LM78XX内部结构
LM78××系列三端稳压器的输出为固定电压值，根据封装不同，输出电流最大可达1A或3A，通常改善输出阻抗两个数量级，并且降低静态电流的同时实现限流功能，以限制峰值输出电流在安全值范围内。当内部功耗超出散热范围时，热关断电路启动，防止芯片过热而损坏。LM78××系列稳压器广泛应用于测试系统、仪器仪表、音响和其他固态电子设备中。
内部结构图
原理分析：
启动电路由电阻R4、R5、R6，稳压管D1，晶体管Q12、Q13组成。当电路接通电源时输入电压V（IN）使得电阻R4和稳压二极管D1支路流过电流，此时D1稳压值为7，从而使晶体管Q12导通，约为1mA的恒定电流流过电阻R5、R6、R7；此时电流注入Q13，使得Q13导通，从而电流流过Q1、Q7和R1支路；Q13集电极电流流过Q9、Q8镜像电流源，使其工作正常；待整个电路工作正常后，Q13截止，启动电路与基准电路的联系被切断。
误差放大器为共射放大器，由Q3、Q和Q9构成，为提高误差放大器输入阻抗，Q3、Q4接成达林顿形式，为增大误差放大器电压增益，使用Q8和Q9构成电流源作为集电极有源负载，接成达林顿结构的Q16和Q17为调整元器件，输入阻抗很高，由误差放大器Q4的集电极输出驱动，以提高放大器增益。
基准电压源电路由R1、R2、R3、R1、Q1、Q2、Q3和Q4、Q5、Q6、Q7、 R15构成，属于带间隙式基准电压源。
采样电阻由R19和R20构成，输出电压变化量与基准电压比较后送入误差放大器Q3、Q4的基极。由于Q3、Q4本身E、B极PN结电压为基准电压组成部分，所以误差放大器工作时温度稳定性良好。假设由于负载变化引起输出电压增加，其变化量由电阻R19和R20采样输出电压后反馈到误差放大器Q3的基极使其电位提高，从而Q3和Q4的集电极电流提高，其集电极电位下降，即调整管基极电位下降，输出管压差变大，输出电压降低，抵消原来输出电压增大的变化，使得输出电压保持稳定。
过电流保护由R11和Q15完成，R11串联在调整管Q17的发射极和输出端之间，当输出电流超过额定值时，即R11压降超过0.7V时，Q15导通，使得Q16的基极电位降低，从而限制输出电流。
R13、D2、R12和Q15组成调整管安全工作区保护电路，容许工作电流下的Q17的基极一发射极压差限制在一定范围内，约7V，超过该电压范围时，R13、 D2支路将有电流流过，其中一部分注入Q15基极使其工作，从而限制Q17输出电流；Q17集电极一发射极压差越大，Q15基极注入电流越大，Q17集电极电流就减小得越多，使Q17的工作电压、电流均保持在安全工作区内。
R7和Q14组成过热保护电路，R7为正温度系数扩散电阻，晶体管Q14的E、 B结电压具有负温度特性，Q14集电极与Q16基极相连接。温度较低时，R7上的压降不足以激励Q14导通，对输出调整管无影响。当芯片温度达到临界值时，R7压降升高，Q14导通，使得Q14集电极电位降低，从而减小Q16、Q17输出电流，减小芯片功耗，降低芯片温度，实现过热保护。
封装成模块，进行性能测试：
应用一：LM7815固定电压输出稳压电路：
三端稳压器LM7815C固定电压输出稳压电路仿真原理图如图2.9所示，输入电压为含有直流偏置的正弦波，输出端采用10μF电解电容和0.1F薄膜电容并联进行滤波，以保证输出电压的瞬态响应和高频低阻特性。
应用二：LM7815调节输出稳压电路
LM7815调节输出稳压电路仿真原理图如图2.11所示，输入电压为直流与交流叠加，稳压器的GND端与输入电压低端连接稳压管，输出端并联10μF电解电容和0.1μF薄膜电容及30Ω负载电阻。
