用這個(gè)電路試驗(yàn)了幾次,穩(wěn)壓精度對(duì)于我們一般的大多數(shù)人業(yè)余DIY足夠了,穩(wěn)定性也不錯(cuò)。當(dāng)然這個(gè)電路是基本電路,只有簡(jiǎn)單的過(guò)流和短路保護(hù)也只能從1.25V起調(diào),如果想從0V起調(diào),還得加一個(gè)負(fù)壓電路了,不僅如此,不能恒流,也不能保持較小的壓差,減少功耗,為此還得進(jìn)行改進(jìn)!
主要元?dú)饧?shù)資料:
盡管LM317我們已經(jīng)非常熟識(shí)了,但還是翻閱一下LM317的PDF資料比較穩(wěn)妥,其中幾個(gè)比較重要的參數(shù)如下:
1、 輸入與輸出端最高壓差為:40V(很多人誤認(rèn)為是輸入最高電壓為40V);
2、 輸入與輸出端最小工作壓差:3V;
3、 輸出電壓范圍:1.25V-37V范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)(其實(shí)只要保證前一項(xiàng)條件,其輸出范圍的上限是可以擴(kuò)展的);
4、 最大輸出電流:1.5A(LM317T TO-220封裝);
5、 輸出最小負(fù)載電流:5mA;
6、 基準(zhǔn)電壓VREF:1.25V;
7、 工作溫度范圍為:0-70℃;
8、 LM317T TO-220封裝引腳排列如圖3所示:
為了讓LM317T輸出0V起調(diào),該電路設(shè)計(jì)時(shí)增加了一個(gè)由TL431構(gòu)成的-2.5V基準(zhǔn)電源,TL431相信大家也是非常熟識(shí),它是三端可調(diào)并聯(lián)型穩(wěn)壓IC
工作原理:
如圖2所示,220V市電通過(guò)S1和F1連接到變壓器的輸入端,經(jīng)過(guò)變壓后分別輸出:18V、8V、10V、3V(其中10V和3V繞組是自己以手工穿線的方式加繞的)四組電壓,為了降低LM317T的功耗提高電源效率,采用了2個(gè)繼電器的3級(jí)換檔電路,換檔電路如圖6所示,電源輸出電壓V+加在W2的兩端,當(dāng)W2的滑動(dòng)觸片上獲得的分壓低于U4的VREF(2.5V)電壓時(shí),U4的K、A之間只有微弱的維持電流,J1因得不到足夠高的工作電壓,其常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi),8 VAC繞組通過(guò)J1和J2的常閉觸點(diǎn)對(duì)后級(jí)電路供電;當(dāng)W2的滑動(dòng)觸片上獲得的分壓高于U4的VREF(2.5V)電壓時(shí),U4的陰極電流劇增使J1得到足夠工作電壓,其常開(kāi)觸點(diǎn)吸合,18 VAC繞組通過(guò)J1常開(kāi)觸點(diǎn)和J2的常閉觸點(diǎn)對(duì)后級(jí)電路供電。由W3、J2和 U5構(gòu)成的另一級(jí)換檔電路工作原理類同(換檔電路也可以用運(yùn)放來(lái)實(shí)現(xiàn),只是電路要復(fù)雜一點(diǎn))。經(jīng)過(guò)換檔輸出依次得到8VAC、18 VAC、26 VAC電壓,經(jīng)過(guò)D1-D4整流,C1、C2濾波后對(duì)應(yīng)得到:11.3V、25.5V、36.8V三檔電壓。由U1、R1、R2、W1組成LM317T的典型穩(wěn)壓電路,D5、D6構(gòu)成LM317T防短路保護(hù)電路。其輸出電壓計(jì)算公式為:
Vo≈VREF{1+(W1+R2)/R1}-2.5V
