æœ¬æ–‡ä»‹ç´¹äº†éŽæµä¿è·çš„原ç†ï¼Œè©³ç´°ä»‹ç´¹äº†å¸¶éŽæµä¿è·ç›´æµé›»æ©Ÿé›»æºè¨è¨ˆæ–¹æ³•,采用LM317集æˆç©©å£“器è¨è¨ˆçš„å°åŠŸçŽ‡ç›´æµé›»æ©Ÿé›»æºï¼Œé›»è·¯çµæ§‹ç°¡å–®ï¼Œæ•ˆçŽ‡é«˜ï¼Œæˆæœ¬ä½Žï¼Œè¼¸å‡ºé›»å£“æ€§èƒ½å¥½ï¼Œæœ‰è‘—å¾ˆå¥½çš„æ‡‰ç”¨å‰æ™¯ã€‚
引言
   
  目å‰ï¼Œå„種直æµé›»æºç”¢å“å……æ–¥è‘—å¸‚å ´ï¼Œé›»æºæŠ€è¡“å·²ç¶“æ¯”è¼ƒæˆç†Ÿã€‚ç„¶è€Œï¼ŒåŸºäºŽæˆæœ¬çš„考慮,å°äºŽé›»æºæ€§èƒ½è¦æ±‚䏿˜¯å¾ˆé«˜çš„å ´åˆï¼Œå¯é‡‡ç”¨å¸¶æœ‰éŽæµä¿è·çš„集æˆç©©å£“é›»è·¯ï¼ŒåŒæ¨£èƒ½æ»¿è¶³ç”¢å“çš„è¦æ±‚。
   
ã€€ã€€éŽæµä¿è·é›»è·¯ä½œç‚ºé›»æºé›»è·¯ä¸ä¸å¯ç¼ºå°‘的一個組æˆéƒ¨åˆ†ï¼Œæ ¹æ“šå…¶æŽ§åˆ¶æ–¹æ³•大致å¯ä»¥åˆ†ç‚ºé—œæ–·æ–¹å¼å’Œé™æµæ–¹å¼ï¼Œè€Œç›´æµé›»æ©Ÿé›»æºè¼ƒå®œé‡‡ç”¨é—œæ–·æ–¹å¼ã€‚
   
ã€€ã€€éŽæµä¿è·é›»è·¯é¦–å…ˆè¦æœ‰ä¸€å€‹é›»æµå–æ¨£ç’°ç¯€ï¼Œå¸¸ç”¨åšæ³•是串è¯ä¸€å€‹å°é›»é˜»æˆ–者是éœçˆ¾å…ƒä»¶ä¾†ç²å¾—é›»æµä¿¡è™Ÿã€‚由于éœçˆ¾å…ƒä»¶é«”ç©æ¯”è¼ƒå¤§ï¼Œåƒ¹æ ¼æ˜‚è²´ï¼Œå› è€Œè€ƒæ…®é‡‡ç”¨ä¸²è¯ä¸€å€‹å°é›»é˜»çš„æ–¹æ³•。
   
1ã€å·¥ä½œåŽŸç†
   
ã€€ã€€å¸¶éŽæµä¿è·åŠŸèƒ½çš„LM317穩壓電路如圖1所示,集æˆç©©å£“電路一般分為5部分,å³äº¤æµé™å£“é›»è·¯ã€æ•´æµé›»è·¯ã€æ¿¾æ³¢é›»è·¯ã€ç©©å£“電路ã€ä¿è·é›»è·¯ã€‚交æµ220V電壓經電æºè®Šå£“器é™å£“æ•´æµå¾—到直æµé›»å£“Vin,æ¤é›»å£“é€šéŽæ¿¾æ³¢é›»è·¯è¼¸å…¥åˆ°é›†æˆç©©å£“器輸入端,在集æˆç©©å£“器輸出端å¯å¾—到1.25~37Vç›´æµé›»å£“。工作原ç†åœ–åŠå„部分電壓波形如圖2所示。
圖1 帶有ä¿è·çš„LM317穩定電路
圖2 ç›´æµç©©å£“é›»æºæ–¹æ¡†åœ–
下é¢åˆ†æžä¿è·é›»è·¯çš„工作éŽç¨‹ã€‚
1.1 集æˆç©©å£“器的ä¿è·
   
