镉电池效率高.循环寿命长、体积小、重量轻、结构紧凑，并且不需要维护，因此在工业和消费品中得到了广泛应用。随着空间技术的发展，人们对电源的要求越来越高。70年代中期，美国研制成功了功率大、重量轻、寿命长、成本低的

12、镍氢电池，并且于1978年成功地应用在导航卫星上。镍氢电池与同体积镍铬电池相比，容量可提高一倍，而且没有重金属镉带来的问题。它的工作电压与镍镉电池完全相同，工作寿命也大体相当，但它具有良好的过充电和过放电性能。近年来，镍铬电池受到世界各国的重视，各种新技术层出不穷。镍氢电池刚问世时，要使用高压容器储存氢气，后来人们采用金属氢化物来储存氢气，从而制成低压甚至常压镍氢电池.1992年，日本三洋公司每月可生产200万只镍氢电池。目前国内已有20多个单位研制生产镍氢电池，国产地镍氢的综合性能已经达到国际先进水平。可以预言，不久的将来，镍氢电池将取代目前应用非常广泛的镍镉电池。1.1.1蓄电池参数蓄电池

13、的五个主要参数为：电池的容量、标称电压、内阻、放电终止电压和充电终止电压。电池的容量通常用Ah（安时）表示，Ah就是能在1A的电流下放电h。单元电池内活性物质的数量决定单元电池含有的电荷量，而活性物质的含量则由电池使用的材料和体积决定，因此，通常电池体积越大，容量越高。与电池容量相关的一个参数是蓄电池的充电电流。蓄电池的充电电流通常用充电速率C表示，C为蓄电池的额定容量。例如，用A电流对h电池充电，充电速率就是2C，同样地，用电流对500mAh电池充电，充电速率就是C。电池刚出厂是时，正负极之间的电势差称为电池的标称电压。标称电压由极板材料的电极电位和内部电解液的浓度决定。当环境温度，使用时间

14、和工作状态变化是，单元电池的输出电压略有变化，此外，电池的输出电压与电池的剩余电量也有一定的关系。单元镍氢电池的标称电压为1.25V。电池的内阻决定于极板的电阻和离子流的阻抗。在充放电过程中，极板的电阻是不变的，但是，离子流的阻抗将随电解液浓度的变化和带电离子的增减而变化。蓄电池充足电时极板上的活性物质已达到饱和状态，再继续充电，蓄电池的电压也不会上升，此时的电压称为充电终止电压。镍铬的电池的充电终止电压为1.751.8V，镍氢电池的充电终止电压为1.5V；放电终止电压是指蓄电池放电时允许的最低电压。如果电压低于放电终止电压后蓄电池继续放电，电池两端电压会迅速下降，形成深度放电，这样极板上形成

15、的生成物在正常充电时就不易恢复，从而影响电池的寿命。放电终止电压和放电率有关。镍镉电池的放电终止电压和放电速率有关，镍氢电池的放电中指电压一般规定为1V。1.1.2镍镉电池和镍氢电池的充电方式普通充电 镍镉电池的充电器可采用普通充电电路,电路结构简单,由变压器.二极管和电阻构成.对电池充满后仍继续充电时,对电池也不会产生坏的影响,这种充电器一般选用0.1Cm左右的电流值,充电时间为14到16小时,无绳电话机等的充电器采用这种电路.但镍氢电池的极板结构对过充电承受能力较弱,不能采用这种充电方式,但增设定时器即可.短时间充电 短时间充电器电路,充电电流比普通充电大若干倍,不能继续过充电状态,定时器

16、决定停止充电的时间.成本与充电时间处于普通充电与快速充电的中间.若由定时器设定与管理充电电路也可以适用于镍氢电池的充电.快速充电 由于快速充电的电流较大,为了使充电器小型轻量化,采用开关稳压器方式.最近快速充电的需求多样化,电路构成复杂化,为此,快速充电的控制部分采用微机.涓流充电 所谓涓流充电就是以微小电流对作为后备电源的电池自放电进行补偿的充电方式，对电池进行补偿充电同时，要注意不能过充电对于完全放尽电的电池到充满电状态的时间，高温用KR电池以0.020.05CmA电流充电时，其时间为3075小时，GB和电池以0.00330.033(推荐电流为0.01)充电时其时间45450小时,可仍以原