式中減2.5V是因?yàn)閃1的低端沒(méi)有接V-上,而是接在由U3(TL431)和R6構(gòu)成的-2.5V基準(zhǔn)上。變壓器3V繞組經(jīng)過(guò)DB2和C6整流濾波后得到4.2V左右的直流電壓,該電壓正端與地相連形成負(fù)電壓,該電壓通過(guò)限流電阻R6加在U3上,這里U3(TL431)接成了圖5中第一種典型應(yīng)用電路,故VKA=VREF=-2.5V基準(zhǔn)。圖2中Q1、U2A、R3、R4、R5、W2等構(gòu)成恒壓至恒流自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路,其工作原理如下,W2與R7串聯(lián)后連接在V-與-2.5V基準(zhǔn)上,W2的滑動(dòng)觸片經(jīng)過(guò)分壓后向U2A(LM358)的同相輸入端提供一個(gè)可設(shè)定的基準(zhǔn)電壓,當(dāng)電源輸出端連接負(fù)載后,通過(guò)R3對(duì)電流進(jìn)行取樣,由R5送至U2A(LM358)的反相輸入端,當(dāng)輸出電流↑時(shí),R3上的電壓降↑,U2A(LM358)的反相輸入端電壓↓,當(dāng)U2A(LM358)反相輸入端電壓低于U2A(LM358)同相輸入端的設(shè)定電壓時(shí)(即電流超出設(shè)定值),U2A(LM358)輸出高電平通過(guò)R4加到Q1的基極上,使Q1的ICE↑,則流過(guò)W1的電流↓W1兩端的電壓↓,對(duì)應(yīng)LM317T的輸出電壓↓,流過(guò)負(fù)載的電流↓,這時(shí)電源由原來(lái)的恒壓狀態(tài)轉(zhuǎn)換為恒流狀態(tài),并且保持輸出電流等于設(shè)定電流,調(diào)節(jié)W2可設(shè)定輸出的恒定電流值,其最大輸出恒定電流計(jì)算公式為:
IoMAX≈{2.5[W2/(W2+R7)]}/R3
在上圖中,沒(méi)有增加擴(kuò)流電路,故可設(shè)定的最大輸出恒定電流為1.6A左右(若需要增大輸出電流自己修改參數(shù))。
電壓轉(zhuǎn)換部分
上面的是用LM317擴(kuò)流得到可調(diào)電源,這個(gè)電路可能在調(diào)零與精度之間有個(gè)取舍,有興趣的朋友可以試試。
下面介紹幾款用運(yùn)放制作的可調(diào)穩(wěn)壓恒流電路,先上圖:
這個(gè)電路是由兩片LM358組成,一片用于恒流,穩(wěn)壓,一片用于電壓跟隨切換,至于原理暫不作介紹,到后面的基本應(yīng)用中再作祥細(xì)了解,下面為成品實(shí)物圖
再來(lái)一款,在這里祥細(xì)介紹原理
技術(shù)參數(shù) 輸入電壓:24VAC 輸入電流:3A(最大) 輸出電壓:0-24V可調(diào) 輸出電流:2mA-3A可調(diào) 輸出電壓紋波:0.01%(最大)電路的另一個(gè)非常重要的特征,是可預(yù)設(shè)輸出的電流,可以有效地從一個(gè)恒定電壓源轉(zhuǎn)換的一個(gè)恒定的電流。
工作原理見(jiàn)圖, 市電通過(guò)220v/24V、3A變壓器,連接到接線端子J4,由整流橋BRl整流、EC1和R1平滑濾波,輸出至電壓調(diào)整管Q4的集電極。這個(gè)電路具有不同于其它穩(wěn)壓電源的獨(dú)特的特點(diǎn)。
