三端可調輸出穩(wěn)壓器應用技巧

圖51為三端可調正輸出穩(wěn)壓器的等效電路框圖，封裝外形見圖52-54，輸出電流最大為1．5A．輸出電壓Vo=(1．25／Rl+50uA)·R2+1．25，其中50uA為從調整端(ADJ)流出的恒定電流。一般情況下，R1的取值較小，使流過R1的電流遠大于50uA，故50uA項可忽略，此時Vo≈1．25(R2／R1+1)。
    三端可調負輸出穩(wěn)壓器的工作原理與正電壓輸出穩(wěn)壓器類似，圖55～57為其封裝外形。以下介紹以正輸出穩(wěn)壓器為主。



    1．降低紋波系數(shù)及增設保護二極管
    在要求穩(wěn)壓器供電的質量比較高時，可在Vi端到地加0．33uF的電容，在ADJ端到地加10uF的電解電容，這樣能保證有很高的紋波抑制能力(圖58)。當穩(wěn)壓器的輸入、輸出端接有大電解電容時，還需加入保護二極管D1、D2，以防止輸入端及輸出端對地短路時損壞穩(wěn)壓器內部電路。
    2．并聯(lián)使用
    穩(wěn)壓器內部設有過熱、過流保護電路，可像三端固定穩(wěn)壓器一樣直接并聯(lián)使用，以求獲得大的輸出電流，然而，這存在一個電流分配的問題。

    實際使用時我們總是希望輸出電流在每個穩(wěn)壓器上平均分配，以使各個穩(wěn)壓器承擔的功耗處于均衡狀態(tài)。
    圖59為穩(wěn)壓器均流并聯(lián)使用原理，在每只LM317的輸出端各串聯(lián)一只均流電阻Rs，如果Rs≤R1，則每只穩(wěn)壓器有
    1．25=Vorl／Rl+R2)+I1Rs之關系式，其輸出電流I1=[1．25-VoRl／(R1+R2)]／Rs
    輸出總電流為Io=N·I1，N為穩(wěn)壓器并聯(lián)數(shù)目。
    事實上，當負載恒定(輸出電流Io也恒定)時，圖59電路的工作是令人滿意的。但是，實際工作環(huán)境中，負載是經(jīng)常變化的，因此輸出電流也經(jīng)常變化(例如給功率放大器供電時即如此)，這樣在Rs上的壓降也經(jīng)常變化，由此造成輸出電壓Vo不能保持恒定。


    圖60采用外接運放來控制LM317的調整端，使穩(wěn)壓器的輸出電壓隨輸出電流的變化而變化，以補償在均流電阻Rs上的壓降損失。流過晶體管Vl發(fā)射極的電流是恒定的(1.25V／100Ω)，故運放同相端的電壓也保持恒定，反相端電壓則偏置于Vo／2上。當輸出電壓Vo隨輸出電流Io升高而下降時．運放作差動放大，使LM317的調整端電位升高，形成一個閉合控制環(huán)路，則Vo升高到原來數(shù)值。
    如采用七只LM317并聯(lián)，并配置良好散熱器的話，此電路的輸出電流大于10A。


    3．外接大功率管擴流
    圖61為采用外接大功率達林頓管FC30的擴流方法，輸出電流可達2A。R3決定了三端穩(wěn)壓器的輸出電流(約0．7A)，其余的輸出電流由V3承擔。為了防止因負載短路而損壞V3，還設置了V1、V2等組成的減流型保護電路，R2決定過流保護的起控值。
    4．從0V起調的穩(wěn)壓器
    圖62電路可從0V起調，齊納穩(wěn)壓管ZD提供大于1．25V的負基準電壓，這樣當R2調為零時，輸出電壓可達0V。


    圖63電路采用運放來產(chǎn)生負基準電壓。運放接成差動放大器，它將LM317的Vo端與ADJ端間的1．25V基準電壓反相為-1．25V，當R2調為零時，穩(wěn)壓器的最低輸出電壓也為0V。
    5．線路壓降校準
    三端穩(wěn)壓器使用很方便，但它對輸出電流在導線上的損失電壓不能感測和校準。