17、来的涓流继续进行充电. 和GP电池不适宜于涓流充电通常是快速充电结束时，多是以涓流进行补充充电，但是对于这类电池补充充电时间为24小时涓流充电器与普通充电器类似1.1.3设计注意事项长期放置 若对长期放置的镍袼电池进行充电，则多数情况下是充电初期的电压高而且不稳定采用-v方式时，由于这种影响而误检测出-v使充电停止。为此，在开始的35分钟不检测-v，增设死区时间。记忆效应 为了消除由于电池反复浅冲放电造成容量下降，采取深放电的方法，将其放电终止电压降为0.91.0V/节。若机内无深放电回路时，在充电器中增设0.2CmA 以上电流的放电回路。但放电电流较小时，对于1.05V/节以下低电压的电池，

18、若长时间放电会出现与电池长期放置产生同样的现象，应避免之。充电温度 对于镍镉和镍氢电池在温度较低时充电电压变高，充电器的输入功率必需有富余量。为此，发热较大，采用Dt/dt充电方式时，要在较短的时间内结束充电。另外，在温度较高时不能获取充电时相应比例的放电量，温度越高充电效率越低。对于镍氢电池使用温度超过高温范围时，则电池性能会变差，应避免之。过充电 对于电池即使以0.1mA电流连续充电，也不会对电池有坏的影响。但对于镍氢电池进行过充电，电池性能就会变差电池组 单节电池电压为1.2V，实际上多是将36节电池串联使用，即为电池组。配置时要有利于每节电池的散热。温敏元件 检测电池组的温度常采用温敏

19、元件，即热敏电阻等。温敏元件放置时对充电器的散热以及周围元件散热的影响要尽可能的小。1.2 铅酸电池1.2.1密封铅酸蓄电池铅酸蓄电池具有价格低廉、供电可靠、电压稳定等优点，因此广泛应用于国防、通信、铁路、交通、工农业生产等部门。但是普通铅酸蓄电池在使用过程中，需要经常加水、补酸，而且还会产生腐蚀性气体，污染环境，损伤人体和设备。近年来，许多先进国家已停止生产和销售普通铅酸蓄电池。 全密封免维护铅酸蓄电池具有密封好、无泄露、无污染等优点，能够保证人体和各种用电设备的安全，而且在整个寿命期间，无需任何维护，从而揭开了铅酸蓄电池发展历史新的一页。近年来，在国内外得到广泛应用。众所周知，通信设备一般

20、都采用免维护电池作备用电源，许多电子设备必须的不间断电源系统（UPS）也离不开免维护电池，在太阳能供电和风力发电系统中，免维护电池是非常重要的组成部分，此外在应急灯、矿灯、汽车、摩托车中，也越来越多地选用免维护电池。目前，由于充电技术不能适应免维护电池的特殊要求，严重影响电池的寿命。国内外多年来的实践证明，免维护电池浮充电压偏差5%，电池的浮充寿命将减少一半，国内外通信设备和UPS中的免维护电池很难达到规定的浮充寿命（12-16年），大量的免维护电池用几年后即报废，造成巨大的经济损失。在其他方面，由于充电方法不正确，免维护电池也很难达到规定的循环寿命。1.2.2小型铅蓄电池的充电方式设定电压与

21、充电终期电流 铅蓄电池的充电电压若变高，则电解液中水分进行电解而变成氧气和氢气，电解液减少，寿命缩短，因此，要采用限制电流的恒压充电器。作为便携式电源交替进行充放电，有使用的备用两种情况。对于铅蓄电池，由于改变恒压控制值，周期性充电与备用时的涓流充电和浮充充电可进行切换。这样，电极的氧气和氢气产生的过电压即使很高,也不会使水分解,原因是能量转变为充电的能量.。周期性充电与涓流充电和浮充充电用的设定电压,以及在该电压下进行充电的电流下降到最终的电流.若进行恒压充电,的电池在放电状态,其流出的电流是充电器相应能力的较大充电电流,但电流在充电状态,根据设定电压的选择可以控制充电终期电流,充电电流下降