  為ç²å¾—較高的輸出電壓值,LM317穩壓器的調節端與地之間的電阻R2值åŠå…¶å£“é™å¾€å¾€è¼ƒå¤§ï¼Œåœ¨R2兩端并接一個å°äºŽ10μF的電容C3ï¼Œå¯æœ‰æ•ˆåœ°æŠ‘制輸出端的紋波。當輸入端或輸出端發生çŸè·¯æ™‚,電容C3的放電將在R1上產生沖擊電壓,會å±åŠç©©å£“å™¨çš„åŸºæº–é›»å£“é›»è·¯ï¼Œå› æ¤éœ€åœ¨R1兩端并二極管D3以ä¿è·ç©©å£“器。
   
  穩壓器的輸出端ä¸åŠ é›»å®¹äº¦èƒ½å·¥ä½œï¼Œç”±äºŽç©©å£“å™¨åœ¨1∶1çš„æ·±åº¦è² åé¥‹ä¸‹å·¥ä½œï¼Œç•¶è¼¸å‡ºç«¯è² è¼‰ç‚ºå®¹æ€§çš„æŸä¸€å€¼æ™‚,穩壓器有å¯èƒ½å‡ºç¾è‡ªæ¿€ç¾è±¡ã€‚å› æ¤ï¼Œåœ¨ç©©å£“器的輸入端接入0.1μF的電容C1,輸出端接入1000μF的電解電容C5,æä¾›è¶³å¤ 的電æµä¾›çµ¦ï¼ŒåŒæ™‚å¯ä»¥é˜²æ¢å¯èƒ½ç™¼ç”Ÿçš„è‡ªæ¿€æŒ¯è•©ä»¥åŠæ¸›å°é«˜é »å™ªè²å’Œæ”¹å–„è² è¼‰çš„çž¬æ…‹éŸ¿æ‡‰ã€‚ç•¶è¼¸å…¥ç«¯ç™¼ç”ŸçŸè·¯æ™‚,C5通éŽç©©å£“器的調整管放電,C5值較大,則放電時的沖擊電æµå¾ˆå¤§ï¼Œé›»å£“會通éŽç©©å£“器內部的輸出晶體管放電,å¯èƒ½é€ æˆè¼¸å‡ºæ™¶é«”管發射çµå呿“Šç©¿ã€‚為æ¤ï¼Œåœ¨ç©©å£“器兩端并接二極管D2,輸入端çŸè·¯æ™‚C5通éŽD2放電,ä¿è·ç©©å£“器。
   
  1.2 éŽæµä¿è·
   
ã€€ã€€éŽæµä¿è·é›»è·¯åŽŸç†è¦‹åœ–3,R5ç‚ºå–æ¨£å°é›»é˜»ã€‚ç•¶é›»æºå·¥ä½œæ™‚,穩壓器輸出端輸出æ£å‘ç›´æµé›»å£“,電機開始啟動。由于直æµé›»æ©Ÿå•Ÿå‹•瞬時電æµiout較大(約為é¡å®šé›»æµçš„8~10å€ï¼‰ï¼ŒioutæµéŽå°é›»é˜»R5,并經R4å°C4充電。通éŽè¨å®šR4ã€C4的值,使充電時間Υ大于電機啟動時間δ,V2(9013)處于截æ¢ç‹€æ…‹ï¼Œé›»æ©Ÿå•Ÿå‹•到穩定狀態åŽï¼Œé›»æµæ¢å¾©åˆ°å·¥ä½œé›»æµã€‚一旦電機發生çŸè·¯æˆ–å µè½‰ï¼Œä½¿é›»å®¹C4兩端電壓é”到V2的導通電壓,則V2導通,強制穩壓器的輸出電壓é™ç‚ºåŸºæº–電壓1.25V。

