ICL7107在数显稳压电源中的应用（多款LM317应用电路方案）

　　一、数显稳压电源原理

　　元件参数：

　　B：220V/25V、150W

　　D0：50V、6A全桥

　　C1：4700μF/50V

　　C2：0.1μF

　　R1：1K

　　LED1：普通发光管

　　D1、D2：1N4001

　　D3：1N4007

　　R2：240Ω

　　R3：4.7K

　　V1：2N3055

　　R4：200Ω、5W

　　D4：1N4001

　　原理图见图1。220V交流电经变压器变压、整流、滤波后变为30V直流电压，再经LM317三端可调稳压器使电压处于1.25～30V间某一值，经D3、V1后，电压变为0.05～28.8V间某值;其中R1为LED1限流电阻。D1、D2用来保护LM317。V1为2N3055，是功率用低频大功率三极管，最大电流为15A，最大功率115W，最大输入电压60V，工作温度为20℃～70℃。数字显示电路采用外围元件极少的CMOS集成电路ICL7107为核心元件。

　　二、ICL7107介绍

　　ICL7107内部结构及工作原理

　　ICL7107工作支持元件最少为5个电容器、4个电阻器、1个电位器以及显示器，加上±5V电源，ICL7107就变成一个完整的3位半数字电压表。

　　ICL7107内部包括模拟电路和数字电路两大部分，二者是互相联系的。ICL7107用双积分的方法实现A/D转换。一方面由控制逻辑产生控制信号，按规定时序将多路模拟开关接通或断开，保证A/D转换正常进行;另一方面模拟电路中的比较器输出信号又控制着数字电路的工作状态和显示结果，如图2所示。

　　为了使ICL7107电路正常工作，还必须正确选择外部条件。

　　1.积分电阻RINT。为保证ICL7107在输入电压范围内线性工作，外接的积分电阻要选择得足够大，可由式RINT=VFS/IINT决定VFS为满度电压（即200mV），IINT为积分电流（一般为4μA），故这里选RINT为50KΩ左右。

　　2.积分电容CINT。CINT的取值主要决定于A/D转换器的额定转换速率和积分器额定积分电流，以积分输出不饱和为原则。通常选用0.1～0.22μF的聚苯乙烯或聚碳酸酯介质的电容器。

　　3.自动稳零电容CAZ。当满度输入VFS=200mV，即参考电压为100mV时（分辨率1字/100μV），CAZ一般选用0.47mF。

　　4.参考电容CREF。一般选为0.1μF。

　　4.参考电容CREF。一般选为0.1μF。

　　5.振荡器电容COSC。取定值为100pF，ROSC取100KΩ，可以近似地获得每秒3次的A/D转换速率，即获得每秒3次读数。

　　6.参考电压VREF。选取为100mV（当满度显示电压为200mV时）。通常使用ICL7107A/D转换器时，电源电压V+=+5V，V-=-5V。显示器采用共阳极LED管。

　　7.ICL7107可用标准的3位半LED显示电路或四块分立的八段LED显示电路进行显示。这时百位除用来显示百位数是1外，还可以显示负号、工作电压过低等符号。

　　8.ICL7107没有专门的小数点驱动信号，小数点的驱动是将数码管的共阳极接+5V。小数点接GND即可使小数点段发光。

　　图 2 IGL7107 内部结构

　　ICL7107的特点

　　1.ICL7107是31/2位双积分型A/D转换器，属于CMoS大规模集成电路，它的最大显示值为士1999，最小分辨率为100uV，转换精度为0.05士1个字。

　　2.能直接驱动共阳极LED数码管，不需要另加驱动器件，使整机线路简化，采用士5V两组电源供电，并将第21脚的GND接第30脚的IN。

　　3.在芯片内部从V+与COM之间有一个稳定性很高的2.8V基准电源，通过电阻分压器可获得所需的基准电压VREF。

　　4.能通过内部的模拟开关实现自动调零和自动极性显示功能。

　　5.输入阻抗高，对输入信号无衰减作用。

　　6.整机组装方便，无需外加有源器件，配上电阻、电容和LED共阳极数码管，就能构成一只直流数字电压表头。

　　7.噪音低，温漂小，具有良好的可靠性，寿命长。

　　8.芯片本身功耗小于15mw（不包括LED）。

　　9.不设有一专门的小数点驱动信号。使用时可将LED共阳极数数码管公共阳极接V+.

　　10.可以方便的进行功能检查。

　　三、LM317简介

　　LM317是常见的可调集成稳压器，输出电压范围是1.25～37V，负载最大电流为1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外，它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM317内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。如图3所示。

　　图3LM317结构示意图

　　1、2脚之间为1.25V电压基准，为保证稳压器的输出性能，R1应小于240Ω，改变R2阻值即可调整稳压电压值。D1、D2用于保护LM317，以防Vin输入为0时，C3存有的电流经D1、D2返回LM317的3脚而损坏LM317。正常情况下，3脚电压应大于1脚电压，同时，D2可以防止容性负载突然断电时使LM317输出电压高于输入端而损坏。按此接线方式输出电压为UO=1.25×（1+R2/R1），即输出电压取决于R2的阻值。改变R2的阻值，可以使输出电压由1.25连续变化到37V。

　　lm317主要参数

　　输出电压：1.25-37VDC；

　　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：40VDC，

　　最小输入-输出电压差：3VDC；

　　使用环境温度：-10-+85℃。

　　存储环境温度：-65-+150℃。

　　LM317应用电路

　　这个电路是LM317最基本的应用电路，在使用的过程中要注意最小压差不得小于4V和最大压差不得大于37V，小于4V电路将不工作，大于37V将导致集成电路的损坏。

　　在需要使用大电流的情况下可用大功率管对电路进行扩流，这个电路是使用PNP型大功率三极管对LM317进行扩流。

　　这个电路是使用NPN型大功率三极管进行扩流，效果很好，我曾经将电流扩到5A，电路仍然工作稳定。

　　具有限流保护的充电电路Iom=0.6/1=0.6A，调整R3可调整充电电流。

　　12V恒压充电电路。

　　恒流电池充电电路。Io=1.25/24=52mA　改变电阻R1的数值，可提供不同的充电电流。