22、。充电方式 充电方式分为使用时的周期性充电和备用时的涓流充电及浮充充电。而周期性充电又有普通充电、短时间充电、快速充电等方式。充电的设定电压越高，则大电流流动期间越长短时间就可使电池充满电。1）普通充电方式 普通充电器由降压变压器、整流二机管VD1、VD2稳压压电路等组成，稳压电路多采用三端集成稳压器。稳压值对于周期性充电为2.402.45V/节，但长时间连续充电，就会导致过充电，为此，考虑到充电时间，可进行手动控制。普通充电器的充电电流为0.10.25CA。2）短时间充电方式短时间充电的稳压值与普通充电相同，为2.402.45V/节，但节电电流较大，为0.250.5CA。短时间充电器中设有定

23、时器对充电进行控制，使其充电开始经过一定的时间停止充电，但也有未设定时器的电路。用定时器可防止极端的过充电，但要控制最佳的充电量相当困难，若重复进行周期性放电，过充电与欠充电状态的累计就会影响电池的寿命。3）快速充电方式 快许充电有个各种实用方式，由于在短时间结束充电，若充电初期的电流值较大，为0.51.5CA，同时电压较大，为2.452.50V/节，可采用在充电终期使充电电压下降，防止过充电的方法。 分段恒压方式是典型实例，第一阶段的电压较高，检测出充电电流下降的减下值转到第二阶段的电压充电，因此，也可进行短时间充电方式。1.2.3设计注意事项电池温度 电池温度升高，则充电电压下降，电池不易

24、进行充电，充电电流较难流动，结果使电池发热，造成充电电流增大的恶性循环，变成所谓的热溢出状态。为此，充电的设定电压要为负温度梯度（mV/，节），可防止高温时过充电。散热 为了使输出功率达到要求指标，采用多节电池组合使用时，若未考虑到每节电池的散热条件的差异，则温度高的电池寿命就会受到影响，自放电较多。长期放置（过放电）长期放置与过放电电池在充电初期电流难以流动，这时，在充电初期先要加高电压通电一段时间，时其达到良好的充电状态。充电时间 h以下的小容量蓄电池的大致目标（也可根据电池的特性决定）如下：小时充电时间时，流过的电流可为电池额定容量的1.5倍的电流；如采用的充电电流，则约1.5小时，可接

25、近100的充电。均衡充电 如仅是重复进行快速充电，则导致电池的容量下降，因此，需要适当进行比通常稍许有些过充电（2030）的均衡充电。小型充电中无均衡充电电路，因此，可加长充电时间，变为均衡充电。1.3锂电池进展各种便携式电子产品，如笔记本电脑、移动电话、无绳电话、对讲机、摄像机、军用夜视仪、激光测距仪、小型电台和便携式测量仪等，都要求电池轻、薄、短、小且容量大。为了满足这种要求，世界各国都投入巨大的人力和财力，开发新型电池。目前理想的蓄电池是锂电池，现在锂干电池在手表、计算器等领域已经占有稳定的市场，各种不同型式的锂干电池已经大批量生产。 早期的圆柱型金属锂蓄电池，阴极采用MnO2,阳极采用

26、金属锂。这种金属锂蓄电池的能量密度较高，但安全性能较差。金属锂蓄电池放电时，阳极的金属锂溶解解成锂离子，充电时锂离子还原成锂，在阳极析出。反复充放电时，金属锂反复溶解和析出，在阳极上将形成枝状结晶的金属锂。这种技术结晶容易刺破阳极和阴极之间的隔板，金属锂蓄电池内部将因局部短路而发生激烈反应，有可能造成电池爆炸。为了保证安全工作，近年来，金属锂蓄电池开始被锂离子电池取代。锂离子电池的阳极采用能吸藏锂离子的碳电极（锂碳化合物），放电时，锂变成离子，脱离电池阳极，到达电池阴极。锂离子在阳极和阴极之间移动，电极本身不发生变化。这是锂离子电池与金属锂蓄电池本质上的差别。1.3.1锂粒子的充电方式 锂离子

