5v/12v線性穩(wěn)壓電源(原理)

一、技術(shù)說明：輸入交流電壓 220vV 0.5A。

輸出電壓 5V 和連續(xù)可調(diào)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(diào)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(diào)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(gè)市電，則最多能夠點(diǎn)亮一盞燈或轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)電風(fēng)扇等。若要在一個(gè)電子電路或計(jì)算機(jī)上使用市電，則必須首先將其轉(zhuǎn)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(guān)K、保險(xiǎn)管、AC—DC適配器、集成穩(wěn)壓器和后級(jí)濾波器組成。當(dāng)輸入220V交流電且開關(guān)K閉合時(shí)，輸出一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓，且穩(wěn)定輸出在一定范圍內(nèi)不受220V交流電網(wǎng)的波動(dòng)和電子電路負(fù)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(jí)上正下負(fù)，電流從正極經(jīng)D1、負(fù)載和D3流回變壓器的負(fù)極，這樣若忽略二極管的導(dǎo)通電壓，在負(fù)載上得到一個(gè)大小與變壓器次級(jí)相同的電壓波形，極性為上正下負(fù);在交流的負(fù)半周，變壓器次級(jí)上負(fù)下正，電流從正極經(jīng)D2、負(fù)載和D4流回變壓器的負(fù)極，這樣在負(fù)載也得到一個(gè)大小與變壓器次級(jí)相同的電壓波形，極性與正半周一樣,也為上正下負(fù)。因此在交流信號(hào)的正負(fù)半周的分別作用下，整流器均輸出單極性的脈動(dòng)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(jí)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?yàn)V除交流信號(hào)，整流器輸出的單極性脈動(dòng)電壓經(jīng)過該濾波器后，就變成了直流信號(hào)了。大電容C1的作用主要是交流成份和儲(chǔ)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(huì)隨著電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和負(fù)載的輕重而變化，并不適合直接應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和電子電路，因此還必須進(jìn)行穩(wěn)壓。

穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計(jì)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(shè)定。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計(jì)算公式，R1和R2的阻值是不能隨意設(shè)定的。1，2腳之間為1.25V電壓基準(zhǔn)。為保證穩(wěn)壓器的輸出性能，R1應(yīng)小于240歐姆。改變R2阻值即可調(diào)整穩(wěn)壓電壓值。D1，D2用于保護(hù)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(gè)外接電阻來設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。LM117/LM317 內(nèi)置有過載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。

其次是317穩(wěn)壓塊都有一個(gè)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(hào)不同，其最小穩(wěn)定工作電流也不相同，但一般不大于5mA。當(dāng)317穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí)，317穩(wěn)壓塊就不能正常工作。當(dāng)317穩(wěn)壓塊的輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí)，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(shí)(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(huì)出現(xiàn)下述不正常現(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(shè)定R1和R2阻值的大小，而使317穩(wěn)壓塊空載時(shí)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(shí)能夠穩(wěn)定地工作。此時(shí)，只要保證Vo/(R1+R2)≥1.5mA，就可以保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)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(dāng)然，只要能保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作，Vo/(R1+R2)的值也可以設(shè)定為大于1.5mA的任意值。

2.經(jīng)計(jì)算可知R1的最大取值為R1≈0.83KΩ。又因?yàn)镽2/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(jì)算公式計(jì)算其輸出電壓時(shí)，必須保證R1≥0.83KΩ，R2≤23.74KΩ兩個(gè)不等式同時(shí)成立，才能保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)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(yīng)。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)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(diào)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(nèi)部還是線性穩(wěn)壓，因此功耗比較大。當(dāng)輸入輸入電壓差比較大且輸出電流也比較大時(shí)，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(shí)建議分檔調(diào)壓