    圖64電路加入了一個光耦合器MCT2E，用于實現(xiàn)自動補償。流過光耦晶體管的電流取定為1．25／R1=5mA。
    調節(jié)R3可使光耦合的強度合適，也即調節(jié)R3可使RL兩端的電壓保持為12V。當輸出電流加大，使導線上的壓降增大時(Rc為導線電阻)，RL上的電壓低于12V，光耦合器中的發(fā)光二極管電流減小，光耦合度減弱，光耦晶體管趨于截止，使LM317的ADJ端電壓上升，直至RL兩端的電壓回升到額定的12V為止．反之亦然。

    6．高壓輸出
    三端可調穩(wěn)壓器的最高輸出電壓為37V，如果將它的ADJ端懸浮在高電位，則輸出電壓可大于100V。
    圖65為輸出150V的電路，由R1、R2將ADJ端懸浮偏置于148．75V的電壓上，則Vo達150V。ZD用于保護穩(wěn)壓器，使輸人、輸出壓差在額定值內。


    圖66采用外接大功率管V1預降壓，使輸入電壓的大部分落在V1上，ZD可保LM317的輸入輸出壓差處于6～8V的安全范圍內。輸出電壓Vo可通過w在90～120V內調節(jié)。


    圖67利用電荷泵原理，可輸出115V電壓，輸出電流高于0．5A，可供彩電使用。市電正半周時通過Dl給Cl充電。負半周時光耦器GO2耦合，SCR導通，C1給C2泵電荷，提供三端穩(wěn)壓器的輸入電壓。輸出電壓Vo由R4、R5調定在115V。G01、ZD2等使穩(wěn)壓器的輸入輸出壓差保持在安全區(qū)內，一旦超過時，ZD2擊穿，GO1耦合，將GO2的發(fā)光二極管短路，使SCR截止。直到穩(wěn)壓器恢復到安全區(qū)內時，才重新啟動。
    圖68為采用可控硅SCR預調壓的穩(wěn)壓器，V1、V2組成SCR的可控觸發(fā)電路，當穩(wěn)壓器的入出壓差增大時，Vl導通減弱，使V2振蕩頻率下降，進而最終使SCR的輸出電壓下降，穩(wěn)壓器的人出壓差保持在恒定值上。電路的輸出電流≤1A。
    圖69為高精度高壓穩(wěn)壓器。由V1、V2進行預穩(wěn)壓，一方面使三端穩(wěn)壓器的入出壓差處于正常范圍，另一方面也提高了輸出電壓的精度。


    7．0.1V級差的步進穩(wěn)壓電源
    圖70電路的輸出電壓從1．5～25．5V可調，級差為0．1V，由八只開關S1～S8控制，用八位二進制碼選擇，共有2的8次方=256檔輸出電壓。


    8．數(shù)控穩(wěn)壓源
    圖71電路采用數(shù)字脈沖選擇輸出電壓，Vl～V4截止時輸出電壓最高，V1～v4依次被數(shù)字脈沖選通時，輸出電壓也相應下降至額定值。

    圖72電路采用一塊脈沖分配器CD4017，對Vl～V10輪流選通，使輸出電壓隨之改變。


    9．預跟蹤穩(wěn)壓電源
    圖73電路采用兩塊穩(wěn)壓器，因而輸出精度提高。兩塊穩(wěn)壓器的輸出電壓由雙聯(lián)同軸電位器進行跟蹤調節(jié)，Vi-Vo的壓差由它們均勻分擔。
    該電路的電壓調整率<0．01％，負載調整率<0．1％，輸出紋波<100uV。