27、滇池的充电方式与铅蓄电池 一样，基本上采用限制电流的恒压充电方式。充电的恒压设定值随活性 物质的不同而异，如表。锂离子电池的容量与充电电压有关，充电电压越高，蓄积的电压越多，实际上电池的容量增大了。然而，充电电压增高，电解液进行分解，在负极就会吸出金属锂，为此，充电电压的公差要控制在正负百分之一以内。现在充电电流不能太大，因此，用快速充电方式在1小时内充满电较困难，可用定时器采用以下方式。总时间的控制方式 每次都以一定的时间进行充电，因此，不管放电状态的深浅程度如何都是以这种时间充电，单独用这种方式不能进行良好的充电。可以作为与其他充电控制备用的并用方式。考虑到充电电流的大小以及电池温度，总的

28、时间为310小时。电压检测+定时器方式 这种方式是达到设定电压后，经由定时器设定的时间停止充电，如图所示，这也是铅蓄电池使用的一般方法。定时器的设定时间为15小时，但对于无绳电话机那样放电量小进行重复充电的用途，不只是考虑定时器时间，还要考虑放电量的多少。定时器方式+电流检测 这种方式是达到设定电流后，经过由定时器设定时间停止充电，如图示。电压检测电流检测仅是检测的电压电流不同，其考虑与使用方法完全相同。电流检测方式 这是以恒流恒压充电，在恒压范围检测出较低的0.05cA的电流时停止充电的方式，不会发生过充电。1.3.2锂离子设计注意事项过充电 系统设计时最需要注意的问题是防止过充电，即锂离子

29、还原而金属锂析出。为此，电池组内设有保护电路，对充电器也要采取相应措施。保护电路 锂离子电池有过充电的安全性与过放电时的电池恶化问题，这要在电池与负载或与充电电器之间增设保护电路，当电池进入过充电或过放电状态时，电池脱离外部电路，对于2节以上串连的电池组，还需要对每节电池的电压进行监视。充电器 即使增设了保护电路对电池采取了安全措施，但还希望在充电器方设定上限电压值，当超出通常的充电电压范围电路无输出的双重保护。充电温度范围 在使用温度范围以外进行充电时，安全阀动作，失去了电池功能，因此，需要在电池上安装热敏电阻那样的温度传感器，监视电池的温度。避免大电流充电大电流充电时，金属锂要析出，因此，

30、即使在充电初期也必须以1CmA以下的电流充电。1.3.3锂离子电池的主要优点和缺点主要优点锂离子电池与镍镉和镍氢电池相比，有以下优点：1）工作电压高 通常单体锂离子电池的电压为3.6V，为镍镉和镍氢电池的三倍。单体电池即可为3V的逻辑电路供电。对于要求较高供电电压的电子设备，电池组所需串联电池数也可大大减少。2）体积小、重量轻、比能量高 通常锂离子电子的比能量可达镍镉电池的2倍以上，与同容量镍氢电池相比，体积可减小30，重量可降低50，有利于便携式电子设备小型轻量化。3）寿命长 锂离子电池采用炭阳极，在充放电过程中，炭阳极不会生成锂枝晶，从而可以避免电池因内部锂枝晶短路而埙坏。国外锂离子电池的

31、寿命可达1200次以上，远远高于各类电池。4）安全快速充电 锂离子电池与金属锂电池不同，它的阳极用特殊的碳电极代替金属锂电极，因此允许快速充电。采用1C充电速度，可在两小时内充足电，而且安全性能大大提高。5）允许温度范围宽 锂离子电池具有优良的高低温放电性能，可在20+60之间工作。高温放电性能优于其它各类电池。此外，锂离子电池还具有自放电电流小、无记忆效应和无环境污染等优点，综合性能优于铅酸、镍镉、镍氢和金属锂电池，被称为性能最好的电池。锂离子电池的应用，在世界各地引起巨大轰动。锂离子电池的主要缺点1)与干电池无互换性。锂离子电池虽然有电压高的好处，但也有很难和干电池互换的缺点。当蓄电池放完

32、电时，一般人立刻会想到用干电池取代，但由于二者电压的不同，不能直接代换。2)无法急速充电 锂离子电池无法像镍镉电池那样，用15分钟急速充电。锂离子电池的充电方法是：最初以恒定电流充电，最后则以恒定电压完成充电。现在各电池公司推崇的充电速率是1C，这样，充电时间约需2小时，第一个小时可充入电池额定容量的80%左右。3)内部阻抗高 因为锂离子电池的电解液为有机溶液，其锂离子电池的电解液为有机溶液，其电导率比镍镉电池或镍氢电池的水溶液电解液小的多，所以，锂离子电池的内部阻抗比镍镉电池或镍氢电池约大10倍。直径18mm、长50mm的单体电池的阻抗为90m.4)工作电压变化较大 电池放电到电池容量的80

