原標題：uA723構成的擴流型穩壓電路

uA723是一款經典的高性能集成穩壓器，由德州儀器（TI）推出，廣泛應用于線性穩壓電源設計中。其核心優勢在于高精度、寬輸入電壓范圍（最高40V）和可擴展輸出電流能力。通過外接功率晶體管（如NPN達林頓管或NMOS管），可構建擴流型穩壓電路，滿足大電流（數安培至數十安培）輸出需求。以下是詳細解析：

一、uA723內部結構與功能

uA723內部集成了關鍵穩壓模塊，包括：

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

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

3. 調整管接口：內置NPN晶體管（最大集電極電流150mA），需外接功率管擴展電流。

4. 保護電路：包括過流保護（通過電流限制引腳）、過熱關斷和短路保護。

二、擴流型穩壓電路原理

擴流的核心是通過外接功率管分擔uA723內部調整管的電流，實現大電流輸出。典型電路分為正穩壓和負穩壓兩種拓撲：

1. 正穩壓擴流電路

• 結構：

• uA723的V+接輸入電壓（如24V），V-接地。

• 輸出端（Vout）通過外接NPN達林頓管（如TIP142）連接負載。

• 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）監測輸出電流。

• 原理：

• 穩壓過程：當輸出電壓升高時，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，形成負反饋閉環。

• 擴流機制：uA723內部調整管僅提供基極驅動電流（毫安級），主電流由外接功率管承載，實現大電流輸出。

• 特點：

• 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. 負穩壓擴流電路

• 結構：

• uA723的V+接地，V-接負輸入電壓（如-24V）。

• 輸出端（Vout）通過外接PNP達林頓管（如TIP147）連接負負載。

• 反饋電阻分壓后接入誤差放大器反相端（需注意極性）。

• 原理：

• 穩壓過程與正穩壓類似，但功率管導通方向相反，輸出負電壓。

• 特點：

• 適用于需要負電源的場景（如運算放大器雙電源供電）。

三、關鍵元件選型與設計要點

1. 外接功率管選型

• NPN達林頓管（正穩壓）：

• 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）：根據負載需求選擇（如5A負載選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達林頓管（負穩壓）：

• 參數選擇與NPN管類似，但需注意極性。

2. 電流限制設計

• 采樣電阻（Rsense）：

• 阻值計算：Rsense = 0.6V / Ilim（uA723內部比較器閾值為0.6V）。

• 例如：限制輸出電流為3A時，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。

• 過流保護優化：

• 在Rsense兩端并聯小電容（如0.1μF）濾除高頻噪聲，防止誤觸發。

3. 反饋網絡設計

• 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，選R1 = 10kΩ，R2 = 1.8kΩ（1 + 10/1.8 ≈ 6.56，1.9V × 6.56 ≈ 12.5V）。

• 精度要求高時，選0.1%精度金屬膜電阻。

4. 補償與穩定性

• 輸出電容（Cout）：

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

• 補償網絡：

• 在uA723的補償引腳（Comp）與地之間接電容（如10μF），調整閉環響應速度，防止振蕩。

四、應用場景與優化方向

1. 實驗室電源：

• 優化點：增加數字電壓表/電流表顯示，通過電位器調節輸出電壓。

• 典型電路：uA723 + TIP142 + 數字顯示模塊。

2. 工業控制電源：

• 優化點：加強散熱設計（如功率管加散熱片），提高可靠性。

• 典型電路：uA723 + MJ15003（20A管子） + 過流保護復位按鈕。

3. 音頻放大器電源：

• 優化點：降低輸出噪聲（在反饋網絡中加RC濾波），提高信噪比。

• 典型電路：uA723 + TIP147（負電源） + 線性穩壓后級濾波。

五、總結

uA723構成的擴流型穩壓電路通過外接功率管實現了大電流輸出，其設計核心包括：

1. 功率管選型（耐壓、電流、飽和壓降）。

2. 電流限制保護（采樣電阻計算與濾波）。

3. 反饋網絡精度（分壓電阻匹配）。

4. 穩定性補償（輸出電容與補償網絡）。

典型參數示例：

• 輸入電壓：18V~36V

• 輸出電壓：5V~30V可調

• 最大輸出電流：8A（外接TIP142）

• 效率：75%~85%（取決于輸出電壓與電流）

通過合理設計，uA723擴流電路可滿足從實驗室設備到工業電源的多樣化需求，兼顧精度與成本優勢。