基于数显直流稳压电源的毕业设计

毕业设计毕业设计 题目:数显式直流稳压电源电路设计 英文题目:Digital DC power supply circuit design 学院:系别:信息工程系 专业: 班级: I 摘要 当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路 -电源电路。大到超级计算机、小到袖珍计算器，所有的电子设备都必须在电源电路的支持下 才能正常工作。常用的稳压电源有交流和直流之分，当然这些电源电路的样式、复杂程度千差 万别。不可否认电源已经广泛地应用于我们生活的方方面面，所以，学习并了解电源的制作原 理和技术对于我们的生产和发展都具有积极的意义。 由于电子技术的特性， 电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求 的电能，而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能。提供这种稳定的直流电能的电源就是直 流稳压电源。直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。 本文主要设计并制作数字显示的直流稳压电源。 本电源作为一个微型启动器， 具有可调整电压， 调压范围是 1.25V-20V，而且具备输出电压可以显示的功能。本文介绍了直流稳压系统的总体的设计 方案，它主要由变压器部分、整流滤波部分、稳压部分、电压数字显示部分和输出部分组成。电源的 稳压部分用三端集成稳压管LM317 完成，数字显示部分用ICL7107 芯片完成。ICL7107 是一种市场上 应用非常广泛的集成芯片，内置程序，可以直接驱动LED 数码管。本设计的显示部分是采用ICL7107 芯片制作 LED 显示的数字电压表，并联到输出端，完成电压显示的功能。本电源具有设计简单灵活， 成本低，效率高，调整精度高等优点，在市场上有很好的应用前景。 II Abstract Todays society people greatly enjoy the convenience of electronic equipment, electronic equipment, but any more than there is a common circuit - power supply circuit. Large supercomputers, small pocket calculator, all electronic devices must be more support in the power circuit to work properly. Commonly used with AC and DC power supply of the points, of course, the power supply circuit style, complexity vary widely. Undeniable power has been widely used in all aspects of our lives, so learn and understand the power of production principles and techniques for our production and development and many have a positive meaning. As characteristic of electronic technology, electronic circuit design equipment for the power requirement is to provide a steady, full of energy load requirements, and usually require a stable DC performance. This can provide a stable DC power supply is DC regulated power supply. DC power supply in power supply technology plays a very important position. In this paper, design and production figures show that the DC power supply. The power supply as a mini-starter with