LM317可调直流稳压电源设计精讲

LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。317系列稳压块的型号很多：例如LM317HVH、W317L等。电子爱好者经常用317稳压块制作输出电压可变的稳压电源。

可调直流稳压电源设计

一、 设计任务

设计一个正负可调直流稳压电源，要求：

1、 输出电压：±5v~±12 v

2、 最大输出电流0.5A

3、 当交流电网电压在220v上下波动10%，环境温度在10oC~40 oC范围内时，均能正常工作。

二、 方案选择

直流稳压电源有以下几种方案

1、 由晶体管、变压器等组成的可调直流电源

特点：设计调整灵活，元器件多，故障率高。

2、 由三端稳压器、变压器等组成

特点：设计调整容易，故障率低，有内部保护，效率低。

3、 开关式稳压电源：

220v/50Hz 整流滤波 开关稳压 用改变脉冲宽度的方法调整输出电压。

特点：体积小，重量轻，效率高，但开关信号易造成电磁干扰，电源噪声大。

比较上述三种方案，考虑到主要用于模拟放大器、信号发生器、滤波器等模拟信号处理电路，要求电源纹波小，噪声小。室内使用，对效率、体积、重量没有严格要求，故选择方案2。

三、 元、器件参数选择

1、 首先选择关键元器件——三端稳压器

根据负载电压(±5v~±12 v)与负载电流(0.5A)的要求，

选择LM337和LM317(±1.2v~±37 v，1.5A)

以下设计按照输出最大电压12v进行设计

2、 计算V2和C1：(V2`和C1`与V2和C1对称，取相同值)

依稳压电源的工作原理可知，如果V2太大，则VI太大，317两端电压大，317功耗大，芯片温升高，容易损坏芯片且浪费电能。反之，如果V2太小，则317内部调整管管压降太小，不在放大区，失去调整作用。这个值应使317在最不利的条件下能正常工作。而且在能正常稳压的前提下，压降尽可能小，以减小功耗。这里说的最不利条件是指交流电网电压V1最低和输出电流Io最大。

由317资料可知，它的正常工作条件是VI-Vo>3v (见P.2)，所以VI >15v

由于C1的充放电作用，波形如图所示。T1是充电时间，T2是放电时间，通常

T2>>T1， T2≈T1 +T2=10ms

∴ 为了设计C1，应计算ΔVI

其中 1v是桥式整流电路中1个二极管的压降(粗略计算)

由上述，VImin=15v

考虑最不利条件：

V2取V2min=0.9V2(电网向下波动10%)， Io取Iomax=0.6A(按设计要求0.5A留10%裕量)

则 C1=C1max

由 可知，C1越大，ΔVI越小，V2也越小，纹波小，变压器匝数少，这是我们所希望的。但是，C1太大，整流元件瞬时电流太大，对整流桥与变压器的电流提出了高要求。而且电容容量大体积大，价格贵。所以，C1 不能太大，也不能太小。

我们设计 ，我们选用

C1=2200 /25V

得，V2=14.7v 留有裕量，设计V2=18v

3、 设计整流元件

(1)、整流二极管反向耐压

由整流桥工作原理知，每个整流二极管承受的最大反向峰值电压

为了安全，选整流二极管时反向耐压比上述值至少高50%

选VRM≥90v, 击穿电压180v以上

(2)二极管最大整流电流IF

桥式整流电路中，四个二极管两两轮流导通。所以每个整流二极管的最大整流电流平均值是输出电流的一半。

由于整流管的电流不是正弦波，它的正向电流比平均值大很多。而且在接通瞬间有相当大的冲击电流通过整流二极管，电容越大这个电流越大。因此，二极管最大整流电流IF应比上述值大0.5~2倍。按0.8倍计算，

IF=1.8(iDAV)max=1.8 ×0.25=0.45A

据此，可选用1A/200v的桥堆 　　4、 变压器副边绕组电流

同样由于流过变压器副边的电流不是正弦波，故选变压器副边绕组电流有效值Iac比输出电流Io大。一般取1.1~3倍

这里取 Iac=1.8Iomax=1.8×0.6=1.08A， 取2A

5、 估算三端稳压器的功耗和散热器参数

三端稳压器的功耗

三端稳压器正常工作温度是0oC~70oC。留有裕量,按三端稳压器温度不超过60oC计算,并考虑最不利的条件(环境温度40oC),则散热器热阻

由此选择散热片。SRZ203叉指型散热片热阻为2.5oC/w(64×100×35mm)

6、 其它

(1)、根据317芯片使用建议，Cadj用10μF/25v。C2为C1的高频补偿电容，用以补偿铝电解电容C1在高频时电容性能的下降。一般C2选0.1μF的瓷片电容。为了在输出端进一步滤波，C3，C4选取与C1，C2相同。

(2)、根据317芯片使用建议，R1取240Ω/0.125w

应该用一个720Ω电阻与R2电位器串联

由317说明书(P.7)，R1应紧靠在317管脚处焊接，R2接地端应靠近输出端。

(3)、D1和D2是保护二极管。当由于某种原因使输入端短路时，给C3，Cadj提供放电通路，避免它们通过317放电，损坏317。

(4)、在电源输出端可加发光二极管作为指示灯。

7、电源设计应注意的几个问题

(1)、各元器件的工作电流、电压、频率和功耗应在允许的范围内，并留有适当的裕量，以保证电路在规定的条件下能正常工作，达到所要求的性能指标，并留有一定的裕量;

(2)、对于环境温度、交流电网电压等工作条件，计算时应按照最不利的情况考虑;

(3)、涉及元器件的极限参数(例如整流桥的耐压)时必须留有足够的裕量。一般按1.5倍左右考虑。例如：如果实际电路中三极管VCE的最大值为20v，挑选三极管时应按V(BR)CEO≥30v考虑;

(4)、电阻值尽可能选在1MΩ范围内，最大一般不应超过10MΩ。其数值应在常用电阻标称系列之内，并根据具体情况正确选用电阻器的品种;

(5)、非电解电容，应尽可能在100pF~0.1μF范围内选择。其数值应在常用电容器标称值系列之内，并应根据具体情况正确选用电容器的品种;

(6)、在保证电路性能的前提下，应尽可能设法降低成本，减少元器件品种，减小元器件的功耗和体积，并为安装调试创造有利条件;

(7)、在满足性能指标和上述各项要求的前提下，应优先选用现有的或容易买到的元器件，以节省时间和精力;

(8)、应把根据计算所确定的各参数值标在电路图中恰当的位置;

(9)、安装焊接时注意板面布局，可靠紧凑，干净美观。