    10．步進分檔穩(wěn)壓器
    圖74電路用一個單刀十一擲旋轉開關S對輸出電壓進行切換，共有1．5V、3V、4．5V、5V、6V、7．5V、9V、10．5V、12V、13．5V和15V共十一檔輸出，適合初學者作實驗所用。當s進行轉換時，其接點會暫時斷開(此外時間一長，s也會接觸不良)，此時V0將升至很高，加入了V1后可保證在此種情況下使Vo下降為1．8V，避免負載受損。


    11．輸人電壓切換
    三端穩(wěn)壓器的最大輸出電流為1．5A，在較大的人出壓差下工作時，由于內部的功耗保護電路的作用，使輸出電流能力下降。
    圖75采用切換交流輸入電壓的方法來滿足輸出電壓電流的大范圍變動。輸出電壓Vo小于12V時，S1置交流15V檔；Vo大于12V時，S1置交流30V檔。
    圖75電路需采用手動方法來切換S1，這在許多場合(尤其是進行電路實驗時)甚感麻煩。


    圖76電路可實現(xiàn)輸入交流電壓的自動切換，當Vo小于13V時，V1截止，繼電器KSl釋放，觸點S1與交流15V連接，當Vo大于13V時，ZD擊穿。V1飽和導通，KSl吸合，觸點轉換至與交流30V連接。滿足了輸出電壓大范圍變動的要求，又不使穩(wěn)壓器功耗過大。

    12．自動閃爍燈
    圖77電路可驅動12V的燈泡作4Hz的閃爍，改變阻容網(wǎng)絡參數(shù)可改變閃爍頻率。V1用于控制電路的工作，當Vc>0．7V時，燈泡停止發(fā)光。
    13．恒流充電器
    三端可調充電器也可充當恒流源。
    圖78中，流過負載RL的電流IL=1．25／R+50uA，改變R的大小可調節(jié)IL的大小。
    圖79為依此原理制成的恒流充電器。開始充電時，電路作為一恒流源(此時SCR截止），S1用于選擇充電電流。
    當被充電池電壓上升至最大允許值(一般每節(jié)電池最高為1．6V，N節(jié)時為1．6NV)時，經(jīng)W2分壓，觸發(fā)SCR，將w1短接接地，這時電路轉變?yōu)楹銐狠敵龀潆娖?，充電電流逐漸減小，同時LED點亮。
    W1用于調節(jié)恒壓輸出的數(shù)值。

    圖80為限流充電器，最大充電電流被限制在0．7V／1Ω=0．7A以下。


    14．軟啟動電濠
    圖81電路具有軟啟動特性，用于黑白電視機時對顯像管燈絲的延壽有一些好處。通電后，Vo的輸出通過R1、Vl對C2充電，V1飽和導通，Vo輸出最低(約1．5V)。隨著C2上電壓的升高，Vl漸漸退出飽和并趨于截止，Vo逐漸升高至額定電壓。改變R1、C2的常數(shù)可改變軟啟動的時間。D1用于關機后使C2上的電荷快速泄放．
    圖82為采用齊納穩(wěn)壓管鉗位的另一種軟啟動電源。


    15．輸出電壓、電流可調穩(wěn)壓器
    圖83電路的輸出電壓、電流可分別由電位器調節(jié)。左側的穩(wěn)壓器構成恒流源，電流由w1調節(jié)；右側的穩(wěn)壓器構成電壓源，輸出電壓由w2調節(jié)。


    圖84電路的輸出電流由V1擴展，最大可達5A。運放及R2等元件構成的反饋環(huán)路決定著電流輸出，當輸出電流達額定值時，LED點亮指示。


    16．交流穩(wěn)壓器
    圖85的電路采用兩個正負可調穩(wěn)壓器交連相接，這樣輸出信號將跟隨輸入信號，但輸出幅度被限制于士6V上。輸出電流可達lA以上。

    17．開關式穩(wěn)壓電源
    圖86為帶過流保護的自激型開關穩(wěn)壓器，LM317與阻容件組成自激振蕩器及誤差放大器，流過R1上的電流大小控制著V1、V2復合管進行開關工作。輸出電壓由w控制．可在1．8-32V內調節(jié)，輸出電流為4A。