LM317可调式稳压电源电路原理优化

LM317是个三端可调式集成稳压器集成块芯片，由它和电容、电阻、电位器等组成如图4-9所示的串联型可调式集成稳压电源电路原理图。LM317集成块有输入、输出、调整（adj）三个引脚。能提供1.2V到37V的输出电压Usc。当选定芯片型号后，就确定了集成稳压器基准电压U的大小，已知LM317集成块芯片的基准电压U=1.2V，则电路的负载电压，即该稳压电源电路的输出电压Use=U+（IR+Iadj）R'w=U（1+R'w/R）+Iadj·R'w，由于流经电阻R的电流IR符合欧姆定律，还因为流经芯片调整端电流Iadj；很少，仅50μA，故工程上常略去，从而上式可写成Usc=1.2，式中，R'w是集成块调整端和地端之间的等效电阻。因此只要改变R'w和R的比值，就可使输出端Usc电压改变。LM317内部有反馈调节电路，当输出电压Usc或输入电压Usr变化时，会自动调节LM317输入端和地之间（C1上电压）和LM317输出端和地之间（即C3上的电压）的电压差Uad，从而使Usc稳定不变，即Uc1=Uad+Usc。如Usc↑则Uad↑从而Usc↓，结果Usc不变。如Usr↑引起Uc1↑。但Uad↑，Usc=Uc1↑—Uad↑，结果Usc不变。

图4-9　LM317可调式集成稳压电源电路原理

在调试中输出端R2两端不能短路，否则会使LM317芯片电流过载烧坏，当输入电压过高时，当Uad≥40V，也会使LM317芯片烧坏。D1和D2二极管在此起稳压保护作用，它们工作在反向电压工作区。三极管T由于电位器Rw中间活动端接地，发射极e也接地、无电流从基极b流向发射极e，集电极c和发射极e之间相当于开路三极管T仍工作在截止状态，稳压器正常工作，输出端输出正向直流电压。调节电位器Rw使LM317芯片调整端和地之间电阻R'w改变，而R不变则输出电压Usc上升或下降。如果Rw活动端由于某种原因和地断开，如无三极管T，则R'w=Rw，而电阻值R不变，从Use=1.2可以看出输出电压Usc立刻急剧上升。有三极管T后，则电流从Rw流向三极管T基极，使基极b和发射极e导通，集电极c和发射极e之间电压下降，集电极电流Ic升高，两者之间的等效电阻Rce变得很小，Rw和Rce并联，R'w=RwRce/（Rw+Rce），结果R'w变小，由式1.2可知，LM317的输出电压Usc随即下降。这样就避免了由于输出电压Usc上升而使负载损坏，所以T为过流保护三极管。

稳压电压两个物理指标：

1）输出电阻r

如果稳压电源的输出能做到输出电压不随负载变化，而且始终不变，则稳压电源是一个理想的恒压源。实际情况是稳压电源的输出端等效为一个恒压源串联一个内电阻r。随着负载变化，在r上的分压也变化，从而使负载电压变化。只要使内阻r和负载Rf之间满足r≪Rf，则Rf上电压可保持稳定。内阻r的计算可由下式导出，改变Rf使Usc变化

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两个方程相减得 r（Isc1-Isc2）+Usc1-Usc2=0

输出内电阻大小反映了稳压电源克服负载变化保持输出电压稳定的能力。它表示了当输入电压和环境温度不变时，负载电流的变化量和它所引起的输出电压的变化量之比。

2）稳压系数S

当市电220V电压波动10%时，要求输出电压稳定不变。输出电压随输入电压波动的大小可以用稳压系数表示

Usr是市电220V，改变它的大小可得ΔUsr。Usc是稳压电源输出电压，当Usr改变，Usc会随着改变而得ΔUsc。所以稳压系数S表示了在负载电流和环境温度都保持不变的情况下，输出电压的相对变化量与输入电压的相对变化量之比。