adjustable voltage regulator range 1.25-20V , and output voltage can be displayed with the function. This article describes the display section and the output DC component. Power supply regulator part of the integrated three-terminal regulator with a LM317 completed, the digital display section complete with TCL7107 chip. TCL7107 is a very broad application on the market integrated chip, built-in program, you can directly drive LED digital tube. The design of the display part of the chip is produced using TCL7107 LED display digital voltmeter, in parallel to the output voltage display function to complete. III 目录 摘要. II 英文摘要. III 1 前言. 1 1.1稳压直流电源的研究背景. 1 1.2课题的主要内容. 1 1.2.1电源的输出控制. 1 1.2.2稳压直流电源的功能. 2 1.2.3性能指标. 2 1.2.4论文的总体结构. 2 2方案的选择和设计思路. 3 2.1方案设计与论证. 3 2.2芯片的选择. 4 2.2.1LM317 三端可调节稳压器. 4 2.2.2ICL7107 三位半 LCD/LED 显示 A/D 转换器. 5 3可调稳压直流电源的设计. 8 3.1可调稳压直流电源的基本组成. 8 3.2整流滤波电路. 9 3.2.1整流电路. 9 3.2.2滤波电路. 11 3.3稳压电路. 13 3.4过流保护. 16 3.5显示电路. 18 3.5.1参数的计算. 19 3.5.2元件的选择. 20 3.5.3ICL7107 的校准 . 21 3.5.4ICL7107 的供电电源 . 21 IV 5.1仿真图. 24 3.7 系统总图. 26 6.2体会. 27 6.1结论. 27 参考文献. 28 V 1前言 1.1稳压直流电源的研究背景 直流稳压电源一般由三大部分组成，它们分别是变压器部分，整流滤波部分和稳压器部分。 通过变压器把 220V 的市电变为电源所需要的低压交流电，然后经过整流器，把交流电变成直流 电，但是这时候的直流电并不稳定，需要经过滤波后，再由稳压器稳压输出稳定的直流电。本设 计采用 lm317 芯片作为集成稳压电路的芯片，不仅电路简单，而且电压可以在1.25V-37V 内连续 可调，而且它效率高，性能好，有较高的调整精度，各方面都适合设计的要求。本电源在市场上 很有应用前景，可以作为收音机或掌机的外接电源，也可以用作手机电池的充电器，功率高点的 还作为小型电视或其他家用电器的电源。 直流稳压电源是电子技术常用的仪器之一， 它现在广泛的应用在学校教学， 科学研究等领域， 是电子设计人员进行实验操作和科学研究必不可少的电子仪器。在日常的电子电路中，供电电源 常常要用到稳压直流电源。所以，稳压直流电源具有非常重要的研究意义。 在日常生活中，很多家用电器或者IT 产品都要用到稳压直流电源供电。但是在实际生活中， 我们的家庭用电都是用到220V 的交流电网。这就需要通过变压，整流，滤波，稳压电路来将交 流电转换成稳压的直流电，供家用电器使用。变压器可以将220V 的交流电转换成适合用电器的 低压交流电。整流器由二极管组成，用于滤去整流输出电压中的纹波。 1.2课题的主要内容 1.2.1 电源的输出控制 本系统利用 lm317 的稳压及其电压可调的功能， 通过旋转接在调整脚的电位器， 实现输出电 压在 1.25-20V 内连续可调，调整精度较高。LM317 的电压调整电路图如图 1 所示。 1 U1 LM317L 3 VIVO 2 A D J 1 R1 220R RV1 POT 图 1 lm317 的电压调整原理电路图 如图 1 所示，通过调整可调电阻RV1 的阻值，就可以调整输出电压Vo 的大小。所以，如果 希望调整的精度高，可调电阻RV1 的调整精度也要高。 