基于單片機(jī)控制的開(kāi)關(guān)電源資料,基于,單片機(jī),控制,節(jié)制,開(kāi)關(guān)電源,資料 引言 許多科學(xué)實(shí)驗(yàn)都離不開(kāi)電，并且在這些實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常會(huì)對(duì)通電時(shí)間、電壓高低、電流大小以及動(dòng)態(tài)指標(biāo)有著特殊的要求，因此，如果實(shí)驗(yàn)電源不僅具有良好的輸出質(zhì)量而且還具有多功能以及一定的智能化，那么就省去了許多不精確的人為操作，取而代之的是精確的微機(jī)控制，而我們所要做的就是在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前對(duì)一些參數(shù)進(jìn)行預(yù)設(shè)。這將會(huì)給各個(gè)領(lǐng)域中的實(shí)驗(yàn)研究帶來(lái)不同程度的便捷與高效。因此，直流電源今后的發(fā)展目標(biāo)之一就是不僅要在性能上做到效率高、噪聲低、高次諧波低、既節(jié)能又不干擾環(huán)境，還要在功能上力求實(shí)現(xiàn)數(shù)控化、多功能化與智能化。本文所介紹的就是一個(gè)數(shù)控可調(diào)電源，這是一個(gè)高性能的直流穩(wěn)壓電源。由于在該電源中引入了單片機(jī)控制，故該電源還具有一定的智能化,可實(shí)現(xiàn)變壓，顯示輸出電壓、電流，預(yù)置輸出電壓值等功能。 本文中研究的單片機(jī)控制的線性電源，可以通過(guò)鍵盤預(yù)置期望輸出電壓值，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣并顯示在數(shù)碼管上。該系統(tǒng)還采用了溫度傳感器對(duì)輸出電壓進(jìn)行校正，使得輸出電壓更穩(wěn)定精確度也更高。并且該系統(tǒng)可以給芯片提供+12V，+5V及-12V的工作電壓。 由單片機(jī)控制的數(shù)控電源主要由三部分所構(gòu)成，主要是電源電路，控制電路和校正電路。以LM317三端電壓可調(diào)器來(lái)調(diào)節(jié)電壓，其具有輸出電壓穩(wěn)定，可調(diào)范圍較大，但其缺點(diǎn)是輸出的電流較小，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候還加入了擴(kuò)展電流電路。 1. 概述 1.1課題來(lái)源及意義 電源技術(shù)是一種應(yīng)用功率半導(dǎo)體器件，綜合電力變換技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的多學(xué)科的邊緣交叉技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電源技術(shù)又與現(xiàn)代控制理論、材料科學(xué)、電機(jī)工程、微電子技術(shù)等許多領(lǐng)域密切相關(guān)。目前電源技術(shù)已逐步發(fā)展成為一門多學(xué)科互相滲透的綜合性技術(shù)學(xué)科。他對(duì)現(xiàn)代通訊、電子儀器、計(jì)算機(jī)、工業(yè)自動(dòng)化、電力工程、國(guó)防及某些高新技術(shù)提供高質(zhì)量、高效率、高可靠性的電源起著關(guān)鍵作用。 -- 由于國(guó)內(nèi)微電子技術(shù)、阻容器件生產(chǎn)技術(shù)以及磁性材料技術(shù)與一些技術(shù)先進(jìn)國(guó)家還有一定的差距，因而造價(jià)不能進(jìn)一步降低，也影響到可靠性的進(jìn)一步提高。所以在我國(guó)的電子儀器以及機(jī)電一體化儀器中，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源還不能得到十分廣泛的普及及使用。特別是對(duì)于無(wú)工頻變壓器開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中的高壓電解電容器、高反壓大功率開(kāi)關(guān)管、開(kāi)關(guān)變壓器的磁芯材料等器件，在我國(guó)還處于研究、開(kāi)發(fā)階段。