圖3 ä¿è·é›»è·¯åŽŸç†åœ–
   
2ã€é›»è·¯è¨è¨ˆ
   
2.1 集æˆç©©å£“å™¨çš„é¸æ“‡
   
ã€€ã€€åœ¨é¸æ“‡é›†æˆç©©å£“器時,應該兼顧性能ã€ä½¿ç”¨å’Œåƒ¹æ ¼å¹¾å€‹æ–¹é¢ã€‚æ€§èƒ½æŒ‡æ¨™ä¸»è¦æ ¹æ“šè² 載電壓電æµçš„大å°ã€èª¿æ•´çŽ‡çš„é«˜ä½Žä»¥åŠå·¥ä½œç©©å®šèŒƒåœçš„寬窄來é¸ã€‚LM317系列由于其輸出電壓å¯èª¿ï¼ŒåŒæ™‚其有較高的穩壓精度ã€è¼ƒé«˜çš„紋波抑制比和較好的輸出電壓溫度特性,而得到了廣泛的應用。
   
  è¨é›»æºçš„輸出總功率P0ï¼Œè² è¼‰é¡å®šé›»å£“U0,則輸出電æµé¡å®šå€¼ç‚ºI0=P0/U0,為了使電路穩定é‹è¡Œï¼Œé‚„需è¦è€ƒæ…®ä¸€å®šçš„è¨è¨ˆä½™é‡ï¼ˆä¸€èˆ¬å–10%以上)。LM317系列穩壓器主è¦åƒæ•¸å¦‚表1æ‰€åˆ—ï¼Œæ ¹æ“šè¨ˆç®—å‡ºçš„é›»æµå€¼ï¼Œé¸æ“‡ç›¸æ‡‰çš„穩壓器。
表1 LM317å®¶æ—ä¸»è¦æˆå“¡

2.2 æ•´æµæ¿¾æ³¢é›»è·¯è¨è¨ˆ
   
ã€€ã€€æ©‹å¼æ•´æµæ¿¾æ³¢é›»è·¯è¦ç¢ºå®šæ•´æµäºŒæ¥µç®¡ä»¥åŠæ¿¾æ³¢é›»å®¹å€¼ã€‚
   
  (1)整æµäºŒæ¥µç®¡çš„鏿“‡
   
ã€€ã€€é¸æ“‡äºŒæ¥µç®¡è¦ä¾æ“šäºŒæ¥µç®¡çš„åå‘è€å£“VRMå’Œæ£å‘é›»æµIFã€‚ç”±äºŽæ¿¾æ³¢é›»å®¹çš„å®¹é‡æ„ˆå¤§ï¼ŒäºŒæ¥µç®¡å°Žé€šè§’愈å°ï¼Œé€šéŽäºŒæ¥µç®¡è„ˆæ²–é›»æµçš„å¹…åº¦æ„ˆå¤§ï¼Œå› æ¤ï¼Œæ•´æµç®¡çš„幅值電æµå¿…é ˆåŠ ä»¥è€ƒæ…®ã€‚æµéŽæ•´æµç®¡çš„å¹³å‡é›»æµID=Ii/2,Ii=IR2+I0,IR2=IR1+Iadj≈0.01A(å¼ä¸Ii為穩壓器的輸入電æµï¼ŒIR1ã€IR2ã€Iadj分別為æµéŽR1ã€R2,以åŠèª¿æ•´ç«¯çš„é›»æµï¼‰ï¼Œå‰‡ID=(0.01+I0)ï¼2。考慮到電容充電電æµçš„æ²–擊,æ£å‘é›»æµä¸€èˆ¬å–å¹³å‡é›»æµçš„2~3å€ã€‚
   
  二極管最大åå‘電壓,å¼ä¸U2為電æºè®Šå£“器次級電壓有效值,Ui為整æµè¼¸å‡ºé›»å£“(å³ç©©å£“器輸入電壓)。為了ä¿è‰ç©©å£“器LM317穩定é‹è¡Œï¼Œè¼¸å…¥é›»å£“Ui與輸出電壓U0之差一般在5~15V范åœï¼Œå–Ui-U0=1OV,得Udmax=1.2Ui=1.2(U0+10)=12+1.2U0。è¨è¨ˆæ™‚å¯è€ƒæ…®ä¸€å®šçš„ä½™é‡ã€‚
   