1.2.2稳压直流电源的功能 本设计的稳压直流电源， 除了可以输出稳定的直流电压和实现电压的平滑连续可调外， 还有 数显功能，能够用 LED 数码管显示输出端的电压。 1.2.3性能指标 输出最大电压：20V 输出最小电压：1.25V 输出最大电流：1.5A 最大传送功率：20W 1.2.4论文的总体结构 第一部分主要介绍课题的背景， 研究意义，介绍本文的主要研究内容， 包括实现的功能和性 能指标等。 第二部分提出稳压直流电源的总的设计思路和几种可行的方案， 以及各方案实现的功能， 并 对这些不同的方案进行分析， 最终选择了本方案， 并对本方案需要用到的元器件进行详细的介绍。 2 第三部分对选择的方案进行分析阐述，把电路分模块地论述，给出各部分电路图。 第四部分对稳压直流电源的性能参数进行测量和评估，以及对被控对象进行研究。 第五部分给出设计的实物图。 第六部分对本稳压直流电源给出本课题的结论，作结束语。 2方案的选择和设计思路 2.1方案设计与论证 1输出电压范围 1.25V-20V； 2波纹系数尽量小，输出稳定； 3能数字显示电压。 三个方案的选择： 方案一：开关电源，采用PWM 脉宽调节。它的功耗比较小，效率高，稳压范围宽，电路的形 式多样。但是，PWM 占空比的线性变化使相应的电流呈非线性变化，经分析发现滤波电容的存在 对占空比很小的 PWM 波积分效果明显，导致电压的非线性变化更显著，特别是PWM 占空比很小的 时候，即希望调出很小的电压的时候。 方案二：用单片机控制输出电压的调整，使用电压采样电路，通过A/D 转换实现闭环控制。 主要由微控制器模块，稳压控制模块，电压采样模块，显示键盘模块，电源模块五部分组成。方 案二系统框图如图 2 所示。 掉电贮存 单元 LCD 显示 单元 电源电路 51 单 片 机 电压/电流采样电路 按键电路 电压控制单元输出 3 图 2方案二系统框图 方案三： 利用 lm317 集成稳压芯片为核心， 通过变压器之后整流滤波再稳压输出稳定的直流 电。再用 ICL7107 芯片制作数字显示电压表头，芯片的供电也是用lm317 制作+5V 的稳压电源提 供。方案三系统框图如图3 所示。 220AC 输入 图 3方案三系统框图 根据课题的要求最终选择方案三， 虽然方案三电压调节精度不及方案二， 但是连续可调的直 流电压比较符合课题，方案二中的数控直流电源是步进调压的。而且方案三具有电路简单，价格 低廉，便于操作等优点，而且经过调试，其电压输出稳定，调压精度高，效率高，完全符合课题 的要求。 变压器LM317 稳压电路输出 LED 显示 ICL7107 2.2芯片的选择 2.2.1 LM317 三端可调节稳压器 Lm317 是可调节三端正电稳压器， 在输出电压的范围是1.25V-37V 的时候能够提供超过 1.5A 的电流，此稳压器非常容易使用，只要两个外部电阻来设置输出电压。此外，还使用内部限流， 热关断和安全工作区补偿从而使之能防止烧断保险丝。 Lm317 是应用很广泛的集成电路之一。它不仅能构成三端稳压电路的最简单形式，同时输出 电压具有可调的功能。此外，它还有众多的优点，例如，调压范围宽，稳压性能好，噪声低，纹 波抑制比高。它的主要性能参数如下： 输出电压：1.25-37V DC； 输出电流：5mA-1.5A； 保护电路：芯片内部有过热，过流，短路保护电路； 最大输入输出电压差：40V DC； 4 最小输入输出电压差：3V DC 集成稳压器有多种型号供选择，每种型号有着不同的性能指标，可用于功能要求不一样的各 种电路。表 1 为几种集成稳压器的型号与性能指标： 表 1几种集成稳压器的型号与性能指标 大电流 类型三段固定三端可调 可调 参数 输入电压 输出电压 最小电压差 电压调整率 电流调整率 温度系数 纹波抑制比 调整端电流 输出阻抗 最小负载电流 符号 V1 V0 （Vi-Vo）min Sv Si S RR Id Zo Iomin 单位 V V V %V % / dB uA mA 78Mxx、79Lxx +-（8-40） +-（5-24） +-(2.0-2.5) 3-18 12-15 300 53-62、60 空挡（1.5） 0.01-1.5 输出电流IoAM（0.5） 0.1-1.5 L（0.1） 最大功耗 输出噪声电压 2.2.2 ICL7107 三位半 LCD/LED 显示 A/D 转换器 Pmax Vn W uV(峰-峰值)4-70、125-600 0.6-20 50 lm317、LM337 +-（3-40） +-（1.2-37） 2.8 0.01 0.1 (0-75) 65、77-80 50、65-100 3.5 LM138 35 1.2-32 0.01 0.03 60-75 5 ICL7107 是现时一种在数字仪表领域上应用非常广泛的三位半A/D 转换器， 它的用途非常广 泛，不仅可以用于制作数字显示电压表，电路稍加改造，还可以用于制作数字电流表和数字温度 计等实用的电路或仪表。 