在一些技術(shù)先進(jìn)國(guó)家，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源雖然有了一定的發(fā)展，但在實(shí)際應(yīng)用中也還存在一些問(wèn)題，不能十分令人滿意。這暴露出開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的又一個(gè)缺點(diǎn)，那就是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高，維修麻煩。對(duì)此，如果設(shè)計(jì)者和制造者不予以充分重視，則它將直接影響到開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的推廣應(yīng)用。當(dāng)今，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源推廣應(yīng)用比較困難的主要原因就是它的制作技術(shù)難度大、維修麻煩和造價(jià)成本較高。所以選擇由單片機(jī)控制的線性電源具有成本低，故障少，簡(jiǎn)單實(shí)用等特點(diǎn)，適合推廣和應(yīng)用。 1.2 課題基本要求 （1）設(shè)計(jì)、制作精密數(shù)控直流電源； （2）使用單片機(jī)構(gòu)成控制系統(tǒng)，通過(guò)鍵盤預(yù)置輸入電壓，可顯示預(yù)置電壓和輸出電壓； （3）掌握A/D及D/A轉(zhuǎn)換及芯片使用方法； （4）掌握數(shù)控電源的設(shè)計(jì)方法； （5）掌握單片機(jī)軟件編程方法； （6）掌握傳感器的基本原理和模擬電子電路基本原理等。 1.3 相關(guān)背景介紹 直流穩(wěn)壓電源按習(xí)慣可分為化學(xué)電源,線性穩(wěn)定電源和開(kāi)關(guān)型穩(wěn)定電源,它們又分別具有各種不同類型： 化學(xué)電源： 我們平常所用的干電池、鉛酸蓄電池、鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池均屬于這一類,各有其優(yōu)缺點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,又產(chǎn)生了智能化電池;在充電電池材料方面,美國(guó)研制人員發(fā)現(xiàn)錳的一種碘化物,用它可以制造出便宜、小巧、放電時(shí)間長(zhǎng),多次充電后仍保持性能良好的環(huán)保型充電電池。 線性穩(wěn)壓電源 ： 線性穩(wěn)定電源有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是它的功率器件調(diào)整管工作在線性區(qū),靠調(diào)整管之間的電壓降來(lái)穩(wěn)定輸出。由于調(diào)整管靜態(tài)損耗大,需要安裝一個(gè)很大的散熱器給它散熱。而且由于變壓器工作在工頻（50Hz)上,所以重量較大。該類電源優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性高,紋波小,可靠性高,易做成多路,輸出連續(xù)可調(diào)的成品。缺點(diǎn)是體積大、較笨重、效率相對(duì)較低。這類直流穩(wěn)壓電源又有很多種,從輸出性質(zhì)可分為穩(wěn)壓電源和穩(wěn)流電源及集穩(wěn)壓、穩(wěn)流于一身的穩(wěn)壓穩(wěn)流（雙穩(wěn)）電源。從輸出值來(lái)看可分定點(diǎn)輸出電源、波段開(kāi)關(guān)調(diào)整式和電位器連續(xù)可調(diào)式幾種。從輸出指示上可分指針指示型和數(shù)字顯示式型等等。 開(kāi)關(guān)型直流穩(wěn)壓電源： 與線性穩(wěn)壓電源不同的一類穩(wěn)電源就是開(kāi)關(guān)型直流穩(wěn)壓電源, 開(kāi)關(guān)型直流穩(wěn)壓電源的電路型式主要有單端反激式,單端正激式、半橋式、推挽式和全橋式。它和線性電源的根本區(qū)別在于它變壓器不工作在工頻而是工作在幾十千赫茲到幾兆赫茲。功能管不是工作在飽和及截止區(qū)即開(kāi)關(guān)狀態(tài);開(kāi)關(guān)電源因此而得名。