一、LM317 簡(jiǎn)介
LM317是應(yīng)用最為廣泛的電源集成電路之一,它不僅具有固定式三端穩(wěn)壓電路的最簡(jiǎn)單形式,又具備輸出電壓可調(diào)的特點(diǎn)。此外,還具有調(diào)壓范圍寬、穩(wěn)壓性能好、噪聲低、紋波抑制比高等優(yōu)點(diǎn)。其主要性能參數(shù)如下。
輸出電壓:1.25-37V DC;輸出電流:5mA-1.5A;芯片內(nèi)部具有過(guò)熱、過(guò)流、短路保護(hù)電路;最大輸入-輸出電壓差:40V DC,最小輸入-輸出電壓差:3V DC;使用環(huán)境溫度:-10-+85℃ 。
圖1給出了幾種常用(不同封裝形式)的LM317的外形及引腳排列圖。
由于輸出端(2腳)與調(diào)節(jié)輸入端(3腳)之間的電壓保持在1.25V,調(diào)整接在輸出端與地之間的分壓電阻R1和R2來(lái)改變ADJ端的電位,可以達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的,如圖2所示,原理如下:
R1兩端的1.25V恒定電壓產(chǎn)生的恒定電流流過(guò)R1和R2,在R2上產(chǎn)生的電壓加到ADJ端。此時(shí),輸出電壓Vo取決于R1和R2的比值,當(dāng)R2阻值增大時(shí),輸出電壓升高,即:
Vo=1.25[(R1+R2)/R2]。
二、基于LM317簡(jiǎn)單的0V~3V可調(diào)穩(wěn)壓器
多數(shù)工程師都知道:他們可以 使用某種廉價(jià)的三端子可調(diào)穩(wěn)壓器,比如Fairchild Semiconductor公司的LM317,把它作為僅提供某個(gè)必要電壓值(如36V或3V)的可調(diào)穩(wěn)壓器。但是,如果不采用其它方法,那么該值無(wú)法低于1.25V。這些器件的內(nèi)部參考電壓為1.25V,并且如果不使用電位偏置,那么它們的輸出電壓也無(wú)法低于該值。解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)辦法是使用基于兩只二極管的參考電壓源(參考文獻(xiàn)2)。該方法適合于1.2V~15V,或電壓更高的穩(wěn)壓器,但它不適合于超低壓固定穩(wěn)壓器或可調(diào)穩(wěn)壓器。它采用的兩只1N4001二極管不提供必要的1.2V電位偏置,并且具有額外的約為2.5 mV/K的溫度不穩(wěn)定性(參考文獻(xiàn)3)。因此,輸出電壓的額外溫度漂移約為100 mV;如果把溫度調(diào)至20℃(典型室內(nèi)情況),則它大于1.5V輸出電壓的6%,等于1V輸出電壓的10%??捎肍airchild Semiconductor公司的LM185或Analog Devices公司的AD589可調(diào)電壓參考IC來(lái)解決這些問(wèn)題。但這些器件很貴,而且在本情形中,它們不僅需要額外的調(diào)零,還需要匹配。對(duì)于LM185和AD589,位于各自參考電壓的這些調(diào)整分別為1.215V~1.255V和1.2V~1.25V。請(qǐng)注意:LM317的參考電壓為1.2V~1.3V。
圖1描繪了一種應(yīng)用簡(jiǎn)單的0V~3V可調(diào)穩(wěn)壓器的低成本方法。利用簡(jiǎn)單的溫度穩(wěn)定型恒流源來(lái)實(shí)施必要的電位偏置(參考文獻(xiàn)4)。用以下方程計(jì)算該電流源:I=(VF-VEBO)/(R5+R6),其中VF是D1的正向電壓,約為2V;VEBO是Q1的射極-基極電壓,約為0.68V。電流約為1.32V/(R5+R6)。恒流源在電阻器R3上產(chǎn)生的偏置電壓約為-1.25V。利用電阻器R6實(shí)施調(diào)零,它能改變恒流源的電流。電阻器R5保護(hù)晶體管Q1。可把D1用作指示燈??衫秒娮杵鱎2調(diào)整輸出電壓。輸出電壓計(jì)算方法如下:VOUT=VREF(1+R2/R1)-VR3,其中VREF是IC1的參考電壓,VR3是電阻器R3的補(bǔ)償電壓。應(yīng)該使該電壓等于參考電壓,來(lái)實(shí)現(xiàn)其補(bǔ)償作用。在本情形中,VOUT=VREF(R2/R1)。R2的值為1.2 kΩ時(shí),該電路用作輸出電壓為1.56V的典型電池的等價(jià)物,用于開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。
講解:
經(jīng)仿真,電路可行。調(diào)整R6使圖中Q1的集電極電位為0。
R1是按Vin為5-10V設(shè)計(jì)的。
Q1類(lèi)型要求不高。
仿真電路如下(用Multisim9或10):
以下是二個(gè)幫助理解的電路,分別是負(fù)電源NPN單管放大電路和恒流發(fā)光電路(利用發(fā)光二極管正向壓降為定值約2V,減去0.7仍為定值,使Ie恒定,從而Ic恒定,電路中R為1/4W電阻)
該文的創(chuàng)新在用負(fù)電源工作的恒流單管放大電路產(chǎn)生了一個(gè)“-1.25V”的電壓,抵消LM317的1.25V參考電壓。
仿真電路及結(jié)果:
三、1.25-37V可調(diào)電源
原理圖見(jiàn)圖3。改變R1和R2的比值可使輸出電壓在1.25-37V之間連續(xù)可變。
V1和V2的作用是:當(dāng)輸出短路時(shí),C2上的電壓被V2泄放掉,從而達(dá)到反偏保護(hù)的目的。此外,當(dāng)輸入短路時(shí),C3等元件上儲(chǔ)存的電壓會(huì)通過(guò)V1泄放,用于防止內(nèi)部調(diào)整管反偏。C2用以提高IC的紋波抑制能力。C3用以改善IC的瞬態(tài)響應(yīng)。C1用于輸入整流濾波。在大電流輸出時(shí),IC會(huì)因溫升過(guò)高而截止,必須加適當(dāng)面積的散熱器。R2應(yīng)選用線(xiàn)性的電位器。
