用LM317制作简单可调稳压器

　　一、LM317 简介

　　LM317是应用最为广泛的电源集成电路之一，它不仅具有固定式三端稳压电路的最简单形式，又具备输出电压可调的特点。此外，还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。其主要性能参数如下。

　　输出电压：1.25-37V DC；输出电流：5mA-1.5A；芯片内部具有过热、过流、短路保护电路；最大输入-输出电压差：40V DC，最小输入-输出电压差：3V DC；使用环境温度：-10-+85℃ 。

　　图1给出了几种常用（不同封装形式）的LM317的外形及引脚排列图。

　　

　　由于输出端（2脚）与调节输入端（3脚）之间的电压保持在1.25V，调整接在输出端与地之间的分压电阻R1和R2来改变ADJ端的电位，可以达到调节输出电压的目的，如图2所示，原理如下：

　　R1两端的1.25V恒定电压产生的恒定电流流过R1和R2，在R2上产生的电压加到ADJ端。此时，输出电压Vo取决于R1和R2的比值，当R2阻值增大时，输出电压升高，即：

　　Vo=1.25［（R1+R2）/R2］。

　　

　　二、基于LM317简单的0V～3V可调稳压器

　　多数工程师都知道：他们可以 使用某种廉价的三端子可调稳压器，比如Fairchild Semiconductor公司的LM317，把它作为仅提供某个必要电压值（如36V或3V）的可调稳压器。但是，如果不采用其它方法，那么该值无法低于1.25V。这些器件的内部参考电压为1.25V，并且如果不使用电位偏置，那么它们的输出电压也无法低于该值。解决这个问题的一个办法是使用基于两只二极管的参考电压源（参考文献2）。该方法适合于1.2V~15V，或电压更高的稳压器，但它不适合于超低压固定稳压器或可调稳压器。它采用的两只1N4001二极管不提供必要的1.2V电位偏置，并且具有额外的约为2.5 mV/K的温度不稳定性（参考文献3）。因此，输出电压的额外温度漂移约为100 mV；如果把温度调至20℃（典型室内情况），则它大于1.5V输出电压的6%，等于1V输出电压的10%。可用Fairchild Semiconductor公司的LM185或Analog Devices公司的AD589可调电压参考IC来解决这些问题。但这些器件很贵，而且在本情形中，它们不仅需要额外的调零，还需要匹配。对于LM185和AD589，位于各自参考电压的这些调整分别为1.215V~1.255V和1.2V~1.25V。请注意：LM317的参考电压为1.2V~1.3V。

　　

　　图1描绘了一种应用简单的0V~3V可调稳压器的低成本方法。利用简单的温度稳定型恒流源来实施必要的电位偏置（参考文献4）。用以下方程计算该电流源：I=（VF-VEBO）/（R5+R6），其中VF是D1的正向电压，约为2V；VEBO是Q1的射极-基极电压，约为0.68V。电流约为1.32V/（R5+R6）。恒流源在电阻器R3上产生的偏置电压约为-1.25V。利用电阻器R6实施调零，它能改变恒流源的电流。电阻器R5保护晶体管Q1。可把D1用作指示灯。可利用电阻器R2调整输出电压。输出电压计算方法如下：VOUT=VREF（1+R2/R1）-VR3，其中VREF是IC1的参考电压，VR3是电阻器R3的补偿电压。应该使该电压等于参考电压，来实现其补偿作用。在本情形中，VOUT=VREF（R2/R1）。R2的值为1.2 kΩ时，该电路用作输出电压为1.56V的典型电池的等价物，用于开发项目。

　　讲解：

　　经仿真，电路可行。调整R6使图中Q1的集电极电位为0。

　　R1是按Vin为5-10V设计的。

　　Q1类型要求不高。

　　仿真电路如下（用Multisim9或10）：

　　

　　以下是二个帮助理解的电路，分别是负电源NPN单管放大电路和恒流发光电路（利用发光二极管正向压降为定值约2V，减去0.7仍为定值，使Ie恒定，从而Ic恒定，电路中R为1/4W电阻）