開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是體積小,重量輕,穩(wěn)定可靠;缺點(diǎn)相對(duì)于線性電源來(lái)說(shuō)紋波較大（一般≤1%VO(P-P),好的可做到十幾mV(P-P)或更小)。 上述三種電源中，化學(xué)電源對(duì)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生影響，開(kāi)關(guān)電源的制作成本相對(duì)較高并且電路設(shè)計(jì)也較復(fù)雜。相對(duì)這兩種而言，線性電源實(shí)用性更高，成本也較低，輸出更穩(wěn)定。下文中將會(huì)詳細(xì)介紹基于AT89C51單片機(jī)的精密數(shù)字控制直流電源設(shè)計(jì)制作。 2 基于單片機(jī)的數(shù)控直流電源方案設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)控制的數(shù)控直流電源主要由電源部分、控制部分和校正部分組成。其基本原理如圖2.1所示： 整流濾波 電壓調(diào)節(jié)電路 負(fù)載 單片機(jī) 控制系統(tǒng) 鍵盤控制 數(shù)碼管顯示 A/D轉(zhuǎn)換 電壓校正 輸出 輸入 圖2.1 基于單片機(jī)控制的數(shù)控直流電源系統(tǒng)原理圖 其基本工作原理為：電壓通過(guò)鍵盤預(yù)置后由單片機(jī)控制并調(diào)節(jié)輸出電壓，輸出電壓經(jīng)過(guò)A/D采樣校正后送數(shù)碼管顯示。 基于單片機(jī)的數(shù)字控制直流電源的制作需要考慮以下兩個(gè)問(wèn)題：一是制作成本及工藝。在現(xiàn)在的商業(yè)化中，產(chǎn)品的成本和工藝往往是倍受重視的，它直接決定了產(chǎn)品的銷售和發(fā)展；二是電源的輸出功率以及精確度。在很多實(shí)驗(yàn)和領(lǐng)域中都需要用到精確度很高的電源，另外在民用上也需要可調(diào)節(jié)的電源。在下面的方案設(shè)計(jì)中將主要對(duì)兩種數(shù)控直流電源作詳細(xì)介紹和論證。 2.1 方案設(shè)計(jì) 2.1.1 方案一：開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源 開(kāi)關(guān)電源就是用通過(guò)電路控制開(kāi)關(guān)管進(jìn)行高速的道通與截止．將直流電轉(zhuǎn)化為高頻率的交流電提供給變壓器進(jìn)行變壓，從而產(chǎn)生所需要的一組或多組電壓！轉(zhuǎn)華為高頻交流電的原因是高頻交流在變壓器變壓電路中的效率要比50Hz高很多。 開(kāi)關(guān)電源的工作原理是： 1.交流電源輸入經(jīng)整流濾波成直流； 2.通過(guò)高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)控制開(kāi)關(guān)管,將那個(gè)直流加到開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)上； 3.開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)感應(yīng)出高頻電壓，經(jīng)整流濾波供給負(fù)載； 4.輸出部分通過(guò)一定的電路反饋給控制電路，控制PWM占空比,以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。 交流電源輸入時(shí)一般要經(jīng)過(guò)厄流圈一類的東西,過(guò)濾掉電網(wǎng)上的干擾，同時(shí)也過(guò)濾掉電源對(duì)電網(wǎng)的干擾；在功率相同時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率越高,開(kāi)關(guān)變壓器的體積就越小，但對(duì)開(kāi)關(guān)管的要求就越高；開(kāi)關(guān)變壓器的次級(jí)可以有多個(gè)繞組或一個(gè)繞組有多個(gè)抽頭,以得到需要的輸出；一般還應(yīng)該增加一些保護(hù)電路，比如空載、短路等保護(hù)，否則可能會(huì)燒毀開(kāi)關(guān)電源。 