  (2)濾波電容è¨è¨ˆ
   
  濾波電解電容C1çš„é¸æ“‡åŽŸå‰‡æ˜¯ï¼šå–其放電時間常數RLC1大于充電周期的3~5å€ï¼Œå…¶è€å£“值Ucå¿…é ˆå¤§äºŽè„ˆå‹•é›»å£“å³°å€¼ã€‚å°äºŽæ©‹å¼æ•´æµé›»è·¯ä¾†èªªï¼Œè„ˆå‹•電壓峰值為2U2,C1的充電周期ç‰äºŽäº¤æµé›»æºå‘¨æœŸT的一åŠï¼Œå³å¼ä¸RL為整æµåŽçš„ç‰æ•ˆè² 載電阻,而RL=Ui/Ii=(10+U0)/(0.0l+I0),代入å¼ä¸å³å¯ç¢ºå®šC1值。
2.3 é›»æºè®Šå£“器è¨è¨ˆ
   
  在串è¯ç©©å£“電路ä¸ï¼Œç¢ºå®šè®Šå£“器的二次電壓很é‡è¦ã€‚如果為了有富余而把二次電壓åšå¾—è¼ƒé«˜ï¼Œå°±æœƒå¢žåŠ èª¿æ•´ç®¡çš„æè€—ï¼Œé€™æ¨£å¾—ç›¸æ‡‰åœ°å¢žå¤§æ•£ç†±å™¨ã€‚å› æ¤ï¼Œè¦è¨è¨ˆå‡ºæ€§èƒ½å„ªè‰¯çš„é›»æºï¼Œè®Šå£“å™¨çš„åƒæ•¸å€¼å¾€å¾€è¦ç¶“éŽå¤šæ¬¡èª¿æ•´ã€‚åƒè€ƒå²ç»ä¸å…¨é¢åœ°è¬›è§£äº†é›»æºè®Šå£“囂è¨è¨ˆçš„å„個è¦é»žï¼Œæœ¬æ–‡ä¸å†è´…述。這里采用近似計算的方法來確定U2å’ŒI2。
   
   U2=Ui/1.2=0.83(10+Uo)
   
   I2=(1.5~2)Ii=(1.5~2)×(0.01+Io)
   
2.4 集æˆç©©å£“器電路è¨è¨ˆ
   
  為ä¿è‰ç©©å£“器在空載時也能æ£å¸¸å·¥ä½œï¼Žå‰‡æµéŽé›»é˜»R1的電æµä¸èƒ½å¤ªå°ã€‚一般å–IR1=5~10mA,æ•…R1=VREF/IR1=1.25/(5~10)×10-3≈120~240Ω,å¼ä¸VREF為穩壓器基準電壓。而輸出電壓U0與VREFã€R1ã€R2有以下關系:
   
  Un=VREF+(IR1+Iadj)R2=(1+R2/R1)VREF+IadjR2 (1)
   
  調節電阻R2,å³å¯æ”¹è®Šè¼¸å‡ºé›»å£“的大å°ã€‚由于Iadj很å°ï¼ˆåªæœ‰50μA),所以å¼ï¼ˆ1)å¯å¯«ç‚ºUo=(1+R2/R1)VREF=1.25(1+R2/R1) (2)
   
   由å¼ï¼ˆ2)求得R2=(0.8U0-1)R1。
   
2.5 ä¿è·é›»è·¯è¨è¨ˆ 來æº:http://tede.cn
   
  電路ä¸ä¿è·äºŒæ¥µç®¡çš„鏿“‡æ¯”較簡單,åªè¦èƒ½ä¿è‰æ»¿è¶³åå‘è€å£“和沖擊電æµé€™å…©å€‹è¦æ±‚å°±å¯ä»¥äº†ã€‚而R3çš„ä½œç”¨ä¸»è¦æ˜¯é™åˆ¶ä¸‰æ¥µç®¡çš„基級電æµï¼Œä¸€èˆ¬å–1~2kΩ。下é¢è«‡è«‡éŽæµä¿è·é›»è·¯çš„è¨è¨ˆã€‚
   