ICL7107 是一种高性能，高效率，低功耗的三位半A/D 转换器电路。它集成了七段译码器， 显示驱动器，参考源和时钟系统，并且可以直接驱动发光二极管。ICL7107 芯片将高精度，低成 本和通用性非常好地集于一身，而且极性误差小于一个字。真正的差动输入和差动参考源在各种 各样的系统中都发挥了非常大的作用。而且，只要用十来个作用的无源电子元件和LED 发光管就 可以与 ICL7107 构成一个具有高性能的仪表面板， 充分表现出 ICL7107 芯片的低成本还有电路设 计简单等优点。 ICL7107 芯片共有 40 个引脚，芯片的第一脚，是将芯片正放，眼睛面对芯片的型号字符， 在芯片的左下方就是它的第一脚。当知道了那个脚是第一脚，按照逆时针方向排列，依次是第二 引脚到第四十引脚。 芯片的第一引脚是供电， 需要接入 DC5V 的电压。 第 36 引脚是基准电压， 正确数值时 100mv， 第 26 引脚是负电源引脚，它的电压数值是负的，最好是 -3.2v 到-4.2v 左右，不能够是正电压或 者零电压。芯片第 31 引脚是信号输入引脚。 芯片的电源地是 21 脚， 模拟地是 32 脚， 信号地是 30 脚， 基准地是 35 脚， 在通常的情况下， 这四个引脚都接地。下面给出ICL7107 芯片的管脚排列图，如图4 所示： 6 图 4 ICL7107 的管脚排列图 表 2 为 ICL7107 芯片的各种极限参数的表格， 包括工作温度、 储存温度、 热阻和最大结温等。 表 2 ICL7107 的极限参数 参数类型 电源电压 电源电压 电源电压 模拟输入电压 参考源输入 时钟输入 时钟输入 工作温度 贮存温度 热阻 型号 ICL7106 ICL7107 ICL7107 ICL7106/ICL7107 ICL7106/ICL7107 ICL7106 ICL7107 ICL7106/ICL7107 ICL7106/ICL7107 ICL7106/ICL7107 符号 V+V- V+GND V-GND Topr Tstg 参数范围 15 6 -9 V+V- V+V- TESTV+ GNDV+ 070 -65150 50 单位 V V V /W 7 最大结温ICL7106/ICL7107150 3可调稳压直流电源的设计 3.1可调稳压直流电源的基本组成 稳压电源一般分为五部分，由变压器降压电路， 全桥整流电路，滤波电路， 稳压电路和保护 电路组成。 稳压电源电路图如图 5 所示。 D6 U1 LM317L 3 VI A D J 1N4002 VO 2 TR1 BR1D1 DIODE-LED 1R3 200R D5 1N4002 C5 10u C1 2200u C2 0.1u Q1 R2 R4 C3 10u POT 9013 R5 R6 C4 DF005M TRAN-2P2S R1 1k 图 5稳压电源电路原理图 Lm317 可调式集成稳压电源的原理图如图5 所示，只要接线正确，一般能良好地实现它的功 能。 交流 220V 电压经过电源变压器降压整流后得到直流电压Vin， 电压 Vin 经过滤波电路输入到 集成稳压器的输入端， 在集成稳压器输出端课调出1.25V-20V （可调范围取决于 R2 和 R3 的取值， 最大范围可以从 1.25V 调到 37V。 ）的电压。 为获得较高的输出电压值，LM317稳压器的调节端与地之间的电阻R2值及其压降往往较大， 在R2两端并接一个不小于10uF的电容C3，可有效地抑制输出端的纹波。由于稳压器在 11的深度 负反馈下工作，当输出端负载为容性的某一值时，稳压器有可能出现自激现象。因此，在稳压器 的输入端接入0.1uF的电容C2，输出端接入10uF的电解电容C5，提供足够的电流供给，同时可以 防止可能发生的自激振荡以及减小高频噪声和改善负载的瞬态响应。当输入端发生短路时， C5通 过稳压器的调整管放电，C5值较大，则放电时的冲击电流很大，电压会通过稳压器内部的输出晶 8 体管放电，可能造成输出晶体管发射结反向击穿。为此，在稳压器两端并接二极管 D6，输入端短 路时C5通过D6放电，保护LM317稳压器。 3.2整流滤波电路 因为课题需要 5V-12V 的稳压直流电，所以需要用到 220V 转 18V 的变压器把高压的交流电转 成低压交流电。因为课题不需要用到20V 以上的电压，所以应该选用18V-24V 的变压器，这样可 以降低 LM317 集成芯片的功耗，达到低功耗，高效率的要求。 