三端可調(diào)輸出穩(wěn)壓器應(yīng)用技巧

圖51為三端可調(diào)正輸出穩(wěn)壓器的等效電路框圖，封裝外形見(jiàn)圖52-54，輸出電流最大為1．5A．輸出電壓Vo=(1．25／Rl+50uA)·R2+1．25，其中50uA為從調(diào)整端(ADJ)流出的恒定電流。一般情況下，R1的取值較小，使流過(guò)R1的電流遠(yuǎn)大于50uA，故50uA項(xiàng)可忽略，此時(shí)Vo≈1．25(R2／R1+1)。
    三端可調(diào)負(fù)輸出穩(wěn)壓器的工作原理與正電壓輸出穩(wěn)壓器類(lèi)似，圖55～57為其封裝外形。以下介紹以正輸出穩(wěn)壓器為主。



    1．降低紋波系數(shù)及增設(shè)保護(hù)二極管
    在要求穩(wěn)壓器供電的質(zhì)量比較高時(shí)，可在Vi端到地加0．33uF的電容，在ADJ端到地加10uF的電解電容，這樣能保證有很高的紋波抑制能力(圖58)。當(dāng)穩(wěn)壓器的輸入、輸出端接有大電解電容時(shí)，還需加入保護(hù)二極管D1、D2，以防止輸入端及輸出端對(duì)地短路時(shí)損壞穩(wěn)壓器內(nèi)部電路。
    2．并聯(lián)使用
    穩(wěn)壓器內(nèi)部設(shè)有過(guò)熱、過(guò)流保護(hù)電路，可像三端固定穩(wěn)壓器一樣直接并聯(lián)使用，以求獲得大的輸出電流，然而，這存在一個(gè)電流分配的問(wèn)題。

    實(shí)際使用時(shí)我們總是希望輸出電流在每個(gè)穩(wěn)壓器上平均分配，以使各個(gè)穩(wěn)壓器承擔(dān)的功耗處于均衡狀態(tài)。
    圖59為穩(wěn)壓器均流并聯(lián)使用原理，在每只LM317的輸出端各串聯(lián)一只均流電阻Rs，如果Rs≤R1，則每只穩(wěn)壓器有
    1．25=Vorl／Rl+R2)+I1Rs之關(guān)系式，其輸出電流I1=[1．25-VoRl／(R1+R2)]／Rs
    輸出總電流為Io=N·I1，N為穩(wěn)壓器并聯(lián)數(shù)目。
    事實(shí)上，當(dāng)負(fù)載恒定(輸出電流Io也恒定)時(shí)，圖59電路的工作是令人滿意的。但是，實(shí)際工作環(huán)境中，負(fù)載是經(jīng)常變化的，因此輸出電流也經(jīng)常變化(例如給功率放大器供電時(shí)即如此)，這樣在Rs上的壓降也經(jīng)常變化，由此造成輸出電壓Vo不能保持恒定。


    圖60采用外接運(yùn)放來(lái)控制LM317的調(diào)整端，使穩(wěn)壓器的輸出電壓隨輸出電流的變化而變化，以補(bǔ)償在均流電阻Rs上的壓降損失。流過(guò)晶體管Vl發(fā)射極的電流是恒定的(1.25V／100Ω)，故運(yùn)放同相端的電壓也保持恒定，反相端電壓則偏置于Vo／2上。當(dāng)輸出電壓Vo隨輸出電流Io升高而下降時(shí)．運(yùn)放作差動(dòng)放大，使LM317的調(diào)整端電位升高，形成一個(gè)閉合控制環(huán)路，則Vo升高到原來(lái)數(shù)值。
    如采用七只LM317并聯(lián)，并配置良好散熱器的話，此電路的輸出電流大于10A。


    3．外接大功率管擴(kuò)流
    圖61為采用外接大功率達(dá)林頓管FC30的擴(kuò)流方法，輸出電流可達(dá)2A。R3決定了三端穩(wěn)壓器的輸出電流(約0．7A)，其余的輸出電流由V3承擔(dān)。為了防止因負(fù)載短路而損壞V3，還設(shè)置了V1、V2等組成的減流型保護(hù)電路，R2決定過(guò)流保護(hù)的起控值。
    4．從0V起調(diào)的穩(wěn)壓器
    圖62電路可從0V起調(diào)，齊納穩(wěn)壓管ZD提供大于1．25V的負(fù)基準(zhǔn)電壓，這樣當(dāng)R2調(diào)為零時(shí)，輸出電壓可達(dá)0V。