其工作原理示意圖如圖2.2所示： 圖2.2 開(kāi)關(guān)電源工作原理示意圖 圖2.1畫出了開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理示意圖，它是由全波整流器，開(kāi)關(guān)管V，激勵(lì)信號(hào)，續(xù)流二極管VD，儲(chǔ)能電感和濾波電容C組成。實(shí)際上，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的核心部分是一個(gè)直流變壓器。 直流變換器，它是把直流轉(zhuǎn)換成交流，然后又把交流轉(zhuǎn)換成直流的裝置。這種裝置被廣泛地應(yīng)用在開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中。采用直流變換器可以把一種直流供電電壓變換成極性、數(shù)值各不同的多種直流供電電壓。 輸入交流電壓經(jīng)整流濾波后以直流方式Ui輸入開(kāi)關(guān)管V中，由單片機(jī)控制開(kāi)關(guān)管的通斷。當(dāng)開(kāi)關(guān)管以某一頻率通斷時(shí)，使得輸入的直流信號(hào)變?yōu)榻涣餍盘?hào)，再通過(guò)續(xù)流二極管VD及電感L把交流信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流信號(hào)，經(jīng)過(guò)濾波電容C后輸出到負(fù)載R上。這就是開(kāi)關(guān)電源的調(diào)壓原理。 2.1.2 方案二：線性穩(wěn)壓電源 線性穩(wěn)壓電源，是指調(diào)整管工作在線性狀態(tài)下的直流穩(wěn)壓電源。調(diào)整管工作在線性狀態(tài)下，是連續(xù)可變的，亦即是線性的。 線性穩(wěn)壓電源主要由調(diào)整管、參考電壓、取樣電路、誤差放大電路等幾個(gè)基本部分組成。另外還包括一些例如保護(hù)電路，啟動(dòng)電路等部分。取樣電阻通過(guò)取樣輸出電壓，并與參考電壓比較，比較結(jié)果由誤差放大電路放大后，控制調(diào)整管的導(dǎo)通程度，使輸出電壓保持穩(wěn)定。 常用的線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源芯片有：78XX系列（正電壓型），79XX系列（負(fù)電壓型）（實(shí)際產(chǎn)品中，XX用數(shù)字表示，XX是多少，輸出電壓就是多少。例如7805，輸出電壓為5V）；LM317（可調(diào)正電壓型），LM337（可調(diào)負(fù)電壓型）。 調(diào)壓原理： D6 3 2 LW317 1 R1 D5 UI C Uo C1 Co C2 RW 圖2.3 穩(wěn)壓調(diào)壓電路原理說(shuō)明圖 圖2.3為穩(wěn)壓調(diào)壓電路原理說(shuō)明圖。LM317的2腳于1腳之間的電壓恒定為恒定值1.25V，所以由固定電阻R1（應(yīng)小于240Ω）與電位器RW組成取樣分壓電路，同時(shí)也可以作為調(diào)節(jié)輸出電壓，輸出電壓如(1)式。 UO=1.25V(1+RW/R1) (2)式 調(diào)整端1的電流極小，所以流過(guò)R1和RW的電流幾乎相等(幾mA電流)。通過(guò)改變電位器RW的阻值就能改變輸出電壓UO。此外為了保證LM317的輸出功率及正常工作，還需要添加散熱片，二極管D5的作用是防止輸出短路。 由上面的介紹中可知，只要改變管腳1的電壓，就可以實(shí)現(xiàn)輸出可調(diào)。電位器RW固定在一個(gè)值后，通過(guò)單片機(jī)預(yù)置電壓，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)化和運(yùn)算放大器的電壓放大達(dá)到對(duì)控制端的電壓預(yù)置。所以由1腳作為控制電壓的輸入端，接控制部分電路。 2.2 方案論證 2.2.1 方案一分析： 開(kāi)關(guān)電源的主要優(yōu)點(diǎn)是功耗小，效率高，穩(wěn)壓范圍寬，濾波效率高并且電路形式靈活。