3.2.1整流电路 整流电路的任务是将交流电变换成直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用， 因此二极管是构成整流电路的关键元件。 在小功率整流电路中， 常见的集中整流电路有单相半波、 全波、桥式和倍压整流电路。本设计采用单相桥式整流电路。 单相桥式整流电路是工程上最常用的单相整流电路。在工作时，电路中的四只二极管都是作 为开关运用，当正半周时，二极管V1、V3导通（V2、V4截止） ，在负载电阻上得到正弦波的正半 周；当负半周时，二极管V2、V4导通（V1、V3截止） ，在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负 载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。桥式整流电路原理图如图 6所示。 V4 V1 RL V3 V2 图6桥式整流电路原理图 9 选择二极管要依据二极管的反向耐压VRM和正向电流IF。由于滤波电容的容量愈大，二极管 导通角愈小，通过二极管脉冲电流的幅度愈大，因此，整流管的幅值电流必须加以考虑。流过整 流管的平均电流： I D Ii 2 Ii I R2 Io I R2 I R1 Iadj 0.01A 式中Ii 为稳压器的输入电流，IR1、IR2、Iadj 分别为流过R1、R2，以及调整端的电流， 则： I D 0.01Io 2 考虑到电容充电电流的冲击，正向电流一般取平均电流的23 倍。二极管最大反向电压： U dmax 2U 2 2 1.2Ui 式中U2为电源变压器次级电压有效值，Ui为整流输出电压(即稳压器输入电压)。为了保证稳 压器LM317稳定运行，输入电压Ui与输出电压U0之差一般在515V范围，取Ui-U0=10V，得： U dmax 1.2Ui1.2(Uo10)121.2Uo 式整流电路电压和电流波形如图7所示。 设计时可考虑一定的余量。根据计算，1N4007的二极管符合设计要求，可以用作整流桥。桥 10 图 7桥式整流电路电压和电流波形 如图 7 所示，在交流电压u2 的整个周期内，负载 Rl 都有同方向的电流通过，故Rl 上得到 单方向全波脉动的直流电压。这样，四个二极管组成的整流桥就完成了整流的功能。 3.2.2滤波电路 整流电路将交流电变为脉动直流电，但其中含有大量的交流成分（称为纹波电压）。所以我 们需要在整流电路之后加入滤波电路进行滤波，才能得到稳定的直流电压。 对于滤波电路的选择有两种方案： 方案一： 采用电感滤波电路。 由于电感在电路中有储能的作用， 所以在电路中可以串联电感， 当电源供给的电流增加时，它能够把能量储存起来，当电流减小时，它有可以把能量释放出来， 是负载电流比较平滑，有平波的作用。在电感滤波电路中，整流管的导电角度比较大，峰值电流 很小，输出特性比较平坦，但是由于铁芯的存在，比较笨重，体积比较大，而且容易引起电磁干 扰。一般的情况下只适用于低电压，大电流的场合。电感滤波电路图如图8 所示： 11 L1 V4 V1 RL V3 V2 图 8电感滤波电路 方案二：采用电容滤波电路。由于电容在电路中也是起到储存能量的作用，并联的电容器在 电源供给的电压升高时，能够把部分能量储存起来，而当电源电压减低的时候，就能把能量释放 出来，是负载电压比较平滑稳定，也就是电容也有平波的作用。电容滤波电路比较简单，而且负 载直流电压比较高，纹波也比较少，适用于负载电压较高，负载变动不大的场合，也减轻了电路 设计和实际焊接的工作。电容滤波电路原理图如图9 所示。 V4 V1 CRL V3 V2 图 9电容滤波电路 经过分析，最终决定采用方案二。 12 经过滤波，电路的电压、电流波形如图10所示。滤波电解电容C的选择原则是：取其放电时 间常数RLC大于充电周期的35 倍，其耐压值必须大于脉动电压峰值。对于桥式整流电路来说， 脉动电压峰值为2U2，C的充电周期等于交流电源周期T的一半，即C(35) T2RL，式中RL为整流 后的等效负载电阻，经过考虑，本设计取C为2200uF。 设电容两端初始电压为零，并假定t=0 时接通电路，输入电压U2 为正半周，当 U 由零上升 时，V1、V3 导 通，C 被充电，同时电流经V1、V3 向负载电阻供电。忽略二极管正向压降和变压 器内阻，电容充电时间常数近似为零，因此Uo=UcU2，在 u2 达到最大值时，Uc 也达到最大值， 然后 U2 下降， 此时， UcU2，V1、V3 截止， 电容 C 向负载电阻 RL 放电， 由于放电时间常数=RLC 一般较大，电容电压Uc 按 指数规律缓慢下降，当下降到|U2|Uc 时，V2、V4 导通，电容C 再次 被充电，输出电压增大，以后重复上述充放电 过程。