图上V（IN2）为输入电压波形，纹波峰峰值为2V；图下V（OUT2）为输出电压波形，直流17.2V、纹波峰峰值约为5mV。利用上述电路，通过三端稳压器和稳压管组合实现输出电压调节，使稳压器应用更加广泛，改变稳压管的稳压值可以获取任意想要获得的电压值，一般应用于输出电流小于1A的场合。
应用三：LM7815输入扩压电路
由晶体管和稳压器构成的LM7815输入扩压电路仿真原理图如图所示，输入电压为直流与交流叠加，稳压器输入端通过晶体管和稳压管调节，输出端并联10μF电解电容和0.1μF薄膜电容及30负载电阻。节点IN3C处电压由稳压管D2稳压值决定，V（IN3C）=V（IN3）-BV-0.7，节点IN3和IN3C之间电压差值由晶体管Q1承担，输入电流通过Q1，所以Q1功耗比较大，务必合理计算其功耗并且进行散热处理。如果输入电压更高，可采用多级稳压管和晶体管进行串联使用，该设计适用于输入电压高、输出电流小的恒压源产品。
应用四：LM7815输出扩流电路
由晶体管和稳压器构成的LM7815输出扩流电路如图所示，输入电压为直流与交流叠加，然后通过采样电阻和功率晶体管构成扩流电路，当电阻R7两端电压高于Q2的Vbe时Q2导通，假设Vbe为0.9V,IREG为Q2开始工作时的电流值，当电流小于IREG时Q2不工作，输出电流由三端稳压器LM7815C提供；当电流大于IREG时 Q2开始工作，此时三端稳压器LM7815C近似工作于恒流状态，电流为IREG，大于IREG的电流由Q2提供；利用该电路实现输出扩流从而提高输出功率；稳压电路输出端并联10μF电解电容和0.1μF薄膜电容及7.5Ω负载电阻即输出电流2A。
输入、输出电压仿真测试波形如图所示；电流波形如图中的-I（R6）所示，当负载电阻为7.5时负载电流约为2A。三端稳压器输出电流约为0.5A，与设定值一致，即图中的I（U6：IN）；晶体管Q2输出电流约为1.5A，为图2.17的IE（Q2）。通过三端稳压器和晶体管组合可以提高输出电流和功率，使稳压器应用更加广泛。
应用五：输出扩流和限流稳压电路
晶体管和稳压器构成的输出扩流、限流稳压电路仿真原理图如图所示。输入电压为直流与交流叠加，然后通过采样电阻和功率晶体管构成扩流和限流电路。当电阻R9两端电压高于Q4的Vbe电压时Q4开始工作，实现扩流功能。当电阻Rsc两端电压高于Q5的Vbe电压时Q5导通，从而限制Q4的Vbe电压值，使得经过Q4的电流与设置值一致。LM7815C最大输出电流为2A，由芯片内部设置。假设Q5导通时Vbe电压为0.8V,Isc为流过Q4的最大电流，则采样电阻Rsc阻值为0.8/Isc。轻载时只有三端稳压器工作当负载进一步增加时Q4开始参与工作，但是Q4最大电流为Isc设置值；稳压器最大输出电流为2A，当Isc为1A时电路最大输出电流约为3A。
图中上面IE（Q4）为Q4电流波形，可以近似认为其幅值为1A，与设置值一致；下面V（OUT5）为输出电压波形，可以近似认为其幅值为3.1V，负载电阻为1，所以输出电流近似为3A。
负载变化时电路上图为仿真波形：上面V（OUT5）为输出电压波形，当负载电阻小于5Ω，即负载电流大于3A时输出限流，输出电压为3R。随着负载变轻输出电压升高，当负载电流小于3A时，输出电压恒为15V；IE（Q4）为Q4电流波形，输出限流时Q4电流近似为设置值Isc=1A；I（U7：IN）为LM7815电流波形，当输出电压升高时三端稳压器输入和输出电压差减小，使其最大输出电流增大，所以出现驼峰形式。利用该电路既可实现扩流功能又能实现过电流保护，电路中的各电阻值需要根据电流分配计算，并考虑功率降额，避免电阻因功耗过大而损坏。
最后提供了pspice仿真文件，供大家一起仿真学习，谢谢你的观看~