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是存在較為嚴(yán)重的開(kāi)關(guān)干擾。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中，功率調(diào)整開(kāi)關(guān)晶體管V工作在狀態(tài)，它產(chǎn)生的交流電壓和電流通過(guò)電路中的其他元器件產(chǎn)生尖峰干擾和諧振干擾，這些干擾如果不采取一定的措施進(jìn)行抑制、消除和屏蔽，就會(huì)嚴(yán)重地影響整機(jī)的正常工作。此外由于開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源振蕩器沒(méi)有工頻變壓器的隔離，這些干擾就會(huì)串入工頻電網(wǎng)，使附近的其他電子儀器、設(shè)備和家用電器受到嚴(yán)重的干擾。 另外用89C51對(duì)脈寬調(diào)制信號(hào)PWM進(jìn)行控制還要考慮到頻率問(wèn)題。由于51系列單片機(jī)的工作頻率較低，用于控制高頻率的開(kāi)關(guān)電源是不顯示的，考慮到更換頻率更高的單片機(jī)會(huì)使得制作成本升高，并且在高頻下對(duì)布線要求較高也更容易產(chǎn)生干擾噪聲。 2.2.2 方案二分析： 線性穩(wěn)壓直流電源的特點(diǎn)是：輸出電壓比輸入電壓低；反應(yīng)速度快，輸出紋波較??；工作產(chǎn)生的噪聲低。通過(guò)集成穩(wěn)壓器調(diào)節(jié)可以使得輸出電壓的穩(wěn)壓系數(shù)較為理想，同時(shí)工作輸出也很穩(wěn)定。 使用LM317可調(diào)穩(wěn)壓器作為主要的穩(wěn)壓器件，一方面可以降低制作成本，另一方面使得電路的設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，更使用。但和開(kāi)關(guān)電源相比，線性電源的效率較低，這是由于調(diào)整管相當(dāng)于一個(gè)電阻，電流流過(guò)電阻時(shí)會(huì)發(fā)熱，所以工作在線性狀態(tài)下的調(diào)整管，一般會(huì)產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致效率不高。這是線性穩(wěn)壓電源的一個(gè)最主要的一個(gè)缺點(diǎn)，調(diào)整管在發(fā)熱的同時(shí)會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)熱噪聲影響。另外，采用調(diào)整管的電源，其電源功耗都較小。當(dāng)然在實(shí)際應(yīng)用中可以加入擴(kuò)流電路使得電源的輸出功率有所提高，可以為小功率電器及設(shè)備提供可靠的電源。同時(shí)可以通過(guò)使用溫度傳感器校正由于調(diào)整管的發(fā)熱導(dǎo)致的電壓偏差，使得電壓輸出與預(yù)置電壓相符合。 綜上所述，使用調(diào)整管調(diào)節(jié)輸出電壓可以獲得較穩(wěn)定的電壓輸出，而使用開(kāi)關(guān)管調(diào)節(jié)輸出電壓可以獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，但是由于AT89C51單片機(jī)的工作頻率較低，不適用于對(duì)開(kāi)關(guān)管的脈寬進(jìn)行控制，而以單片機(jī)為控制系統(tǒng)的線性調(diào)節(jié)作用較適用于調(diào)整管的電壓調(diào)節(jié)，所以本設(shè)計(jì)采用了調(diào)整管調(diào)節(jié)電壓輸出的方式。 3 硬件電路設(shè)計(jì) 220V 電壓輸入 整流 濾波 電路 LM317 可調(diào)穩(wěn)壓器 電流放大 電路 ADC0809 電壓采集 AT89C51 控制系統(tǒng) DAC0832 調(diào)節(jié)端 鍵盤及 數(shù)碼管 顯示電路 DS1820 電壓校正 圖2.4 基于單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)控電源系統(tǒng)框圖 如圖2.4所示，硬件電路主要由三個(gè)部分組成：一是主電源部分，該部分提供電源輸出；二是副電源電路部分，該部分主要提供+12V、+5V、0V和-12V電源，為單片機(jī)及A/D、D/A轉(zhuǎn)換、運(yùn)算放大器提供電源；三是控制部分電路，主要包括單片機(jī)、A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路、運(yùn)算放大電路及溫度傳感器校正電路，為最主要的控制電路，是整個(gè)制作的核心。 