其输出电压波形近似为一锯齿波直流电压， 使负载电压的波动大为减小。 图 10桥式整流、电容滤波时的电压、电流波形 3.3稳压电路 稳压电路是整个设计之中一个很重要的组成部分， 几乎所有的电子设备都需要稳定的直流电 源供电才能正常工作。所以，研究和熟悉稳压电路的组成和设计具有非常重要的意义。 13 稳压电路主要用于提供更加稳定的直流带能源。 考虑到整流滤波电路的输出电压和理想的直 流电源还是有相当的距离，主要是存在两方面的问题：第一方面，但负载电流变化的时候，因为 整流滤波电路存在一定的内阻，所以输出的直流电压将有可能随之发生变化。第二方面，由于电 网电压并不稳定，当电网电压发生波动时，整流电路的输出电压直接与变压器副边电压有关，因 此输出直流电压也相应的发生变化。因此，在设计中，采用三端集成稳压器lm317 来实现稳定电 压的功能。 其中，调整管接在输入端和输出端之间。当电网电压或负载电流波动时，调整自身的集-射 压降使输出电压基本保持不变。放大短路将基准电压与从输出端得到的采样电压进行比较，然后 再放大并送到调整管的基极。放大倍数越大，则稳定性能越好。由于三端集成稳压器是串联型直 流稳压电路的一种，而串联型直流稳压电路的输出电压和基准电压成正比，因此，基准电压的稳 定性将直接影响稳压电路的输出电压的稳定性。采样电路由两个分压电阻组成，它将输出电压变 化量的一步份送到放大电路的输入端。启动电路的作用是在刚接通电流输入电压的时候，是调整 管、放大电路和基准电源等建立各自的工作电路，而当稳压电路正常工作是启动电路被断开，影 响稳压电路的性能。保护电路主要起到限流保护，过热保护和过压保护的作用。 稳压部分的电路原理图如图11 所示。 D6 U1 LM317L 3 VI A D J 1N4002 VO 2 1R3 200R D5 1N4002 R2 C3 10u POT 图 11稳压电路原理图 14 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。 稳压电源的输出电压可用下式计算： R 2Vo 1.25(1) R 3 仅仅从公式本身看， R3、 R2 的电阻值可以随意设定。 然而作为稳压电源的输出电压计算公式， R3 和 R2 的阻值是不能随意设定的。1，2 脚之间为 1.25V 电压基准。为保证稳压器的输出性能， R3 应小于 240 欧姆。改变 R2 阻值即可调整稳压电压值。D5，D6 用于保护 LM317。 首先 317 稳压块的输出电压变化范围是Vo1.25V37V（高输出电压的317 稳压块如 LM317HVA、LM317HVK 等，其输出电压变化范围是Vo1.25V45V） ，所以R2/R3 的比值范围只能 是 028.6。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负 载调整率也比标准的固定稳压器好。LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。 其次是 317 稳压块都有一个最小稳定工作电流，有的资料称为最小输出电流，也有的资料称 为最小泄放电流。最小稳定工作电流的值一般为1.5mA。由于 317 稳压块的生产厂家不同、型号 不同，其最小稳定工作电流也不相同，但一般不大于5mA。当 317 稳压块的输出电流小于其最小 稳定工作电流时，317 稳压块就不能正常工作。当317 稳压块的输出电流大于其最小稳定工作电 流时，LM317 稳压块就可以输出稳定的直流电压。如果用LM 317 稳压块制作稳压电源时，没有注 意 LM317 稳压块的最小稳定工作电流，那么你制作的稳压电源可能会出现下述不正常现象：稳压 电源输出的有载电压和空载电压差别较大。 在使用 317 稳压块的输出电压计算公式计算其输出电压时,必须保证 R10.83K 和 R223.74K 两个不等式同时成立,才能保证 317 稳压块在空载时能够稳定地工作。当然在317 稳压块的输出端并联泄流电阻R(如图所示),也可以为 317稳压块提供最小稳定工作电流。 但 是,由于并联的泄流电阻不能随输出电压的变化而变化,如果要保证 317 稳压块在输 出电压为1.25V时,其输出电流大于其最小稳定工作电流,则在317稳压块的输出电压 15 为 37V 时,流过泄流电阻的电流就太大了,这样不仅浪费了电能,而且增加了317稳压块的负担,不 是一种妥当的办法。 