電源的基準(zhǔn)電壓用一個(gè)固定增益的運(yùn)算放大器U1提供,DZ1(D8)選用穩(wěn)壓值5.6V的穩(wěn)壓管。接通電源后運(yùn)放U1的輸出電壓增加到使DZ1導(dǎo)通,通過(guò)R4穩(wěn)定在5.6V附近,因?yàn)镽5=R1O,所以U2的輸出電壓是11.2V。U3的放大倍數(shù)大約為3倍,根據(jù)公式A=(R1 1+R12)/R11。11.2V的基準(zhǔn)電壓大約能 放大到超過(guò)30V,電位器VR1和電阻R10組成輸出電壓零位調(diào)節(jié)器,使它能輸出OV的電壓。
電路另一個(gè)非常重要的特征,是能預(yù)置最大輸出電流,可有效地從恒壓源轉(zhuǎn)換為恒流源。電路通過(guò)U3檢測(cè)串聯(lián)在負(fù)載上的電阻R7兩端的電壓降,U13的反相輸入端通過(guò)R21接到基準(zhǔn)OV,同時(shí)同相輸入電壓能夠由P2調(diào)節(jié),假設(shè)輸出電壓為幾伏,調(diào)整P2使U3的同相輸入端為1V。電路的電壓放大部分使輸出電壓保持恒定,而串在輸出回路的R7的影響可以忽略不計(jì),因?yàn)镽7的阻值很小且在電路電壓控制反饋回路之外。當(dāng)負(fù)載和輸出電壓不變時(shí),電路處于穩(wěn)壓狀態(tài),當(dāng)負(fù)載電流增大導(dǎo)致R7上壓降大于1V時(shí),U3輸出為低電平,由于U3的輸出端通過(guò)D9連結(jié)到U2的同相輸入端,使U3強(qiáng)制將U2的同相輸入端電位拉低,故輸出電壓降低,直到電流采樣電阻R7兩端的壓降降到1V,電路轉(zhuǎn)入恒流模式。通過(guò)監(jiān)測(cè)R7上的壓降來(lái)降低輸出電壓而實(shí)現(xiàn)限制輸出電流是一個(gè)保持輸出電流恒定的有效方法,而且非常精確,可以將電流控制到2mA。C8在這兒的作用是增加電路的穩(wěn)定性,Q3用于指示限流電路是否動(dòng)作,只要進(jìn)入限流狀態(tài),Q3就會(huì)驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光。為了使U2能控制輸出電壓到OV,需要一個(gè)負(fù)的供電電壓,負(fù)電壓由一個(gè)簡(jiǎn)單的電壓泵電路由C2、C3及相關(guān)元件組成。經(jīng)R3和D7穩(wěn)壓而成,這個(gè)這個(gè)負(fù)電壓同時(shí)給2和U3提供電源,U1由單電源供電。
為了避免在關(guān)閉電源時(shí)電路出現(xiàn)失控,由Q1及其相關(guān)元件組成一個(gè)保護(hù)電路,當(dāng)交流電壓一消失,負(fù)電壓也會(huì)馬上消失,從而Q1導(dǎo)通,輸出電壓就會(huì)變?yōu)镺V,有效地保護(hù)了電路和與之相連的負(fù)載。在正常工作期間,Q1的基極通過(guò)R14連接到負(fù)壓而截止,U2的內(nèi)部有一個(gè)輸出短路保護(hù)電路,Q1導(dǎo)通也不會(huì)使IC損壞,這樣能很快地泄放掉濾波電容儲(chǔ)存的電荷,這個(gè)功能對(duì)于在做實(shí)驗(yàn)時(shí)是非常有利的,因?yàn)槎鄶?shù)的穩(wěn)壓電源在關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)時(shí)往往會(huì)發(fā)生輸出電壓瞬間的升高而損失慘重。
為了防止VR1接觸不良時(shí),使輸出電壓升到最大值,在U2的同相端接入R*(這個(gè)電阻這個(gè)圖中沒(méi)畫(huà)是并在C4上),當(dāng)VR1開(kāi)路時(shí),將U2的同相端電壓拉為0V ,從而使輸出為0V。