四、1.25-120V維修、實(shí)驗(yàn)電源
原理圖見(jiàn)圖4。電路由四塊LM317組成,四組輸出電勢(shì)只通過(guò)R2進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)R2,IC4的輸出電勢(shì)在1.25-30V之間連續(xù)可變,同時(shí),與之串聯(lián)的IC1-IC3的輸出電勢(shì)也隨之改變,從而得到1.25-120V間的四組直流穩(wěn)定電壓。
五、慢啟動(dòng)15V電源
原理圖見(jiàn)圖5。輸出電壓Vout通過(guò)R1、V1對(duì)C2充電。
開(kāi)始時(shí)V1飽和導(dǎo)通,Vout最低(約1.5V)。隨著C2上的電壓升高,V1逐漸退出飽和并趨于截止,Vout逐漸升高至額定電壓。改變R1、C2的常數(shù)可改變軟啟動(dòng)的時(shí)間。D1用于關(guān)機(jī)后使C2上的電荷快速泄放。改變R2的值,可調(diào)整輸出電壓Vout的值,圖示參數(shù)輸出電壓為15V。圖中V1可用9012替換。
六、TTL電平控制的5V電源
原理圖見(jiàn)圖6。當(dāng)外來(lái)的TTL控制信號(hào)使V1截止時(shí),輸出電壓為5V。同樣,改變R2使的值可獲得不同的電壓輸出。V1可用9013等NPN管替換。
七、1.16-13.3V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源
本設(shè)計(jì)主要采用三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器LM317,通過(guò)變壓,整流,濾波,穩(wěn)壓過(guò)程將220V交流電,變?yōu)榉€(wěn)定的直流電,實(shí)現(xiàn)電壓可在1.16-13.3V之間可調(diào),,并用數(shù)碼管直觀顯示電壓數(shù)值。LM317可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源能夠連續(xù)輸出可調(diào)的直流電壓.它能連續(xù)可調(diào)正負(fù)電壓。穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過(guò)流,過(guò)熱保護(hù)電路。
1.變壓電路
電源變壓器是降壓變壓器,它的作用是將220V的交流電壓變換成整流濾波電路的需要的交流電壓。
2.整流電路
整流采用橋式整流電路,用4個(gè)IN4007二極管對(duì)交流電進(jìn)行整流。整流電路在工作時(shí),電路中的四只二極管都是作為開(kāi)關(guān)運(yùn)用,電路圖可知:
當(dāng)正半周時(shí),二極管D3、D6導(dǎo)通(D4、D5截止),在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周;
當(dāng)負(fù)半周時(shí),二極管D4、D5導(dǎo)通(D3、D6截止),在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。
在負(fù)載電阻上正、負(fù)半周經(jīng)過(guò)合成,得到的是同一個(gè)方向的單向脈動(dòng)電壓。
3.濾波電路
整流電路的輸出不是純粹的直流,而且與直流相差很大,波形中含有較大的脈動(dòng)成分,稱(chēng)為紋波。為獲得比較理想的直流電壓,需要利用具有儲(chǔ)能作用的電抗性元件(如電容、電感)組成的濾波電路來(lái)濾除整流電路輸出電壓中的脈動(dòng)成分以獲得直流電壓。
電容濾波電路是最常見(jiàn)也是最簡(jiǎn)單的濾波電路,在整流電路的輸出端(即負(fù)載電阻兩端)并聯(lián)一個(gè)電容即構(gòu)成電容濾波電路。濾波電容容量較大,因此一般均采用電解電容,在接線(xiàn)時(shí)要注意電解電容的正負(fù)極。
并聯(lián)的電容器C在輸入電壓升高時(shí),給電容器充電,可把部分能量存儲(chǔ)在電容器中。而當(dāng)輸入電壓降低時(shí),電容兩端電壓以指數(shù)規(guī)律放電,就可以把存儲(chǔ)的能量釋放 出來(lái)。經(jīng)過(guò)濾波電路向負(fù)載放電,負(fù)載上得到的輸出電壓就比較平滑,起到了平波作用。
4.穩(wěn)壓電路
(1)集成三端穩(wěn)壓器LM317
選用LM317穩(wěn)壓模塊對(duì)電路進(jìn)行穩(wěn)壓。它是利用穩(wěn)壓管兩端的電壓稍有變化,會(huì)引起其電流有較大變化這一特點(diǎn),通過(guò)調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來(lái)達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。
?。?)保護(hù)二極管IN4148
芯片處的兩只二極管IN4148起保護(hù)作用,為穩(wěn)壓器接反時(shí)與逆偏置保護(hù)用二極管。
5.數(shù)字顯示電路
一個(gè)數(shù)字可由7段筆劃組成,見(jiàn)圖3。如果用發(fā)光二極管替代這7段筆劃,那就只需接通不同筆段中發(fā)光二極管的電源,便可以顯示數(shù)字了。例如數(shù)字3,用了a、b、c、d、g五個(gè)筆段;數(shù)字6,用了a、c、d、e、f、g六個(gè)筆段。
6.電路原理圖
評(píng)論