    圖63電路采用運(yùn)放來(lái)產(chǎn)生負(fù)基準(zhǔn)電壓。運(yùn)放接成差動(dòng)放大器，它將LM317的Vo端與ADJ端間的1．25V基準(zhǔn)電壓反相為-1．25V，當(dāng)R2調(diào)為零時(shí)，穩(wěn)壓器的最低輸出電壓也為0V。
    5．線路壓降校準(zhǔn)
    三端穩(wěn)壓器使用很方便，但它對(duì)輸出電流在導(dǎo)線上的損失電壓不能感測(cè)和校準(zhǔn)。

    圖64電路加入了一個(gè)光耦合器MCT2E，用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償。流過(guò)光耦晶體管的電流取定為1．25／R1=5mA。
    調(diào)節(jié)R3可使光耦合的強(qiáng)度合適，也即調(diào)節(jié)R3可使RL兩端的電壓保持為12V。當(dāng)輸出電流加大，使導(dǎo)線上的壓降增大時(shí)(Rc為導(dǎo)線電阻)，RL上的電壓低于12V，光耦合器中的發(fā)光二極管電流減小，光耦合度減弱，光耦晶體管趨于截止，使LM317的ADJ端電壓上升，直至RL兩端的電壓回升到額定的12V為止．反之亦然。

    6．高壓輸出
    三端可調(diào)穩(wěn)壓器的最高輸出電壓為37V，如果將它的ADJ端懸浮在高電位，則輸出電壓可大于100V。
    圖65為輸出150V的電路，由R1、R2將ADJ端懸浮偏置于148．75V的電壓上，則Vo達(dá)150V。ZD用于保護(hù)穩(wěn)壓器，使輸人、輸出壓差在額定值內(nèi)。


    圖66采用外接大功率管V1預(yù)降壓，使輸入電壓的大部分落在V1上，ZD可保LM317的輸入輸出壓差處于6～8V的安全范圍內(nèi)。輸出電壓Vo可通過(guò)w在90～120V內(nèi)調(diào)節(jié)。


    圖67利用電荷泵原理，可輸出115V電壓，輸出電流高于0．5A，可供彩電使用。市電正半周時(shí)通過(guò)Dl給Cl充電。負(fù)半周時(shí)光耦器GO2耦合，SCR導(dǎo)通，C1給C2泵電荷，提供三端穩(wěn)壓器的輸入電壓。輸出電壓Vo由R4、R5調(diào)定在115V。G01、ZD2等使穩(wěn)壓器的輸入輸出壓差保持在安全區(qū)內(nèi)，一旦超過(guò)時(shí)，ZD2擊穿，GO1耦合，將GO2的發(fā)光二極管短路，使SCR截止。直到穩(wěn)壓器恢復(fù)到安全區(qū)內(nèi)時(shí)，才重新啟動(dòng)。
    圖68為采用可控硅SCR預(yù)調(diào)壓的穩(wěn)壓器，V1、V2組成SCR的可控觸發(fā)電路，當(dāng)穩(wěn)壓器的入出壓差增大時(shí)，Vl導(dǎo)通減弱，使V2振蕩頻率下降，進(jìn)而最終使SCR的輸出電壓下降，穩(wěn)壓器的人出壓差保持在恒定值上。電路的輸出電流≤1A。
    圖69為高精度高壓穩(wěn)壓器。由V1、V2進(jìn)行預(yù)穩(wěn)壓，一方面使三端穩(wěn)壓器的入出壓差處于正常范圍，另一方面也提高了輸出電壓的精度。


    7．0.1V級(jí)差的步進(jìn)穩(wěn)壓電源
    圖70電路的輸出電壓從1．5～25．5V可調(diào)，級(jí)差為0．1V，由八只開(kāi)關(guān)S1～S8控制，用八位二進(jìn)制碼選擇，共有2的8次方=256檔輸出電壓。


    8．數(shù)控穩(wěn)壓源
    圖71電路采用數(shù)字脈沖選擇輸出電壓，Vl～V4截止時(shí)輸出電壓最高，V1～v4依次被數(shù)字脈沖選通時(shí)，輸出電壓也相應(yīng)下降至額定值。

    圖72電路采用一塊脈沖分配器CD4017，對(duì)Vl～V10輪流選通，使輸出電壓隨之改變。


    9．預(yù)跟蹤穩(wěn)壓電源
    圖73電路采用兩塊穩(wěn)壓器，因而輸出精度提高。兩塊穩(wěn)壓器的輸出電壓由雙聯(lián)同軸電位器進(jìn)行跟蹤調(diào)節(jié)，Vi-Vo的壓差由它們均勻分擔(dān)。
    該電路的電壓調(diào)整率<0．01％，負(fù)載調(diào)整率<0．1％，輸出紋波<100uV。


