采用ICL8211和ICL8212的電源電路

摘要：ICL8211和ICL8212是美國(guó)intersil(harris)公司新近推出的微功耗雙極性單片集成電路，主要用于精密電壓的產(chǎn)生和檢測(cè)以及低壓差、低輸出電壓的應(yīng)用場(chǎng)合，是新一基準(zhǔn)電壓源。文中介紹了這兩種器件的基本特點(diǎn)和幾種典型的應(yīng)用電路。

關(guān)鍵詞：基準(zhǔn)電壓源 回差 閥值 低輸出電壓 ICL8211 ICL8212

1 概述

ICL8211/21212是新一代基準(zhǔn)電壓源，可用于恒壓源、恒流源、輸入輸出低壓差、低輸出電壓及輸出電壓可調(diào)的應(yīng)用場(chǎng)合。使用靈活方便，精度高（10 -6）。

圖1是ICL8211/8212是引腳排列圖，圖2和圖3分別是ICL8211/8212是功能圖。

當(dāng)加至ICL8211預(yù)置門限輸入端的電壓低于1.15V時(shí)，它具有7mA的輸出限流功能。而在輸入到ICL8212預(yù)置端的電壓大于1.15V時(shí)，ICL8212為一飽和晶體管輸出而無(wú)限流功能。無(wú)論是ICL8211還是ICL8212，當(dāng)它們的預(yù)置輸入端的電壓大于還是ICL8212，當(dāng)它們的預(yù)置輸入端的電壓大于1.15V時(shí)，其輸出級(jí)均飽和，并都具有可控低電流回差的能力。

ICL8211/8212可用作各種電壓檢測(cè)、電源故障檢測(cè)、穩(wěn)壓器、可編程基準(zhǔn)電壓和恒流源等應(yīng)用場(chǎng)合。下面我們主要介紹I-CL8211/8212在各種電源電路中的應(yīng)用。ICL8211/8212的主要優(yōu)點(diǎn)是主要優(yōu)點(diǎn)是可使電源在很低的電壓和電流下工作。同時(shí)，由于IC臘211/8212的獨(dú)特特性可使得它們?cè)谠S多輔助電路，如電流源、過(guò)壓保護(hù)、可編程基準(zhǔn)電壓源和電流故障保護(hù)中得到廣泛的應(yīng)用。

2 應(yīng)用電路

2.1 正極性輸出穩(wěn)壓電源

利用ICL8211/8212可以設(shè)計(jì)一個(gè)低電壓輸入、低壓差輸出的穩(wěn)定電流。這在低功耗電路極的低輸入輸出電壓的應(yīng)用場(chǎng)合特別有用。采用PNP擴(kuò)展輸入的正極笥輸出穩(wěn)壓電流電流如圖4所示，圖中ICL8211用來(lái)提供基準(zhǔn)參考電壓，采用Q1作為輸出擴(kuò)展。電阻R1決定ICL8211的輸出電流，C1、C2用于使電流穩(wěn)定工作，并可起到抑制輸入到輸出的瞬態(tài)變化的作用。R2、R3決定輸出電壓VOUT。

VOUT=1.15（R2+R3）/R3

另外，R2、R3還用于為Q1提供一個(gè)較小的維持電流，以確保電路穩(wěn)定工作。當(dāng)要求輸出電壓可調(diào)時(shí)，可選擇R2或R3為可變電阻。當(dāng)R2為可變時(shí)，輸出電壓與R2的轉(zhuǎn)動(dòng)角度成線性變化。但是當(dāng)R2開(kāi)路時(shí)，輸出電壓將上升。所以，一般以R3為可調(diào)，這樣可使電路輸出不致于由于R3斷開(kāi)而使輸出電壓上升，從而起到保護(hù)作用。

