創(chuàng)建可變電壓電源的方法，使用LM317T創(chuàng)建可變電壓電源

繼續(xù)我們關(guān)于將 ATX PSU 轉(zhuǎn)換為臺式電源的教程，一個非常好的補充是 LM317T 正電壓穩(wěn)壓器，我們可以用來創(chuàng)建可變電壓電源。

LM317T 是一款可調(diào)的 3 端子正電壓穩(wěn)壓器，能夠提供除 +5 或 +12
伏的固定電壓電源以外的不同直流電壓輸出，或作為從幾伏到某個最大值的可變輸出電壓，電流約為 1.5 安培。

借助在 PSU輸出中添加的少量附加電路，我們可以擁有一個臺式電源，能夠承受一系列固定或可變電壓，無論是正電壓還是負電壓。事實上，這比您想象的要簡單得多，因為 PSU事先已經(jīng)完成了變壓器、整流和平滑，我們需要做的就是將附加電路連接到 +12 伏黃線輸出。但首先，讓我們考慮固定電壓輸出。

固定 9v 電源

標準TO-3封裝提供多種220端子穩(wěn)壓器，最受歡迎的固定穩(wěn)壓器是78xx系列正穩(wěn)壓器，范圍從非常常見的7805，+5V固定穩(wěn)壓器到7824，+24V固定穩(wěn)壓器。還有一個79xx 系列固定負電壓穩(wěn)壓器，可產(chǎn)生 -5 至 -24 伏的互補負電壓，但在本教程中，我們將僅使用正 78xx 類型。

固定式3端子穩(wěn)壓器在不需要可調(diào)輸出的應(yīng)用中非常有用，使輸出電源簡單，但非常靈活，因為它輸出的電壓僅取決于所選的穩(wěn)壓器。它們被稱為 3
端子穩(wěn)壓器，因為它們只有三個端子可以連接，分別是輸入、公共和輸出。

穩(wěn)壓器的輸入電壓將是來自PSU（或獨立變壓器電源）的+12v黃線，連接在輸入端和公共端子之間。穩(wěn)定的 +9 V電壓取自輸出端，如圖所示，為通用電壓。

變壓電源固定穩(wěn)壓電路

因此，假設(shè)我們希望PSU臺式電源的輸出電壓為+9伏，那么我們所要做的就是將+9V穩(wěn)壓器連接到+12V黃線。由于PSU已經(jīng)對+12v輸出進行了整流和平滑處理，因此只需要一個電容在輸入端，另一個電容在輸出端。

這些額外的電容器有助于穩(wěn)壓器的穩(wěn)定性，可以在 100nF 和 330nF 之間的任何位置。額外的 100uF輸出電容有助于平滑固有紋波成分，從而提供良好的瞬態(tài)響應(yīng)。這種放置在電電路輸出端的大值電容器通常稱為“平滑電容器”。

這些 78xx 系列穩(wěn)壓器在 1、5、5、6、8、9、12 和 15V 的固定穩(wěn)定電壓下提供約 18.24安培的最大輸出電流。但是，如果我們想要+9V的輸出電壓，但只有一個7805、+5V穩(wěn)壓器呢？5的+7805V輸出以“接地、Gnd”或“0v”端子為基準。

如果我們將引腳 2 端電壓從 0V 增加到 4V，那么如果有足夠的輸入電壓，輸出也會額外上升 4伏。然后，通過在穩(wěn)壓器的引腳-4和地之間放置一個小的4 V（最接近的首選值為3.2V）齊納二極管，我們可以使7805 5V穩(wěn)壓器產(chǎn)生+9
V輸出電壓，如圖所示。

增加輸出電壓

那么它是如何工作的。4.3V 齊納二極管需要一個大約 5mA 的反向偏置電流來維持一個輸出，而穩(wěn)壓器需要大約 0.5mA電流。5.5mA的總電流通過輸出引腳-1的電阻“R3”提供。

因此，7805 穩(wěn)壓器所需的電阻值為 R = 5V/5.5mA = 910
Ω。反饋二極管D1連接在輸入至輸出端子上，用于保護，防止穩(wěn)壓器在輸入電源電壓關(guān)閉時反向偏置，而輸出電源由于電磁閥或電機等大感性負載而在短時間內(nèi)保持導(dǎo)通或活動狀態(tài)。

然后，我們可以使用3端穩(wěn)壓器和合適的齊納二極管，從我們以前的臺式電源產(chǎn)生+5V至+12V的各種固定輸出電壓。但是，我們可以通過用LM317T等可變電壓穩(wěn)壓器替換固定電壓穩(wěn)壓器來改進這種設(shè)計。