3.1主電源電路設(shè)計(jì) 該電路由變壓器、全波整流濾波電路、集成穩(wěn)壓器LM317、和電流放大電路 構(gòu)成。 3.1.1 變壓器的選擇 根據(jù)各級(jí)放大器管子的工作負(fù)載線求出最大工作電壓（以變壓器或扼流圈為負(fù)載的，取工作點(diǎn)電壓）和最大電流，取其中電壓最高一級(jí)的電壓作為放大器供電電壓，取各級(jí)最大電流之和作為放大器供電電流。通常整流后以CLC或CRC方式濾波，會(huì)出現(xiàn)一定的升壓，故變壓器輸出電壓可按 放大器供電電壓＋整流器電壓降＋第一級(jí)放大器前的濾波器電壓降的0.8－0.9之間選取，如果整流后采取LC或RC濾波方式的，一般以0.9－0.95為宜；為使放大器有充沛的工作電流供給，變壓器輸出電流應(yīng)該選得大些,可取放大器供電電流的1.4倍，一般超過(guò)2倍意義并不大。如果根據(jù)放大器供電要求已經(jīng)得出了變壓器各次級(jí)繞組輸出所需要的所有電壓、電流，即可按 電壓×電流 求出各次級(jí)繞組的輸出功率，并將這些繞組的輸出功率全部相加再除以0.85－0.9的系數(shù)（功率在100W以下的系數(shù)宜在稍取大一些），這就得出了電源變壓器的總功率，計(jì)算出變壓器的所有設(shè)計(jì)參數(shù)。 本設(shè)計(jì)中的最大輸出工作電壓為10V，允許最大工作電流為1.5A，因此所能提供的最大輸出功率為15W。主電源電路中LM317穩(wěn)壓器的輸入端選擇15V的電壓輸入，以保證輸出能達(dá)到10V，變壓器的功率選擇為30W，為提高輸出功率提供一定的調(diào)節(jié)余地。副電源電路作用是提供控制部分的器件正常工作電壓，因此在輸出功率上不需要太大。 變壓器選擇參數(shù)如表3.1所示： 電源組成部分 主電源電路 副電源電路 變壓器輸入電壓 220V AC 220V AC 變壓器輸出電壓 15V DC 12V DC 變壓器最大輸出電流 2A 1A 變壓器最大輸出功率 30W 12W 變壓器繞線輸出方式 雙15伏輸出 雙12伏輸出 表3.1 變壓器選擇參數(shù)表 3.1.2 整流濾波電路 整流電路將交流電壓Ui變換成脈動(dòng)的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。本設(shè)計(jì)采用單相橋式整流電路，圖3.1是容性負(fù)載單相橋式整流電路。它的四臂是由四只二極管構(gòu)成，當(dāng)變壓器B次級(jí)的1端為正、2端為負(fù)時(shí)，二極管D2和D4因承受正向電壓而導(dǎo)通，D1和D3因承受反向電壓而截止。此時(shí)，電流由變壓器1端通過(guò)D4經(jīng)RL，再經(jīng)D2返回2端。當(dāng)1端為正時(shí)，二極管D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止，電流則由2端通過(guò)D3流經(jīng)RL，再經(jīng)D1返回1端。因此，與全波整流一樣，在一個(gè)周期內(nèi)的正負(fù)半周都有電流流過(guò)負(fù)載，而且始終是同一方向。 圖3.1 整流電路原理示意圖 3.1.3 穩(wěn)壓調(diào)壓電路 穩(wěn)壓調(diào)壓電路主要用的是LM317集成三端可調(diào)穩(wěn)壓器。該元件如圖3.2示。 LM317 1 2 3 ADJ UO UI 圖3.2 LM317引腳圖 LM317產(chǎn)品介紹： LM317 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。我國(guó)和世界各大集成電路生產(chǎn)商均有同類產(chǎn)品可供選用，是使用極為廣泛的一類串連集成穩(wěn)壓器。 ?LM317 的輸出電壓范圍是 1.2V 至 37V，負(fù)載電流最大為 1.5A。