    10．步進(jìn)分檔穩(wěn)壓器
    圖74電路用一個(gè)單刀十一擲旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)S對(duì)輸出電壓進(jìn)行切換，共有1．5V、3V、4．5V、5V、6V、7．5V、9V、10．5V、12V、13．5V和15V共十一檔輸出，適合初學(xué)者作實(shí)驗(yàn)所用。當(dāng)s進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，其接點(diǎn)會(huì)暫時(shí)斷開(kāi)(此外時(shí)間一長(zhǎng)，s也會(huì)接觸不良)，此時(shí)V0將升至很高，加入了V1后可保證在此種情況下使Vo下降為1．8V，避免負(fù)載受損。


    11．輸人電壓切換
    三端穩(wěn)壓器的最大輸出電流為1．5A，在較大的人出壓差下工作時(shí)，由于內(nèi)部的功耗保護(hù)電路的作用，使輸出電流能力下降。
    圖75采用切換交流輸入電壓的方法來(lái)滿足輸出電壓電流的大范圍變動(dòng)。輸出電壓Vo小于12V時(shí)，S1置交流15V檔；Vo大于12V時(shí)，S1置交流30V檔。
    圖75電路需采用手動(dòng)方法來(lái)切換S1，這在許多場(chǎng)合(尤其是進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)時(shí))甚感麻煩。


    圖76電路可實(shí)現(xiàn)輸入交流電壓的自動(dòng)切換，當(dāng)Vo小于13V時(shí)，V1截止，繼電器KSl釋放，觸點(diǎn)S1與交流15V連接，當(dāng)Vo大于13V時(shí)，ZD擊穿。V1飽和導(dǎo)通，KSl吸合，觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換至與交流30V連接。滿足了輸出電壓大范圍變動(dòng)的要求，又不使穩(wěn)壓器功耗過(guò)大。

    12．自動(dòng)閃爍燈
    圖77電路可驅(qū)動(dòng)12V的燈泡作4Hz的閃爍，改變阻容網(wǎng)絡(luò)參數(shù)可改變閃爍頻率。V1用于控制電路的工作，當(dāng)Vc>0．7V時(shí)，燈泡停止發(fā)光。
    13．恒流充電器
    三端可調(diào)充電器也可充當(dāng)恒流源。
    圖78中，流過(guò)負(fù)載RL的電流IL=1．25／R+50uA，改變R的大小可調(diào)節(jié)IL的大小。
    圖79為依此原理制成的恒流充電器。開(kāi)始充電時(shí)，電路作為一恒流源(此時(shí)SCR截止），S1用于選擇充電電流。
    當(dāng)被充電池電壓上升至最大允許值(一般每節(jié)電池最高為1．6V，N節(jié)時(shí)為1．6NV)時(shí)，經(jīng)W2分壓，觸發(fā)SCR，將w1短接接地，這時(shí)電路轉(zhuǎn)變?yōu)楹銐狠敵龀潆娖?，充電電流逐漸減小，同時(shí)LED點(diǎn)亮。
    W1用于調(diào)節(jié)恒壓輸出的數(shù)值。

    圖80為限流充電器，最大充電電流被限制在0．7V／1Ω=0．7A以下。


    14．軟啟動(dòng)電濠
    圖81電路具有軟啟動(dòng)特性，用于黑白電視機(jī)時(shí)對(duì)顯像管燈絲的延壽有一些好處。通電后，Vo的輸出通過(guò)R1、Vl對(duì)C2充電，V1飽和導(dǎo)通，Vo輸出最低(約1．5V)。隨著C2上電壓的升高，Vl漸漸退出飽和并趨于截止，Vo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．
    圖82為采用齊納穩(wěn)壓管鉗位的另一種軟啟動(dòng)電源。


    15．輸出電壓、電流可調(diào)穩(wěn)壓器
    圖83電路的輸出電壓、電流可分別由電位器調(diào)節(jié)。左側(cè)的穩(wěn)壓器構(gòu)成恒流源，電流由w1調(diào)節(jié)；右側(cè)的穩(wěn)壓器構(gòu)成電壓源，輸出電壓由w2調(diào)節(jié)。


    圖84電路的輸出電流由V1擴(kuò)展，最大可達(dá)5A。運(yùn)放及R2等元件構(gòu)成的反饋環(huán)路決定著電流輸出，當(dāng)輸出電流達(dá)額定值時(shí)，LED點(diǎn)亮指示。


    16．交流穩(wěn)壓器
    圖85的電路采用兩個(gè)正負(fù)可調(diào)穩(wěn)壓器交連相接，這樣輸出信號(hào)將跟隨輸入信號(hào)，但輸出幅度被限制于士6V上。輸出電流可達(dá)lA以上。

    17．開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源
    圖86為帶過(guò)流保護(hù)的自激型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，LM317與阻容件組成自激振蕩器及誤差放大器，流過(guò)R1上的電流大小控制著V1、V2復(fù)合管進(jìn)行開(kāi)關(guān)工作。輸出電壓由w控制．可在1．8-32V內(nèi)調(diào)節(jié)，輸出電流為4A。