Q1的選擇取決于輸出的需要。選擇適當(dāng)?shù)腝1可以輸出50mA電流，并使輸入與輸出間的壓降為0.5V，如果要使輸出電流更大，Q1可采用復(fù)合管，但電流的輸入與輸出電壓差將增加。

需注意的是，電路中的Q1具有反相作用，所以使用時(shí)，應(yīng)使用ICL8211的同相輸出端，以確保電路的負(fù)反饋。

需要指出的是，也可以采用場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)擴(kuò)展輸入電壓范圍，而這時(shí)應(yīng)使效應(yīng)管的夾斷電壓值低于輸出電壓，以便于ICL8212能在空載時(shí)使它的Q1柵極電壓足夠低，從而確保電路關(guān)斷。

電路的時(shí)間常數(shù)主要取決于R1和C1。這個(gè)時(shí)間常數(shù)值應(yīng)足夠小，以保證電路的瞬態(tài)響應(yīng)特性和電路的工作穩(wěn)定性。電容C2的取值與輸出電壓保持時(shí)間有關(guān)。然而由于ICL8212的寬頻帶和場(chǎng)效應(yīng)管的快速特性，因此以上限制并非十分嚴(yán)格。

當(dāng)電路的輸出電流要求很大時(shí)，可采用雙極性晶體管進(jìn)一步擴(kuò)展輸出電流。當(dāng)使用中即需要擴(kuò)展輸入電壓范圍又需降低輸入與輸出壓差時(shí)，可采用圖5所示電路。

在圖5中，工作在共基極狀態(tài)的Q1用來(lái)緩沖由于輸入電壓變化時(shí)ICL8211輸出的影響，R1、D1用以保護(hù)ICL8211。注意：圖5電路中的ICL8211不能由穩(wěn)壓后的電壓供電。否則，電路將無(wú)法自啟動(dòng)。R2、R3、R4、C1和C2的選擇同圖4.D1的工作電壓值需等于或稍大于電壓值。R1為ICL8211提供工作電流。啟動(dòng)電路的另一種變通是用R5和D2取代D1.在這種情況下，R1、R5的選擇原理是一旦電源穩(wěn)定工作后，ICL8211通過(guò)D2供電。

2.2 負(fù)極性輸出穩(wěn)壓器

按圖6所示電路可以很方便地構(gòu)成一個(gè)負(fù)輸出電壓的穩(wěn)壓電路。當(dāng)然這時(shí)的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)選用P溝道型。當(dāng)需要進(jìn)一步擴(kuò)展輸出電流時(shí)，可再加一只NPN型的擴(kuò)流三極管Q2.然而由于NPN晶體管的電荷存儲(chǔ)效應(yīng)將降低環(huán)路帶寬。所以應(yīng)加大R2或C1以保證電路工作的穩(wěn)定性。注意：圖6中使用的是I-CL8211而不是ICL8212，因?yàn)槭褂肐CL8211可確保反饋信號(hào)極性正確，保證電路工作在負(fù)反饋狀態(tài)。

2.3 可編程電流源

圖7為采用ICL8211設(shè)計(jì)的可編程電流源電路。主要用于在電流設(shè)計(jì)中為差分放大器提供射極電流。其輸出電流可由下式?jīng)Q定：

I0=25μA+VBE/R1+1.15/R2(1+β)

式中β表示Q1的放大倍數(shù)，VBE表示發(fā)射結(jié)電壓。這個(gè)電流值和實(shí)際值的偏差是由于β值隨Q1集電極電壓變化造成的。在2V～30V的工作電壓范圍內(nèi)，該電路的可編程電流范圍為300μA～50mA。在一些高穩(wěn)定的應(yīng)用場(chǎng)合，可用這個(gè)恒流源為穩(wěn)壓管提供供電電流。由于ICL8212中沒(méi)有補(bǔ)償，因而用C1來(lái)確何電路穩(wěn)定工作，并可在供電電壓發(fā)生變化或瞬變期間保證輸出電流的恒定。