一、LM317 簡介

　　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)壓電路的最簡單形式，又具備輸出電壓可調(diào)的特點。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。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)部具有過熱、過流、短路保護電路；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來改變ADJ端的電位，可以達到調(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R1和R2，在R2上產(chǎn)生的電壓加到ADJ端。此時，輸出電壓Vo取決于R1和R2的比值，當(dāng)R2阻值增大時，輸出電壓升高，即：

　　Vo=1.25［（R1+R2）/R2］。

　　二、基于LM317簡單的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法低于該值。解決這個問題的一個辦法是使用基于兩只二極管的參考電壓源（參考文獻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來解決這些問題。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。請注意：LM317的參考電壓為1.2V~1.3V。

　　圖1描繪了一種應(yīng)用簡單的0V~3V可調(diào)穩(wěn)壓器的低成本方法。利用簡單的溫度穩(wěn)定型恒流源來實施必要的電位偏置（參考文獻4）。用以下方程計算該電流源：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實施調(diào)零，它能改變恒流源的電流。電阻器R5保護晶體管Q1。可把D1用作指示燈。可利用電阻器R2調(diào)整輸出電壓。輸出電壓計算方法如下：VOUT=VREF（1+R2/R1）-VR3，其中VREF是IC1的參考電壓，VR3是電阻器R3的補償電壓。應(yīng)該使該電壓等于參考電壓，來實現(xiàn)其補償作用。在本情形中，VOUT=VREF（R2/R1）。R2的值為1.2 kΩ時，該電路用作輸出電壓為1.56V的典型電池的等價物，用于開發(fā)項目。

　　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)計的。

　　Q1類型要求不高。

　　仿真電路如下（用Multisim9或10）：

　　以下是二個幫助理解的電路，分別是負電源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)新在用負電源工作的恒流單管放大電路產(chǎn)生了一個“-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，C2上的電壓被V2泄放掉，從而達到反偏保護的目的。此外，當(dāng)輸入短路時，C3等元件上儲存的電壓會通過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，IC會因溫升過高而截止，必須加適當(dāng)面積的散熱器。R2應(yīng)選用線性的電位器。

　　四、1.25-120V維修、實驗電源

　　原理圖見圖4。電路由四塊LM317組成，四組輸出電勢只通過R2進行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)R2，IC4的輸出電勢在1.25-30V之間連續(xù)可變，同時，與之串聯(lián)的IC1-IC3的輸出電勢也隨之改變，從而得到1.25-120V間的四組直流穩(wěn)定電壓。

　　五、慢啟動15V電源

　　原理圖見圖5。輸出電壓Vout通過R1、V1對C2充電。

　　開始時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)可改變軟啟動的時間。D1用于關(guān)機后使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

　　原理圖見圖6。當(dāng)外來的TTL控制信號使V1截止時，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)計主要采用三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器LM317，通過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過程將220V交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，實現(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)正負電壓。穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過流，過熱保護電路。

　　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IN4007二極管對交流電進行整流。整流電路在工作時，電路中的四只二極管都是作為開關(guān)運用，電路圖可知：

　　當(dāng)正半周時，二極管D3、D6導(dǎo)通（D4、D5截止），在負載電阻上得到正弦波的正半周；

　　當(dāng)負半周時，二極管D4、D5導(dǎo)通（D3、D6截止），在負載電阻上得到正弦波的負半周。

　　在負載電阻上正、負半周經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。

　　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成分，稱為紋波。為獲得比較理想的直流電壓，需要利用具有儲能作用的電抗性元件（如電容、電感）組成的濾波電路來濾除整流電路輸出電壓中的脈動成分以獲得直流電壓。

　　電容濾波電路是最常見也是最簡單的濾波電路，在整流電路的輸出端（即負載電阻兩端）并聯(lián)一個電容即構(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，在接線時要注意電解電容的正負極。

　　并聯(lián)的電容器C在輸入電壓升高時，給電容器充電，可把部分能量存儲在電容器中。而當(dāng)輸入電壓降低時，電容兩端電壓以指數(shù)規(guī)律放電，就可以把存儲的能量釋放 出來。經(jīng)過濾波電路向負載放電，負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)壓模塊對電路進行穩(wěn)壓。它是利用穩(wěn)壓管兩端的電壓稍有變化，會引起其電流有較大變化這一特點，通過調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

　　（2）保護二極管IN4148

　　芯片處的兩只二極管IN4148起保護作用，為穩(wěn)壓器接反時與逆偏置保護用二極管。

　　5.數(shù)字顯示電路

　　一個數(shù)字可由7段筆劃組成，見圖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五個筆段；數(shù)字6，用了a、c、d、e、f、g六個筆段。

　　6.電路原理圖