Để thu nhỏ kích thước cũng như chuẩn hóa các tham số của các bộ ổn áp một chiều kiểu bù tuyến tính người ta chế tạo chúng dưới dạng vi mạch, nhờ đó việt sử
dụng cũng dễ dàng hơn. Cục bộ IC ổn áp trên thực tế cũng bao gồm các phần chính là bộ tạo điện áp chuẩn, bộ khuếch đại tín hiệu sai lệch, tranzito điều chỉnh, bộ hạn chế dòng (trong phần lớn các ổn áp đều cố bộ hạn chế dòng).
Các IC ổn áp thường bảo đảm dòng ra khoảng từ 100mA đến 1A điện áp tới 50V, công suất tiêu tán khoảng 500 - 800 mw Hiện nay người ta cũng chế tạo các IC
ổn
áp cho dòng tới 10A, điện áp từ 2-50V. Các loại IC ổn áp điển hình thường dùng là: LM105, LM309, mA723, LM323, LM345, LM350, LM337, LM338, Seri 78Hxx…
Tùy thuộc vào yêu cầu về các tham số kỹ thuật nhưđiện áp ra, dòng ra, hệ sốổn
định điện áp, khả năng điều khiền điện áp ra, dải nhiệt độ làm việc, nguồn cung cấp,
độ ổn định theo thời gian v.v... Mà người ta chế tạo ra nhiều loại (có cấu trúc mạch bên trong) khác nhau, với 3 hoặc 4 chân ra giúp cho việc sử dụng nó hết sức thuận tiện.
a - Loại IC ồn áp 3 chân nối (h.2.151 (đầu ra, đầu vào và đất). Loại này thường cho ra một điện áp cốđịnh. Đại diện cho loại này là Seri 7800 hay 7900. Điện áp ra được chỉ
bằng 2 số cuối cùng của kí hiệu. Ví dụ 7805 (ổn áp 5v) ; 7812 (+ 12V) ; 7815 (+ 15V) ; 7818 (+ 18V) ; 7824 (+ 24V).
Tụ điện C = 0,1 mF để cải thiện quá trình quá độ và giữ cho điện trở ra của mạch đủ
Hình 2.151: Sơđồ nguồn ổn áp dùng IC loại 7805 (họ IC78xx)
Seri 79xx tương tự như Seri 78xx nhưng cho điện áp ra âm.
b - Loại IC ổn áp bốn chân nối:
(h. 2.152): Loại này có thêm một đầu ra dùng đểđiều chỉnh (đầu Y).
Loại lc ổn áp này thường dùng trong những trường hợp yêu cầu điện áp đầu ra có thể thay đổi được, hoặc cần tinh chỉnh cho thật chính xác.
Hình 2.152: Sơđồ nguồn ồn áp 4 chân nối (loại ,mA 78G) c - Loại IC ổn áp 3 chân nối ra có điều chỉnh (h. 2.153)
Hình 2.153a: IC ổn áp có điều chỉnh
Loại này cần dùng khi điện áp ra có thể điều chỉnh được. Loại IC này thí dụ
như
LM 317 không có chân nối đất, mà thay vào đố là chân Y. Nhờ có phân áp R1, R2.Dòng ra tại đầu Adj rất nhỏ (50 – 100mA). Điện áp trên R1 là 1,25V tức là dòng qua R1 là 5mA. Điện áp ra có thểđiều chỉnh trong khoảng
V R R 1 1.25 U 1 2 ra = ççèæ + ÷÷øö (2-281)
(Ở đây mức điện áp chuẩn Uch = 1.25V là do 1 ống ổn áp kiểu nguồn gương dòng điện tạo ra, nằm bên trong cấu trúc của LM317 có dạng tương tự như LM113)
Trong trường hợp cụ thể này điện áp ra cố thể điều chỉnh trong phạm vi từ 1,25V
đến 25V.
d – Để tăng dòng tải ở đầu ra người ta có thể mắc thêm tranzito điều chỉnh phối hợp với IC ổn áp (h.2.154a) hoặc nâng cao điện áp đầu ra bằng cách đấu thêm Đz
(h.2.154b) khì đó :
Ura = Uổn + U2
Hình 2.154: IC ổn áp dùng thêm tranzito bổ trợđể tăng dòng sử dụng (a) hay dùng điôt zener để nâng mức Ura (b)
e - Cấu trúc điển hình bên trong của IC ồn áp được cho trên hình 2.155 (loại mA7800, mA 78G).
· Với loại cấu trúc 3 chân ra (không có chân số 4) các điện trở hồi tiếp R1, R2 được chế tạo ngay bên trong vỏ IC (mA7800). Còn với loại có cấu trúc 4 chân, cực bazơ của T2 được để ngỏ để đưa ra đấu R1, R2 từ ngoài, khi đó có thể chọn (hoặc
điều chỉnh) mức điện áp ra lấy tạii chân 2 :' ÷÷ ø ö çç è æ + = 1 2 ch ra R R 1 U U (2-282) · Để chống hiện tượng quá tảii (ngắn mạch tải hay tăng quá mức điện áp vào) người ta đưa vào các khâu mạch bảo vệ quá áp (dùng R5 ĐZ2) và bảo vệ quá dòng (dùng R3, R4) kết hợp với tranzito T3.
Hình 2.155 : Sơđồ cấu trúc điển hình IC ổn áp
Dòng cực bazơ của Cặp tranzito điều chỉnh Darìingtơn T’4 T4 được duy trì không vượt quá giới hạn IBmax (cỡ vàì mA) nhờ tác dụng phân dòng của T3 lúc quá áp hay quá dòng. Từđó dòng điện lối ra : Ira £ Iramax = b’b4.Imax
· Bình thường T3 ở trạng thái khóa nhờ việc chọn R3 R4 thích hợp. Khi sụt áp trên R3 tăng lên do quá dòng đạt tới giá trị UR3 ³ 0,6v, T3 chuyển sang mở, ngăn ngừa sự gia tăng tiếp tục của dòng I’B4.Từđó mức hạn chế dòng ra xác định bởi :
3ramax R ramax R
0.6V
I = (2 - 283) (chú ý rằng mức hạn dòng này chỉ thích hợp khi Ura nhỏ, còn khi Ura lớn nó sẽ giảm đi do ảnh hưởng của R4 R5)
· Công suất nhiệt tiêu tán cực đại trên T’
4 T4 xác định từ hệ thức
( - - ¯)
= ramax vào ra
t I U U
P
Vì những nguyên nhân không mong muôn, mạch ra bị chập ( Ura »0) Ira - hay điện áp lối vào tăng quá cao đều dẫn tới khả năng bị quá nhiệt gây hư hỏng cho T’4 T4. Mạch dùng ĐZ2 và R5 có tác dụng bảo vệ T4 khỏi các nguyên nhân này.
- Nếu Uvào - Ura < Uz (Uz là giá trị điện áp đánh thủng Zener của ĐZ2), sẽ không có dòng qua R5 và chỉ mạch hạn chế R3R4T3 hoạt động lúc quá dòng.
- Nếu Uvào - Ura ³ Uz nhánh ĐZ2, R5 dẫn dòng, qua phân áp R4.T5đặt 1 điện áp dương lên T3 làm nó mở ngay cả khi dòng trên R3 chưa đạt tới trị Iramax (và nhờ đó làm giảm dòng ra kể cả khi điều kiện Ira ³ Iramax không thỏa mãn).