　　

　　

　　该文的创新在用负电源工作的恒流单管放大电路产生了一个“-1.25V”的电压，抵消LM317的1.25V参考电压。

　　仿真电路及结果：

　　

　　

　　三、1.25-37V可调电源

　　原理图见图3。改变R1和R2的比值可使输出电压在1.25-37V之间连续可变。

　　

　　V1和V2的作用是：当输出短路时，C2上的电压被V2泄放掉，从而达到反偏保护的目的。此外，当输入短路时，C3等元件上储存的电压会通过V1泄放，用于防止内部调整管反偏。C2用以提高IC的纹波抑制能力。C3用以改善IC的瞬态响应。C1用于输入整流滤波。在大电流输出时，IC会因温升过高而截止，必须加适当面积的散热器。R2应选用线性的电位器。

　　四、1.25-120V维修、实验电源

　　原理图见图4。电路由四块LM317组成，四组输出电势只通过R2进行调节。调节R2，IC4的输出电势在1.25-30V之间连续可变，同时，与之串联的IC1-IC3的输出电势也随之改变，从而得到1.25-120V间的四组直流稳定电压。

　　

　　五、慢启动15V电源

　　原理图见图5。输出电压Vout通过R1、V1对C2充电。

　　

　　开始时V1饱和导通，Vout最低（约1.5V）。随着C2上的电压升高，V1逐渐退出饱和并趋于截止，Vout逐渐升高至额定电压。改变R1、C2的常数可改变软启动的时间。D1用于关机后使C2上的电荷快速泄放。改变R2的值，可调整输出电压Vout的值，图示参数输出电压为15V。图中V1可用9012替换。

　　六、TTL电平控制的5V电源

　　原理图见图6。当外来的TTL控制信号使V1截止时，输出电压为5V。同样，改变R2使的值可获得不同的电压输出。V1可用9013等NPN管替换。

　　

　　七、1.16-13.3V可调直流稳压电源

　　本设计主要采用三端可调式集成稳压器LM317，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，实现电压可在1.16-13.3V之间可调，，并用数码管直观显示电压数值。LM317可调式三端稳压器电源能够连续输出可调的直流电压．它能连续可调正负电压。稳压器内部含有过流，过热保护电路。

　　

　　1.变压电路

　　电源变压器是降压变压器，它的作用是将220V的交流电压变换成整流滤波电路的需要的交流电压。

　　2.整流电路

　　整流采用桥式整流电路，用4个IN4007二极管对交流电进行整流。整流电路在工作时，电路中的四只二极管都是作为开关运用，电路图可知：

　　当正半周时，二极管D3、D6导通（D4、D5截止），在负载电阻上得到正弦波的正半周；

　　当负半周时，二极管D4、D5导通（D3、D6截止），在负载电阻上得到正弦波的负半周。

　　在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。

　　3.滤波电路

　　整流电路的输出不是纯粹的直流，而且与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成分，称为纹波。为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。

　　电容滤波电路是最常见也是最简单的滤波电路，在整流电路的输出端（即负载电阻两端）并联一个电容即构成电容滤波电路。滤波电容容量较大，因此一般均采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正负极。

　　并联的电容器C在输入电压升高时，给电容器充电，可把部分能量存储在电容器中。而当输入电压降低时，电容两端电压以指数规律放电，就可以把存储的能量释放 出来。经过滤波电路向负载放电，负载上得到的输出电压就比较平滑，起到了平波作用。

　　4.稳压电路

　　（1）集成三端稳压器LM317

　　选用LM317稳压模块对电路进行稳压。它是利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。

　　（2）保护二极管IN4148

　　芯片处的两只二极管IN4148起保护作用，为稳压器接反时与逆偏置保护用二极管。

　　5.数字显示电路

　　一个数字可由7段笔划组成，见图3。如果用发光二极管替代这7段笔划，那就只需接通不同笔段中发光二极管的电源，便可以显示数字了。例如数字3，用了a、b、c、d、g五个笔段；数字6，用了a、c、d、e、f、g六个笔段。

　　

　　6.电路原理图