用LM317T设计的三端稳压器电源电路

介绍了三端稳压器LM317T芯片的工作过程及其输出电压的计算公式。基于电路板芯片供电电源的考虑，设计了一种采用LM317T的三端稳压器的电源电路，用于给控制板芯片供电。设计电路时，详细分析了其电路设计方法，给出了此电路主要参数的计算及实验波形。最后将此供电电源电路制成印刷电路板，测取各重要测试点的电压信号，用Protel对电源供电电路进行仿真，仿真的结果与实际测试计算值相符，证明设计的电源供电电路是可靠的，具有一定的实用价值。

关键词：电源设计；三端稳压器LM317T；整流桥；仿真

引言

在设计小型单片机控制系统时，控制板上的集成芯片都需要外加直流电源，而且为了提高芯片及整个系统的稳定性能，对直流电源的电源质量也有较高的要求。一般外加直流电源的做法有2种:外置式和内置式。外置式即将芯片所需要的电源安放在外面，通常由电源模块组成，此电源模块直接产生芯片所需要的直流电压。内置式即在控制板内部制作芯片所需要的直流电压电源。外置式电源可以使布板更方便，但是成本较高;而内置式电源成本较低，布板较麻烦。国内常采用的方法是直接使用外置式电源，方便布板。

LM317T是由美国国家半导体公司在2001年生产的一种三端口稳压器件，他的输出电压可以通过调整电阻进行一定幅度的调整。输出的电压幅度在1.2～27V之间，基本上可以满足大多数集成芯片所需要的电压幅度。基于经济方面的考虑，笔者设计了一种内置式的电源供电电路，制板后通过实验测试和软件仿真，证明此电源供电是可行且可靠的。

电源设计思路

在电源稳定方面，设计中使用了大部分的电解电容，他们一方面起滤波的作用，另一方面稳定参考电压(芯片的工作电压)，参看下面给出的原理图。对于输入输出电容，一般的要求是输入电容要尽可能大，相对容量的要求，对ESR的要求可以降低一些，因为输入电容主要是耐压，如果使用的是开关电源，他还能起到吸收MOSFET开关脉冲的作用。在不引起开关电路振动的情况下，输出电容耐压和容量可以低一些，ESR的要求要高一点，因为要保证足够的电流通过量。

参看原理图的电源部分可知，此电源和普通的电源电路差不多，也是交流整流、滤波、稳压，为了防止高频信号的窜入，在输出端口还加了一组滤波的电容。其间的过程如图1所示。

图1电源电压主要转换过程

LM317T在焊接控制板中的运用

电路结构及工作原理
电源电路原理如图2所示。

图2电源电路原理图

稳压器件LM317T
在上述原理图电路中，主要使用了一个三端稳压器件LM317T，功能主要是稳定电压信号，以便提高系统的稳定性能和可靠性能。LM317T是一种这样的器件:由Vin端提供工作电压后，他便可以保持其+Vout端(2脚)比其ADJ端(1脚)的电压高1125V。因此，只需要用极小的电流来调整ADJ端的电压，便可在Vout端得到比较大的电流输出，并且电压比ADJ端高出恒定的1125V。还可以通过调整ADJ端(1端)的电阻值改变输出电压(LM317T会保证接入ADJ端和+Vout端的那部分电阻上的电压为1125V)。所以，当ADJ端(1端)的电阻值增大时，输出电压将会升高。

LM317T的输出电压可以从1125V连续调节到37V，其输出电压值可由式(1)算出:

值得注意的是，LM317T有一个最小负载电流的问题，即只有负载电流超过某一数值时，他才能起到稳压的作用。这个电流随器件的生产厂家不同在3～8mA不等，这个可以通过在负载端口外接一个合适的电阻来解决。

实验指标及主要波形

为了确保设计的正确性，在设计并制成板件后进行了实验数据的测试，数据如表1～表3所示。



稳压器输出电压值计算过程：
RG2输出值:



RG1输出值：





在仿真过程中，有很多软件可以选择。但是如果仿真软件中能直接带有所用器件芯片的模型，整个仿真过程将会简单些。笔者选用了现今比较流行的制板软件Protel，其内部仿真库中就有LM317T的芯片模型。图3和图4分别是产生5V和15V直流电压的电压波形，由于仿真模型的差别，仿真值与理论值有些差别。

图35V直流电压信号波形

图415V直流电压信号波形

结　语

LMT317器件构成的电源模块输出电压的值与外接的电阻有密切的关系，因此如果需要其他的输出电压值，可以改变有关外接电阻的阻值，因此在设计电源输出电压值方面灵活性较强。