33、时，镍镉电池的电压变化很小（约20），锂离子电池的电压变化很大（约40），对电池供电的设备来说，这是严重的缺点。但是由于锂离子电池放电电压变化较大，很容易据此检测大电池的剩余容量。5）放电速率较大时，容量下降较大 放电速率为0.5C时，锂离子电池和镍镉电池容量的减少量相当，但高放电速率大于1C时，锂离子电池的容量减少。2基本集成电路介绍2.1由运放组成的电压比较器LM358LM358系列由两个独立的、高增益、内部频率补偿运算放大器组成。它既在双电源下工作，也可在单电源下工作。LM358可用于转换放大器、直流增益部件和所有常规的运算放大器。2.1.1电路特点具有内部单位增益频率补偿；直流电压增益

34、大：100dB；宽的带宽（单位增益） （温度补偿的）：1MHz；电源电压范围宽；500Uva ，单电源3VCcd30Vcd，双电源正负1.5Vcd正负15Vcd；电源电流小；500ua，且基本上与电源无关（在+5v时1mw/运放）；低输入偏置电流（温度补偿的）na；低输入失调电压；2mv；低输入失调电流；5nv；封装；8引线to-5金属圆壳封装；（H后缀） 8引线塑料双列直插式封装（N后缀）2.1.2 LM358引出端排列图及功能说明图2.1 LM358的引出端功能图及排列说明2.1.3 LM358内部电路图图2.2 LM358内部电路图2.1.4 LM358典型特性曲线图2.3 LM358特

35、性曲线2.1.5由运放组成的电压比较器比较器电路是把模拟信号的放大电路和逻辑电平的变换电路。所以它是摸拟量与数字量的接口电路。所以它是模拟量与数字量的接口电路。主要用于电平比较。逻辑电平是多种的，如：TTL.ECL.HTL.NMOS.PMOS.CMOS 等等。为配合这些逻辑电平就要有多种电平转换电路。因此，由运放组成的比较器电路也是多种多样的。就比较器来说，有专门的继承电压比较器和有运放组成的电压比较器。但由运放组成的比较器有如下优点：与鉴别灵敏度有关的运放参数比较器的鉴别灵敏度，又叫分辨率，也叫转换精度。它实际上是表示能比较出模拟信号大小的最小输入信号幅值。小于这个值，比较器将不翻转了，不能

36、鉴别模拟信号的大小，比较器输出处于不定逻辑电平状态，不能做逻辑判别。1） 运放的输入偏置电流会降低比较器的鉴别灵敏度。即运放的输入偏置电流越大，比较器的鉴别灵敏度就会越低。2） 运放的输入电阻大的有利于提高比较器的鉴别灵敏度。3） 原则上说运放的放大倍数越大，比较器的鉴别灵敏度越高。一般来讲，做中等鉴别灵敏度时，运放的放大倍数在1000左右即可。但要注意，考虑到运放的稳定性，作比较器时，其工作频率不能用在幅-频特性的第二拐点以下，即使此时放大倍数足够大，也是不能用的。4） 输入失调电压和输入失调电流越小越好。输入失调电压VIO直接影响鉴别灵敏度，而输入失调电流通过输入端外接电阻也等效为附加的失

37、调电压。共模抑制比越大越好。因为共模抑制比减小时，会使输入失调电压加大，从而降低了鉴别灵敏度。响应速度对运放的要求 比较器的响应速度是表明输出信号对输入信号的响应时间。应有两种表征形式，一种是小信号输入响应时间；一种是大信号输入的电压转换速率。一般集成电压比较器是小信号响应时间，而运放给的是电压转换速率。即运放器作比较器时，不仅要有较大共模信号和大差动信号的能力，还要有一定的转换速率。 运算放大器差动输入级的动态范围，对单管约为52mV，复合管约为104mV，结型场效应管为1V左右。在这些范围内，运放器都是在线性区工作，可采用小信号响应特性来衡量运放做比较器的功能。当输入信号是大信号时，使输入