通常 LM117/LM317 不需要外接电容，除非输入滤波电容到LM117/LM317 输入端的连线超过 6 英寸（约15 厘米） 。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压 器高的多的纹波抑制比。 输入至少要比输出高 2V，否则不能调压。输入电要最高不能超过40V。输出电流不超过 1A。 输入 12V 的话，输出最高就是10V 左右。由于它内部还是线性稳压，因此功耗比较大。当输入输 入电压差比较大且输出电流也比较大时，注意317 的功耗不要过大。一般加散热片后功耗也不超 过 20W。 LM317 属于深度负反馈的稳压电路，其功耗比较大，所以有必要讨论一下LM317 稳压模块的 散热问题。 稳压器的最大允许功耗取决于芯片的最高结温TJM,当T 50K fosc = 48K Hz (典型值) 振荡周期：Tosc = RC/0.45 所以，38 脚的 C4 取 100pF，39 脚的 R5 取 100K 。积分电路由 IC 的 27、28 脚决定。 积分时钟频率：Fclock = Fosc / 4 积分周期：Tint = 1000 (4/Fosc) = 1000 (4/48K) = 83.3ms 满量程模拟输入电压：Vinfs = 200mV (典型值) 最佳积分电流：Iint = 4uA 积分电压：Vint = 2V 积分电阻：Rint = Vinfs / Iint = 200 mV/ 4uA = 50K 积分电容：Cint = (Tint)(Iint) / Vint = 83.3ms 4uA / 2 = 0.166 uF 所以，27 脚 C3 取 0.22uF， 28 的 R4 取 47K 。C2 用于防止系统噪音的影响以及过载输入时 电路的恢复，29 脚的 C2 取 0.47uF。 参考电容：0.1uF Cref 1uF C1 为参考电容，我们取0.1Uf。 电阻 R2 用于调整参考电压，参考电源为0200mV 可调。R3 用于电压校准。 参考电压与输入电压的关系为：Vin = 2Vref 如果要求电压表的量程0199.9mV，参考电压应设置为 100mV。 如果需要需要测量的电压大于200mV，就要通过分压电路来实现。由于我们电源的指标是 512V，所以要求电压表的量程为020V。 下面以 20V 来进行分压电阻（Rx）的计算，这里我们设定R4 形成的参考电压为 100mV， R2 为 1K ，落在 R2 上的电压降为 2100mV = 0.2V，Rx 计算如下： Rx U 200.2 99k I0.2 为了方便电阻选择，选用100 K 电阻，其误差可通过调整R2 来弥补。 3.5.2元件的选择 20 制作时，显示用的数码管为共阳型，2 K 可调电阻最好选用多圈可调精密电阻，分压电阻 选用误差较小的金属膜电阻，其他器件选用正品即可。 R1 选用 100K 的金属膜电阻，R2 选用 2K 的多圈可调精密电阻，R3 选用 24K 的金属膜电阻，R4 选用 1K 的多圈可调精密电阻，R5 选 用 47K 的金属膜电阻， R6 选用 100K 的金属膜电阻。 C1 选用 0.22uF 的 CCB 电容， C2 选用 0.47uF 的 CCB 电容，C3 选用 0.1uF 的陶瓷电容，C4 选用 100 pF 的 CCB 电容。 3.5.3 ICL7107 的校准 首先，先校准参考电压，用万用表测IC 的 35 和 36 之间的电压，是否为100mV，如不是，则 需要调节电位器 R4 使两端电压为 100mV。然后，用万用表测电源的输出，如9.50V，然后通过调 节电位器 R2，使 LED 上的数值与万用表上的一致。这样，校准工作就算完成了。 经过校准后，ICL7107 和万用表的绝对误差只有0.01V。 3.5.4 ICL7107 的供电电源 如图 18 所示，ICL7107 芯片需要+5V 和-5V 的双电源供电。所以需要额外做一个供电电源， 以下有三种方案： 方案一： 用 7805 和 7905 三端集成芯片提供+5V 和-5V 的电压， 正负 5V 供电电源电路原理图 如图 14 所示。 U1 7905 2 VI G N D VO 3 TR1 BR1 C1 470u 1C3 470u KBPC800 TRAN-2P3S C2 470u G N D 1 C4 470u 2 VIVO 3 U2 7906 图 14正负 5V 供电电源原理图 21 这种电路时标准的双电源电路，能够稳定提供正负5V 的直流电压，但是需要用到7805 和 7905 稳压模块，增加了电路成本。 方案二：利用 LM317 集成稳压模块做一个