五、集成直流稳压可调电源
(一)实训
1.实训电路设计要求
利用LM317设计： 输出电压范围能在1.25V～12V之间连续可调，输出电流能达到300mA的稳压电源。
2.实训目的
①掌握桥式整流、电容滤波、LM317的原理，并能计算LM317的输出电压。
②了解变压器输出、桥式整流输出、稳压输出波形。
3.实训电路原理图
如图6－9所示。
图6－9 集成直流稳压可调电源实训电路图
4.知识储备
①LM317的工作原理。
②桥式整流的应用。
5.实训电路工作原理
(1)电路原理如图6－9所示
220V交流电加到变压器T初级，经变压器降压后，从次级输出12V左右的交流电。经过桥式整流、电容C1滤波后，变成约15V左右的直流电压，该直流电压加到LM317稳压器3脚，从2脚输出稳定的直流电压。其中1脚为调整端，调整端与输出端之间的电压为1.25V的基准电压，为了保证稳压器的输出性能，R1阻值应小于240Ω，改变电位器RP的阻值，可改变输出电压的大小。C1用于滤除由市电引入的高频干扰，C2(1000uF)组成电容滤波电路，C3(10uF)用于旁路基准电压的纹波电压，提高稳压电源的纹波抑制性能。在使用中，若负载为500～5000pF的容性负载，稳压器的输出端会发生自激振荡现象，电解电容C4(200uF)正是为此设计，可进一步改善输出电压的纹波。D5、D6是保护二极管，若输入发生短路，C4的放电电流会反向流经LM317，有可能被击坏。而VD5的接入可旁路反向冲击电流，同理若输出端短路，C3上的放电电流会通过D6短路，起到保护作用。
(2)电容滤波的特点
电容容量越大，滤波效果越好，但通电瞬间产生的浪涌电流也越大；另外电容量的选择还与负载电流有关，如表6－5所示：
表6－5 输出负载电流与滤波电容容量对照表
(3)根据以上原理图计算输出电压
已知： 当输出变压器为18V，Iw=50mA，输出端2和调整端1间的电压UREF=1.25V。
①求当R1=200Ω，RP=500Ω(固定电阻)时，输出电压Uo值？
②若将RP改为3KΩ电位器时，求输出电压Uo可调范围有多大？
③如果输出电压为6V，LED的工作电流为10mA，正向导通压降为1.5V，求限流电阻R2的取值？
解： ①Uo=Uref
R1
()
+IwRP+UREF，
考虑到调整端电流Iw很小，可将其忽略，故Uo表达式可改写为：
②输出电压Uo的可调范围：
若用电位器代替RP，则在电位器被短接情况下，Uo有最小值Uomin，其值为：
Uomin=UREF=1.25V，
而当3KΩ电位器阻值全部接入电路时，有最大值Uomax，其值为：
因此输出电压Uo的可调范围为1.25～20V。③UR2=6－5=4.5V，R2=UR2/IR2=450Ω。
6.实训中出现的问题及问题解决方框图
(1)电路工作方框图
图6－10 集成直流稳压可调电源
(2)实训中出现的问题及解决方法
①无输出电压？A.接通电源测试。B.测变压器输入电压，如无输入电压，则查电源接线是否接好。C.如有输入电压，测变压器输出电压，若变压器无输出电压，测变压器次级电阻存在短路或断路。D.测变压器有输出电压，测整流输出电压，如果无整流输出电压，测整流二极管。E.有整流输出，测稳压输出电压，如无稳压输出电压，测LM317和RP。
②输出电压调整范围很小？测量R1、RP、LM317。
③输出电压只有2V且不可调？R1虚焊、断路。
④输出电压最大值为12.5V且不可调？观察LM317的3脚是否虚焊，如果没有虚焊，则测量RP是否存在问题。
(二)元器件选择
1.元器件清单
表6－6 集成直流稳压可调电源元器件清单表
2.元器件选择注意点
①变压器的检测。将万用表至于200Ω档，分别测量初次、次次绕组，初级电阻大，接220V，次级电阻值小，作为输出。如果所测阻值为0或∞，则说明变压器短路或断路。
②LM317检测。将LM317引脚朝下，把标记有“LM317”的一面正对着自己，从左边起引脚分别是“调整端(1脚)、输出端(2脚)、输入端(3脚)”万用表拨至于200K档，黑表笔接LM317散热板，红表笔分别接1、2、3脚，测量结果大致为24KΩ、0Ω、4KΩ。
③电位器RP检测。将数字万用表拨至20KΩ档，测得固定端阻值应与标称值一致；再测一个固定端和滑动端之间的阻值能在0到标称值之间平稳变化，则说明该电位器是好的。
(三)知识升华
如果需要输出电压在2V～20V可调，应该如何改变电路？
上一篇：职业性皮肤病