它的使用非常簡(jiǎn)單，僅需兩個(gè)外接電阻來(lái)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。LM317 內(nèi)置有過(guò)載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。 通常 LM317 不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM317 輸入端的連線超過(guò) 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。 LM317 能夠有許多特殊的用法。比如把調(diào)整端懸浮到一個(gè)較高的電壓上，可以用來(lái)調(diào)節(jié)高達(dá)數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過(guò) LM117/LM317 的極限就行。當(dāng)然還要避免輸出端短路。還可以把調(diào)整端接到一個(gè)可編程電壓上，實(shí)現(xiàn)可編程的電源輸出。 圖3.3 穩(wěn)壓調(diào)壓電路原理圖 如圖3.3所示，LM317的控制端為1腳，通過(guò)調(diào)節(jié)1腳電壓從而達(dá)到對(duì)輸出電壓Uo的調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)節(jié)電位器RP1也可以改變輸出電壓的范圍，二極管DDD用于防止電路短路。 3.1.4 擴(kuò)流電路 如圖3.4所示，為兩只不同類型管構(gòu)成的NPN型管，由三極管TT1、TT2，電阻R2、R3、R4構(gòu)成電流放大電路。其中TT1和TT2構(gòu)成互補(bǔ)復(fù)合管，R2、R3、R4組成偏置電阻。 圖3.4 括流電路原理圖 在正確的外加電壓下每只管的電流均有合適的通路，且都工作在放大區(qū)，為了實(shí)現(xiàn)電流放大，應(yīng)將第一只管的集電極電流作為第二只管的基極電流，由于復(fù)合管有很高的電流放大系數(shù)，所以只需要很小的輸入驅(qū)動(dòng)電流就可以獲得很大的輸出集電極電流。其電流的放大系數(shù)約為兩只三極管的放大系數(shù)的乘積，這樣可以大大地改善電路的性能。 主電源電路的參數(shù)選擇 集成穩(wěn)壓器的輸出電壓Vo與穩(wěn)壓電源的輸出電壓相同。穩(wěn)壓器的最大允許電流IcmIo max時(shí)損壞電路。 輸出電壓：指穩(wěn)壓電源的輸出電壓，用Vo表示。其測(cè)試過(guò)程是：輸出端接負(fù)載電阻RL，輸入端接220V的交流電壓，數(shù)字電壓表的測(cè)量值即為Vo。再使RL逐漸減小，直到Vo的值下降5%，此時(shí)流經(jīng)負(fù)載RL的電流即為Io max。 紋波電壓：指疊加在輸出電壓Vo上的交流分量，一般為mV級(jí)?？蓪⑵浞糯蠛?，用示波器觀察出其峰-峰值△Vo p-p。也可以用交流電壓表測(cè)量其有效值。由于紋波電壓不是正弦波，所以用有效值衡量存在一定的誤差。一般為毫伏數(shù)量級(jí)，它表示輸出電壓的微小波動(dòng)。 應(yīng)當(dāng)指出的是，穩(wěn)壓系數(shù)g? 較小的穩(wěn)壓電路，它的輸出紋波電壓也較小。 紋波電壓測(cè)量方法為： 紋波的測(cè)量方法是用示波器觀察輸出電壓波動(dòng)的峰峰值。注意此時(shí)不能簡(jiǎn)單的用高頻電壓表測(cè)量，因?yàn)楦哳l電壓表是根據(jù)正弦波有效值標(biāo)定的，對(duì)非正弦波的響應(yīng)，因波形形狀的不同，會(huì)使高頻電壓表的指示有所不同, 為簡(jiǎn)單計(jì)，往往以輸出電壓波動(dòng)的峰峰值來(lái)代表紋波的大小。紋波一般在不同的負(fù)載電流條件下測(cè)量, 負(fù)載電流最大時(shí)測(cè)得的數(shù)值也最大。注意此時(shí)須用示波器的交流（AC）耦合方式。只要求大家測(cè)出在RL=100Ω條件下的紋波電壓的峰峰值。 穩(wěn)壓系數(shù)：指在負(fù)載電流Io、環(huán)境溫度T不變的情況下，輸入電壓相對(duì)變化引起輸出電壓相對(duì)變化，即穩(wěn)壓系數(shù)。 Sv=（△Vo/Vo）÷（△Vi/Vi）