  (1)啟動狀態
   
ã€€ã€€é›»æ©Ÿå•Ÿå‹•æ™‚å¿…é ˆæ»¿è¶³å……é›»æ™‚é–“Î¥å¤§äºŽå•Ÿå‹•æ™‚é–“Î´ï¼ŒV2ä¸å°Žé€šï¼Œé›»æ©Ÿæ‰èƒ½æ£å¸¸å•Ÿå‹•。由于啟動電æµå¾ˆå¤§ï¼Œä¸€èˆ¬æ˜¯é¡å®šé›»æµçš„4~7å€ï¼Œå¯çœ‹æˆä¸è®Šï¼Œè¨ç‚ºI=5I0ã€‚æ ¹æ“šåœ–4å¯çŸ¥ã€‚

圖4 ä¿è·é›»è·¯çž¬æ™‚çŸè·¯éŸ¿æ‡‰
   
  (2)ä¿è·ç‹€æ…‹
   
  è¨é›»æ©Ÿè² è·åœ¨é¡å®šç‹€æ…‹ä¸‹é‹è¡Œï¼Œé›»æ©Ÿé›»æµI0已經穩定。電機çŸè·¯æˆ–å µè½‰åŽï¼Œé›»æµçªç„¶å¢žå¤§åˆ°çŸè·¯é›»æµIs,電容C4開始充電。考慮一定的è¨è¨ˆä½™é‡ï¼Œå–ä¿è·é›»æµè¨å®šå€¼IG。
   
2.6 散熱è¨è¨ˆ
   
  穩壓器的最大å…è¨±åŠŸè€—å–æ±ºäºŽèŠ¯ç‰‡çš„æœ€é«˜çµæº«TjM,ç•¶T
  求得RθdåŽï¼Œé€šéŽæŸ¥æ•£ç†±ç‰‡ç‰æ•ˆç†±é˜»èˆ‡ææ–™åŽšåº¦å’Œè¡¨é¢ç©é—œç³»çš„æœ‰é—œæ‰‹å†Šï¼Œå¯å¾—到表é¢ç©çš„范åœã€‚表2列出了幾種常用å°è£å½¢å¼çš„熱阻。
   
3ã€å¯¦é©—çµæžœ
   
  在交æµä¾›é›»é›»å£“220(1±10%)V,輸出é¡å®šé›»å£“U0=24V,é¡å®šåŠŸçŽ‡P0=15W,é¡å®šé›»æµI0=0.625A,電機啟動時間δ=50ms,å…許çŸè·¯æ™‚é–“ts=500ms,ä¿è·é›»æµæ•´å®šå€¼Ic=2A,最高環境溫度TAM=+45℃的æ¢ä»¶ä¸‹ã€‚è¨è¨ˆå‡ºå„é›»è·¯åƒæ•¸è¦‹è¡¨3。
   按表3çš„è¨è¨ˆé¸å–åƒæ•¸çµ„è£å®Œç•¢åŽï¼Œç¶“實驗測定é”到如下技術指標:
   輸出特性Un=24V,In=0~1A:
   電壓穩定度 Sv≤5×10-6;
ã€€ã€€ã€€è² è¼‰ç©©å®šåº¦S1≤5×10-5ï¼›
   溫度系數α≤1×10-5/℃。
   電機能æ£å¸¸å•Ÿå‹•ï¼Œç•¶é›»æ©Ÿå µè½‰æ™‚ï¼ŒéŽæµä¿è·æ£å¸¸èµ·ä½œç”¨ã€‚
表2 幾種å°è£å½¢å¼çš„熱阻
表3 è¨è¨ˆåƒæ•¸å€¼
4ã€çµèªž
   
  綜上所述,采用LM317集æˆç©©å£“器è¨è¨ˆçš„å°åŠŸçŽ‡ç›´æµé›»æ©Ÿé›»æºï¼Œé›»è·¯çµæ§‹ç°¡å–®ï¼Œæ•ˆçŽ‡é«˜ï¼Œæˆæœ¬ä½Žï¼Œè¼¸å‡ºé›»å£“æ€§èƒ½å¥½ï¼Œæœ‰è‘—å¾ˆå¥½çš„æ‡‰ç”¨å‰æ™¯ã€‚