三端可调输出稳压器应用技巧

三端可调输出稳压器应用技巧

图51为三端可调正输出稳压器的等效电路框图，封装外形见图52-54，输出电流最大为1．5A．输出电压Vo=(1．25／Rl+50uA)·R2+1．25，其中50uA为从调整端(ADJ)流出的恒定电流。一般情况下，R1的取值较小，使流过R1的电流远大于50uA，故50uA项可忽略，此时Vo≈1．25(R2／R1+1)。
    三端可调负输出稳压器的工作原理与正电压输出稳压器类似，图55～57为其封装外形。以下介绍以正输出稳压器为主。



    1．降低纹波系数及增设保护二极管
    在要求稳压器供电的质量比较高时，可在Vi端到地加0．33uF的电容，在ADJ端到地加10uF的电解电容，这样能保证有很高的纹波抑制能力(图58)。当稳压器的输入、输出端接有大电解电容时，还需加入保护二极管D1、D2，以防止输入端及输出端对地短路时损坏稳压器内部电路。
    2．并联使用
    稳压器内部设有过热、过流保护电路，可像三端固定稳压器一样直接并联使用，以求获得大的输出电流，然而，这存在一个电流分配的问题。

    实际使用时我们总是希望输出电流在每个稳压器上平均分配，以使各个稳压器承担的功耗处于均衡状态。
    图59为稳压器均流并联使用原理，在每只LM317的输出端各串联一只均流电阻Rs，如果Rs≤R1，则每只稳压器有
    1．25=Vorl／Rl+R2)+I1Rs之关系式，其输出电流I1=[1．25-VoRl／(R1+R2)]／Rs
    输出总电流为Io=N·I1，N为稳压器并联数目。
    事实上，当负载恒定(输出电流Io也恒定)时，图59电路的工作是令人满意的。但是，实际工作环境中，负载是经常变化的，因此输出电流也经常变化(例如给功率放大器供电时即如此)，这样在Rs上的压降也经常变化，由此造成输出电压Vo不能保持恒定。


    图60采用外接运放来控制LM317的调整端，使稳压器的输出电压随输出电流的变化而变化，以补偿在均流电阻Rs上的压降损失。流过晶体管Vl发射极的电流是恒定的(1.25V／100Ω)，故运放同相端的电压也保持恒定，反相端电压则偏置于Vo／2上。当输出电压Vo随输出电流Io升高而下降时．运放作差动放大，使LM317的调整端电位升高，形成一个闭合控制环路，则Vo升高到原来数值。
    如采用七只LM317并联，并配置良好散热器的话，此电路的输出电流大于10A。


    3．外接大功率管扩流
    图61为采用外接大功率达林顿管FC30的扩流方法，输出电流可达2A。R3决定了三端稳压器的输出电流(约0．7A)，其余的输出电流由V3承担。为了防止因负载短路而损坏V3，还设置了V1、V2等组成的减流型保护电路，R2决定过流保护的起控值。
    4．从0V起调的稳压器
    图62电路可从0V起调，齐纳稳压管ZD提供大于1．25V的负基准电压，这样当R2调为零时，输出电压可达0V。


    图63电路采用运放来产生负基准电压。运放接成差动放大器，它将LM317的Vo端与ADJ端间的1．25V基准电压反相为-1．25V，当R2调为零时，稳压器的最低输出电压也为0V。
    5．线路压降校准
    三端稳压器使用很方便，但它对输出电流在导线上的损失电压不能感测和校准。

    图64电路加入了一个光耦合器MCT2E，用于实现自动补偿。流过光耦晶体管的电流取定为1．25／R1=5mA。
    调节R3可使光耦合的强度合适，也即调节R3可使RL两端的电压保持为12V。当输出电流加大，使导线上的压降增大时(Rc为导线电阻)，RL上的电压低于12V，光耦合器中的发光二极管电流减小，光耦合度减弱，光耦晶体管趋于截止，使LM317的ADJ端电压上升，直至RL两端的电压回升到额定的12V为止．反之亦然。

    6．高压输出
    三端可调稳压器的最高输出电压为37V，如果将它的ADJ端悬浮在高电位，则输出电压可大于100V。
    图65为输出150V的电路，由R1、R2将ADJ端悬浮偏置于148．75V的电压上，则Vo达150V。ZD用于保护稳压器，使输人、输出压差在额定值内。


    图66采用外接大功率管V1预降压，使输入电压的大部分落在V1上，ZD可保LM317的输入输出压差处于6～8V的安全范围内。输出电压Vo可通过w在90～120V内调节。


