LM317作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊，是一種使用方便、應用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。317系列穩(wěn)壓塊的型號很多：例如LM317HVH、W317L等。電子愛好者經(jīng)常用317穩(wěn)壓塊制作輸出電壓可變的穩(wěn)壓電源。
可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設計
一、 設計任務
設計一個正負可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，要求：
1、 輸出電壓：±5v~±12 v
2、 最大輸出電流0.5A
3、 當交流電網(wǎng)電壓在220v上下波動10%，環(huán)境溫度在10oC~40 oC范圍內(nèi)時，均能正常工作。
二、 方案選擇
直流穩(wěn)壓電源有以下幾種方案
1、 由晶體管、變壓器等組成的可調(diào)直流電源
特點：設計調(diào)整靈活，元器件多，故障率高。
2、 由三端穩(wěn)壓器、變壓器等組成
特點：設計調(diào)整容易，故障率低，有內(nèi)部保護，效率低。
3、 開關式穩(wěn)壓電源：
220v/50Hz 整流濾波 開關穩(wěn)壓 用改變脈沖寬度的方法調(diào)整輸出電壓。
特點：體積小，重量輕，效率高，但開關信號易造成電磁干擾，電源噪聲大。
比較上述三種方案，考慮到主要用于模擬放大器、信號發(fā)生器、濾波器等模擬信號處理電路，要求電源紋波小，噪聲小。室內(nèi)使用，對效率、體積、重量沒有嚴格要求，故選擇方案2。
三、 元、器件參數(shù)選擇
1、 首先選擇關鍵元器件——三端穩(wěn)壓器
根據(jù)負載電壓(±5v~±12 v)與負載電流(0.5A)的要求，
選擇LM337和LM317(±1.2v~±37 v，1.5A)
以下設計按照輸出最大電壓12v進行設計
2、 計算V2和C1：(V2`和C1`與V2和C1對稱，取相同值)
依穩(wěn)壓電源的工作原理可知，如果V2太大，則VI太大，317兩端電壓大，317功耗大，芯片溫升高，容易損壞芯片且浪費電能。反之，如果V2太小，則317內(nèi)部調(diào)整管管壓降太小，不在放大區(qū)，失去調(diào)整作用。這個值應使317在最不利的條件下能正常工作。而且在能正常穩(wěn)壓的前提下，壓降盡可能小，以減小功耗。這里說的最不利條件是指交流電網(wǎng)電壓V1最低和輸出電流Io最大。
由317資料可知，它的正常工作條件是VI-Vo>3v (見P.2)，所以VI >15v
由于C1的充放電作用，波形如圖所示。T1是充電時間，T2是放電時間，通常
T2>>T1， T2≈T1 +T2=10ms
∴ 為了設計C1，應計算ΔVI
其中 1v是橋式整流電路中1個二極管的壓降(粗略計算)
由上述，VImin=15v
考慮最不利條件：
V2取V2min=0.9V2(電網(wǎng)向下波動10%)， Io取Iomax=0.6A(按設計要求0.5A留10%裕量)
則 C1=C1max
由 可知，C1越大，ΔVI越小，V2也越小，紋波小，變壓器匝數(shù)少，這是我們所希望的。但是，C1太大，整流元件瞬時電流太大，對整流橋與變壓器的電流提出了高要求。而且電容容量大體積大，價格貴。所以，C1 不能太大，也不能太小。
我們設計 ，我們選用
C1=2200 /25V
得，V2=14.7v 留有裕量，設計V2=18v
3、 設計整流元件
(1)、整流二極管反向耐壓
由整流橋工作原理知，每個整流二極管承受的最大反向峰值電壓
為了安全，選整流二極管時反向耐壓比上述值至少高50%
選VRM≥90v, 擊穿電壓180v以上
(2)二極管最大整流電流IF
橋式整流電路中，四個二極管兩兩輪流導通。所以每個整流二極管的最大整流電流平均值是輸出電流的一半。
由于整流管的電流不是正弦波，它的正向電流比平均值大很多。而且在接通瞬間有相當大的沖擊電流通過整流二極管，電容越大這個電流越大。因此，二極管最大整流電流IF應比上述值大0.5~2倍。按0.8倍計算，
IF=1.8(iDAV)max=1.8 ×0.25=0.45A
據(jù)此，可選用1A/200v的橋堆 4、 變壓器副邊繞組電流
同樣由于流過變壓器副邊的電流不是正弦波，故選變壓器副邊繞組電流有效值Iac比輸出電流Io大。一般取1.1~3倍
這里取 Iac=1.8Iomax=1.8×0.6=1.08A， 取2A
5、 估算三端穩(wěn)壓器的功耗和散熱器參數(shù)
三端穩(wěn)壓器的功耗
三端穩(wěn)壓器正常工作溫度是0oC~70oC。留有裕量,按三端穩(wěn)壓器溫度不超過60oC計算,并考慮最不利的條件(環(huán)境溫度40oC),則散熱器熱阻
由此選擇散熱片。SRZ203叉指型散熱片熱阻為2.5oC/w(64×100×35mm)
6、 其它
(1)、根據(jù)317芯片使用建議，Cadj用10μF/25v。C2為C1的高頻補償電容，用以補償鋁電解電容C1在高頻時電容性能的下降。一般C2選0.1μF的瓷片電容。為了在輸出端進一步濾波，C3，C4選取與C1，C2相同。
(2)、根據(jù)317芯片使用建議，R1取240Ω/0.125w
應該用一個720Ω電阻與R2電位器串聯(lián)
由317說明書(P.7)，R1應緊靠在317管腳處焊接，R2接地端應靠近輸出端。
(3)、D1和D2是保護二極管。當由于某種原因使輸入端短路時，給C3，Cadj提供放電通路，避免它們通過317放電，損壞317。
(4)、在電源輸出端可加發(fā)光二極管作為指示燈。
7、電源設計應注意的幾個問題
(1)、各元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗應在允許的范圍內(nèi)，并留有適當?shù)脑Ａ?，以保證電路在規(guī)定的條件下能正常工作，達到所要求的性能指標，并留有一定的裕量;
(2)、對于環(huán)境溫度、交流電網(wǎng)電壓等工作條件，計算時應按照最不利的情況考慮;
(3)、涉及元器件的極限參數(shù)(例如整流橋的耐壓)時必須留有足夠的裕量。一般按1.5倍左右考慮。例如：如果實際電路中三極管VCE的最大值為20v，挑選三極管時應按V(BR)CEO≥30v考慮;
(4)、電阻值盡可能選在1MΩ范圍內(nèi)，最大一般不應超過10MΩ。其數(shù)值應在常用電阻標稱系列之內(nèi)，并根據(jù)具體情況正確選用電阻器的品種;
(5)、非電解電容，應盡可能在100pF~0.1μF范圍內(nèi)選擇。其數(shù)值應在常用電容器標稱值系列之內(nèi)，并應根據(jù)具體情況正確選用電容器的品種;
(6)、在保證電路性能的前提下，應盡可能設法降低成本，減少元器件品種，減小元器件的功耗和體積，并為安裝調(diào)試創(chuàng)造有利條件;
(7)、在滿足性能指標和上述各項要求的前提下，應優(yōu)先選用現(xiàn)有的或容易買到的元器件，以節(jié)省時間和精力;
(8)、應把根據(jù)計算所確定的各參數(shù)值標在電路圖中恰當?shù)奈恢?
(9)、安裝焊接時注意板面布局，可靠緊湊，干凈美觀。
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