5v/12v線性穩(wěn)壓電源(原理)

一、技術說明：輸入交流電壓 220vV 0.5A。

輸出電壓 5V 和連續(xù)可調電壓1.5V～30V/1.5A 兩組直流。

二、制作說明：

1、成品用金屬盒或者塑料盒包裝成產(chǎn)品。

2、電壓表V、電流表A 和調節(jié)電壓用的電位器Rw 安裝在包裝盒的面板上。

3、電源變壓器固定在包裝盒的底座上，電路板固定在包裝盒的底座上。

4、電壓調節(jié)的三端穩(wěn)壓集成塊7805 和317 加裝散熱器。

1.5 直流穩(wěn)壓電源

我們最熟悉的電源是220伏交流市電，但若直接使用這個市電，則最多能夠點亮一盞燈或轉動一個電風扇等。若要在一個電子電路或計算機上使用市電，則必須首先將其轉換為直流穩(wěn)壓電源后才能使用。

圖1.23 線性直流穩(wěn)壓電源電路圖

如圖1.23所示為一種典型的線性直流穩(wěn)壓電源的電路圖，它由電源開關K、保險管、AC—DC適配器、集成穩(wěn)壓器和后級濾波器組成。當輸入220V交流電且開關K閉合時，輸出一個穩(wěn)定的直流電壓，且穩(wěn)定輸出在一定范圍內不受220V交流電網(wǎng)的波動和電子電路負載輕重的影響。

整流器的作用是將降低后的工頻交流電壓變換為直流電壓。圖1.25展示了整流器的工作原理。在交流的正半周，變壓器次級上正下負，電流從正極經(jīng)D1、負載和D3流回變壓器的負極，這樣若忽略二極管的導通電壓，在負載上得到一個大小與變壓器次級相同的電壓波形，極性為上正下負;在交流的負半周，變壓器次級上負下正，電流從正極經(jīng)D2、負載和D4流回變壓器的負極，這樣在負載也得到一個大小與變壓器次級相同的電壓波形，極性與正半周一樣,也為上正下負。因此在交流信號的正負半周的分別作用下，整流器均輸出單極性的脈動電壓，該輸出的直流成份已大于零。

圖1.25 整流器工作原理示意圖

前級濾波器由大電容C1和小電容C2并聯(lián)組成，我們知道電容能夠濾除交流信號，整流器輸出的單極性脈動電壓經(jīng)過該濾波器后，就變成了直流信號了。大電容C1的作用主要是交流成份和儲存電能，小電容C2的作用是濾除高頻干擾。

AC—DC適配器輸出的直流電壓是不穩(wěn)定的，它的輸出電壓值會隨著電網(wǎng)電壓的波動和負載的輕重而變化，并不適合直接應用于計算機系統(tǒng)和電子電路，因此還必須進行穩(wěn)壓。

穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計算，Vo=1.25(1+R2/R1)。僅僅從公式本身看，R1、R2的電阻值可以隨意設定。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計算公式，R1和R2的阻值是不能隨意設定的。1，2腳之間為1.25V電壓基準。為保證穩(wěn)壓器的輸出性能，R1應小于240歐姆。改變R2阻值即可調整穩(wěn)壓電壓值。D1，D2用于保護LM317。

首先317穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是Vo=1.25V—37V(高輸出電壓的317穩(wěn)壓塊如LM317HVA、LM317HVK等，其輸出電壓變化范圍是Vo=1.25V—45V)，所以R2/R1的比值范圍只能是0—28.6。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設置輸出電壓。此外它的線性調整率和負載調整率也比標準的固定穩(wěn)壓器好。LM117/LM317 內置有過載保護、安全區(qū)保護等多種保護電路。

其次是317穩(wěn)壓塊都有一個最小穩(wěn)定工作電流，有的資料稱為最小輸出電流，也有的資料稱為最小泄放電流。最小穩(wěn)定工作電流的值一般為1.5mA。由于317穩(wěn)壓塊的生產(chǎn)廠家不同、型號不同，其最小穩(wěn)定工作電流也不相同，但一般不大于5mA。當317穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時，317穩(wěn)壓塊就不能正常工作。當317穩(wěn)壓塊的輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流時，317穩(wěn)壓塊就可以輸出穩(wěn)定的直流電壓。如果用317穩(wěn)壓塊制作穩(wěn)壓電源時(如圖所示)，沒有注意317穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作電流，那么你制作的穩(wěn)壓電源可能會出現(xiàn)下述不正?，F(xiàn)象：穩(wěn)壓電源輸出的有載電壓和空載電壓差別較大。

1.要解決317穩(wěn)壓塊最小穩(wěn)定工作電流的問題，可以通過設定R1和R2阻值的大小，而使317穩(wěn)壓塊空載時輸出的電流大于或等于其最小穩(wěn)定工作電流，從而保證317穩(wěn)壓塊在空載時能夠穩(wěn)定地工作。此時，只要保證Vo/(R1+R2)≥1.5mA，就可以保證317穩(wěn)壓塊在空載時能夠穩(wěn)定地工作。上式中的1.5mA為317穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作電流。當然，只要能保證317穩(wěn)壓塊在空載時能夠穩(wěn)定地工作，Vo/(R1+R2)的值也可以設定為大于1.5mA的任意值。

2.經(jīng)計算可知R1的最大取值為R1≈0.83KΩ。又因為R2/R1的最大值為28.6。所以R2的最大取值為R2≈23.74KΩ。在使用317穩(wěn)壓塊的輸出電壓計算公式計算其輸出電壓時，必須保證R1≥0.83KΩ，R2≤23.74KΩ兩個不等式同時成立，才能保證317穩(wěn)壓塊在空載時能夠穩(wěn)定地工作。

通常 LM117/LM317 不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM117/LM317 輸入端的連線超過 6 英寸(約 15 厘米)。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應。調整端使用濾波電容能得到比標準三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。

輸入至少要比輸出高2V，否則不能調壓。輸入電要最高不能超過40V吧。輸出電流不超過1A。輸入12V的話，輸出最高就是10V左右。由于它內部還是線性穩(wěn)壓，因此功耗比較大。當輸入輸入電壓差比較大且輸出電流也比較大時，注意317的功耗不要過大。一般加散熱片后功耗也不超過20W。因此壓差大時建議分檔調壓