變壓電源

LM317T 是一款完全可調(diào)的 3 端子正電壓穩(wěn)壓器，能夠提供 1.5 安培的電流，輸出電壓范圍從大約 1.25 伏到略高于 30伏。通過使用兩個電阻的比率，一個是固定值，另一個是變量（或兩個是固定的），我們可以將輸出電壓設(shè)置為所需的水平，相應(yīng)的輸入電壓在 3 到 40 伏之間。

LM317T 可變穩(wěn)壓器還具有內(nèi)置的電流限制和熱關(guān)斷功能，使其具有短路保護功能，是任何低壓或自制臺式電源的理想選擇。

LM317T 的輸出電壓由兩個反饋電阻 R1 和 R2 的比值決定，它們在輸出端子上形成一個電位分壓器網(wǎng)絡(luò)，如下所示。

LM317T 可變穩(wěn)壓器

反饋電阻R1兩端的電壓為恒定的1.25V基準電壓，V裁判在“輸出”和“調(diào)整”端子之間產(chǎn)生。調(diào)節(jié)端電流為100uA的恒流。由于電阻R1兩端的基準電壓是恒定的，恒定電流i將流過另一個電阻R2，導(dǎo)致輸出電壓為：

然后，流過電阻R1的任何電流也流過電阻R2（忽略非常小的調(diào)節(jié)端電流），R1和R2兩端的壓降之和等于輸出電壓Vout。顯然，輸入電壓 Vin
必須至少比為穩(wěn)壓器供電所需的輸出電壓高 2.5 伏。

此外，LM317T 具有非常好的負載調(diào)整率，前提是最小負載電流大于
10mA。因此，為了保持1.25V的恒定基準電壓，反饋電阻R1的最小值需要為1.25V/10mA =120歐姆，該值的范圍可以從120歐姆到1，000歐姆，R1的典型值約為220Ω到240Ω，以獲得良好的穩(wěn)定性。

如果我們知道所需輸出電壓的值，Vout和反饋電阻R1是240歐姆，那么我們可以從上式計算電阻R2的值。例如，我們的原始輸出電壓為9V，R2的電阻值為：

R1.（（Vout/1.25）-1） = 240。（（9/1.25）-1） = 1，488 歐姆

或 1，500 歐姆 （1k5Ω） 到最接近的首選值。

當然，在實踐中，電阻R1和R2通常由電位計代替，以產(chǎn)生可變電壓電源，如果需要多個固定輸出電壓，則由幾個開關(guān)預(yù)設(shè)電阻代替。

但是，為了減少每次我們想要特定電壓時計算電阻R2值所需的數(shù)學運算，我們可以使用標準電阻表，如下所示，該表使用E1電阻值為我們提供了不同電阻R2和R24比率的調(diào)節(jié)器輸出電壓。

電阻 R1 與 R2 之比

通過將電阻R2更改為2k歐姆電位計，我們可以將PSU臺式電源的輸出電壓范圍從約1.25伏控制到最大輸出電壓10.75伏（12-1.25）伏。然后我們最終修改的可變電源電路如下所示。

變壓電源電路

我們可以通過將電流表和電壓表連接到輸出端子來進一步改進我們的基本穩(wěn)壓器電路。這些儀器將直觀地指示可變穩(wěn)壓器輸出的電流和電壓。如果需要，還可以在設(shè)計中加入快速熔斷保險絲，以提供額外的短路保護，如圖所示。

LM317T 的缺點

使用 LM317T 作為可變電壓電源電路的一部分來調(diào)節(jié)電壓的主要缺點之一是，多達 2.5
伏的電壓會作為熱量在穩(wěn)壓器上丟失或損失。例如，如果所需的輸出電壓為+9伏，那么如果輸出電壓要在最大負載條件下保持穩(wěn)定，則輸入電壓將需要高達12伏或更高。穩(wěn)壓器兩端的壓降稱為“壓差”。此外，由于這種壓差，需要某種形式的散熱器來保持穩(wěn)壓器冷卻。

幸運的是，低壓差可變穩(wěn)壓器可用，例如美國國家半導(dǎo)體“LM2941T”低壓差可變穩(wěn)壓器，其在最大負載下僅具有 0.9
伏的低壓差。這種低壓差是有代價的，因為該器件只能提供 1.0 安培的電流，電壓輸出范圍為 5 至 20
伏。但是，我們可以使用此器件提供約11.1V的輸出電壓，僅略低于輸入電壓。

總而言之，我們用上一教程中的舊PC電源單元制成的臺式電源可以通過使用LM317T來調(diào)節(jié)電壓來轉(zhuǎn)換為提供可變電壓電源。通過連接該器件的輸入，通過PSU的+12V黃色輸出線連接，我們可以同時具有固定的+5V、+12V和約2至10伏的可變輸出電壓，最大輸出電流為1.5A。