    图67利用电荷泵原理，可输出115V电压，输出电流高于0．5A，可供彩电使用。市电正半周时通过Dl给Cl充电。负半周时光耦器GO2耦合，SCR导通，C1给C2泵电荷，提供三端稳压器的输入电压。输出电压Vo由R4、R5调定在115V。G01、ZD2等使稳压器的输入输出压差保持在安全区内，一旦超过时，ZD2击穿，GO1耦合，将GO2的发光二极管短路，使SCR截止。直到稳压器恢复到安全区内时，才重新启动。
    图68为采用可控硅SCR预调压的稳压器，V1、V2组成SCR的可控触发电路，当稳压器的入出压差增大时，Vl导通减弱，使V2振荡频率下降，进而最终使SCR的输出电压下降，稳压器的人出压差保持在恒定值上。电路的输出电流≤1A。
    图69为高精度高压稳压器。由V1、V2进行预稳压，一方面使三端稳压器的入出压差处于正常范围，另一方面也提高了输出电压的精度。


    7．0.1V级差的步进稳压电源
    图70电路的输出电压从1．5～25．5V可调，级差为0．1V，由八只开关S1～S8控制，用八位二进制码选择，共有2的8次方=256档输出电压。


    8．数控稳压源
    图71电路采用数字脉冲选择输出电压，Vl～V4截止时输出电压最高，V1～v4依次被数字脉冲选通时，输出电压也相应下降至额定值。

    图72电路采用一块脉冲分配器CD4017，对Vl～V10轮流选通，使输出电压随之改变。


    9．预跟踪稳压电源
    图73电路采用两块稳压器，因而输出精度提高。两块稳压器的输出电压由双联同轴电位器进行跟踪调节，Vi-Vo的压差由它们均匀分担。
    该电路的电压调整率<0．01％，负载调整率<0．1％，输出纹波<100uV。


    10．步进分档稳压器
    图74电路用一个单刀十一掷旋转开关S对输出电压进行切换，共有1．5V、3V、4．5V、5V、6V、7．5V、9V、10．5V、12V、13．5V和15V共十一档输出，适合初学者作实验所用。当s进行转换时，其接点会暂时断开(此外时间一长，s也会接触不良)，此时V0将升至很高，加入了V1后可保证在此种情况下使Vo下降为1．8V，避免负载受损。


    11．输人电压切换
    三端稳压器的最大输出电流为1．5A，在较大的人出压差下工作时，由于内部的功耗保护电路的作用，使输出电流能力下降。
    图75采用切换交流输入电压的方法来满足输出电压电流的大范围变动。输出电压Vo小于12V时，S1置交流15V档；Vo大于12V时，S1置交流30V档。
    图75电路需采用手动方法来切换S1，这在许多场合(尤其是进行电路实验时)甚感麻烦。


    图76电路可实现输入交流电压的自动切换，当Vo小于13V时，V1截止，继电器KSl释放，触点S1与交流15V连接，当Vo大于13V时，ZD击穿。V1饱和导通，KSl吸合，触点转换至与交流30V连接。满足了输出电压大范围变动的要求，又不使稳压器功耗过大。

    12．自动闪烁灯
    图77电路可驱动12V的灯泡作4Hz的闪烁，改变阻容网络参数可改变闪烁频率。V1用于控制电路的工作，当Vc>0．7V时，灯泡停止发光。
    13．恒流充电器
    三端可调充电器也可充当恒流源。
    图78中，流过负载RL的电流IL=1．25／R+50uA，改变R的大小可调节IL的大小。
    图79为依此原理制成的恒流充电器。开始充电时，电路作为一恒流源(此时SCR截止），S1用于选择充电电流。
    当被充电池电压上升至最大允许值(一般每节电池最高为1．6V，N节时为1．6NV)时，经W2分压，触发SCR，将w1短接接地，这时电路转变为恒压输出充电器，充电电流逐渐减小，同时LED点亮。
    W1用于调节恒压输出的数值。

    图80为限流充电器，最大充电电流被限制在0．7V／1Ω=0．7A以下。


    14．软启动电濠
    图81电路具有软启动特性，用于黑白电视机时对显像管灯丝的延寿有一些好处。通电后，Vo的输出通过R1、Vl对C2充电，V1饱和导通，Vo输出最低(约1．5V)。随着C2上电压的升高，Vl渐渐退出饱和并趋于截止，Vo逐渐升高至额定电压。改变R1、C2的常数可改变软启动的时间。D1用于关机后使C2上的电荷快速泄放．
    图82为采用齐纳稳压管钳位的另一种软启动电源。


    15．输出电压、电流可调稳压器
    图83电路的输出电压、电流可分别由电位器调节。左侧的稳压器构成恒流源，电流由w1调节；右侧的稳压器构成电压源，输出电压由w2调节。


    图84电路的输出电流由V1扩展，最大可达5A。运放及R2等元件构成的反馈环路决定着电流输出，当输出电流达额定值时，LED点亮指示。


    16．交流稳压器
    图85的电路采用两个正负可调稳压器交连相接，这样输出信号将跟随输入信号，但输出幅度被限制于士6V上。输出电流可达lA以上。

    17．开关式稳压电源
    图86为带过流保护的自激型开关稳压器，LM317与阻容件组成自激振荡器及误差放大器，流过R1上的电流大小控制着V1、V2复合管进行开关工作。输出电压由w控制．可在1．8-32V内调节，输出电流为4A。