38、级一半饱和一半截止，放大通路被截断，这时就用对密勒电容充电特性，即用电压转换速率来衡量比较器的性能。在线性区内，大输入信号不小输入信号的响应时间要短，也就是说一定程度的过驱动，对提高比较器的转换速率是有益的。比较器正常工作应是输入小信号的响应特性，当有突然变化，产生大信号时，就要用电压转换速率来表征了，所以，选择运放时应考虑其电压转换速率的限制。运算放大器做比较器用，其输出在饱和状态是影响速度的。一般不工作在最大峰-峰输出电压下，而通过箝位电路使之在选择的逻辑电平上。在一定的转换速率下，对应不同的逻辑电平选用不同的最高工作频率，可充分利用运放的功率带宽的指标。但还要考虑灵敏度问题，一般运放在对

39、应功率带宽下的放大倍数已降得不能作比较器了。从充分利用转换特性的观点看，外补偿的运放比内补偿的运放更具灵活性。况且，作比较器用时，运放多是在开环状态下工作，不需外接补偿元件，其转换速率比闭环下的高。表2.1 几种运放的开环放大倍数、功率带宽及其功率带宽下的倍数表型 号开环放大倍数功率带宽（BWP）（KHZ）BWP下的放大倍数CF74120000010200CF11820000012010CF71530000010004000CF10120000050200CF725300000010020002.2三端集成稳压器LM78122.2.1：结构原理 现代电子设备的机内印刷板上电源大都采用集成稳压器

40、，它是将稳压电路中的各种元器件（三极管、二极管。电阻。电容等）集成化，同时做在一个硅片上，或者将不同芯片组装在一个管壳内而成为稳压集成电路。集成稳压器的基本构成，主要有基准电压、比较放大器、取样电路和调整电路、启动电路和保护电路等几部分组成。当输出电压变化时，取样电路取出部分输出电压进行比较，通过比较放大器将误差信号放大后，送到调整管基极，推动调整管推动调整电压，达到稳定输出 电压的目的。由于集成电路中采用失调小的差分放大器，以及采用多集电极管场效应管等，使得集成稳压器在结构上又有本身的特色。在串联型稳压电源中，流过调整管的电流基本等于输出的负载电流，当负载电流较大时，要求调整管有足够大的基机

41、电流。为了减小推动调整管的控制电流，可采用符合调整管。由于调整电路与功率有关，存在发热问题，而稳压器中基准电压和差分放大器（作比较器用）又易受温度变化定额影响，因此早期的集成稳压器常把调整管和取样电路把大功率调整管和其他控制电路分片封装在同一管壳内。随着集成电路工艺水平的不断提高，已能将大功率调整管集成在同一硅片上，制成大电流输出的单片集成稳压器。稳压电源精度的高低，往往与基准电压有直接关系，因为基准电压的飘移会被放大而成为输出电压的温度飘移，所以一个良好的基准电压不仅要求它所提供的电压不随输入电压和输出电流而变化，同时还要求它德的温度特性好。在稳压器中，由于大功率调整管与整个稳压电路集成在同

42、一基片上，调整管功耗的改变，将明显地影响基准电压的稳定性。为了减少其受温度影响，在集成电路设计中，除了将基准电压部分的元件置于远离功率管地方，并且在电路选择上，具有零温度系数的基准电压是确保集成稳压器的高精度等特性的必要条件。比较放大器的作用是把取样电压于基准电压加以比较，并将误差信号放大，送到调整管的基极，推动调整管工作。为了提高稳压电路性能，比较放大器应具有较高的增益和温度稳定性。为了减小输出电压温度漂移，在单片集成稳压器中常采用差分放大器，同时采用恒流源作动态负载来提高放大器的增益。采用恒流源动态负载的优点是，除了能在不必使用辅助电源的情况下获得比采用欧姆电阻高的多的电压增益外，还能充分发挥集成电路的长处；同时，用输入电压作放大器电源时，恒流源在输入于输出之间还能器隔离作用。单片式集成稳压器中，使用许多恒流源电路，如驱动基准 电压源的恒流源.比较放大器的恒流源，以及比较放大器负载的恒流源。这些恒流源电路并不能够自行导通，在启动时还要向这些恒流源注入基极电流的电路使其导通，以保证电路能够正常工作。常用的电路一种时用FET启动。由于集成稳压器的输