2025年LM317的调压原理与应用

LM317的调压原理与应用实际上关于 LM317 的调压原理的资料 网上一搜一大把 这篇博客的初衷是笔者想用自己理解的方式 结合电路分析与实际操作 使得大家易懂 内部功能框图 LM317 内置的运算放大器在调整终端有 1 25 伏的偏移输入 该输入由反向二极管提供 最终输出易得的电压或电流 只有在图示的 Output 和 Adj

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实际上关于LM317的调压原理的资料,网上一搜一大把。这篇博客的初衷是笔者想用自己理解的方式,结合电路分析与实际操作,使得大家易懂。

内部功能框图

	图1 LM317功能框图
讯享网
LM317内置的运算放大器在调整终端有1.25伏的偏移输入,该输入由反向二极管提供,最终输出易得的电压或电流(只有在图示的Output和Adj.之间连接负载才能产生电流,否则只有 V R E F V_{REF} VREF),经本人实际测量, V R E F V_{REF} VREF为恒定的1.25V,不随输入端电压改变。

典型应用电路

图2 可调电压稳压器应用电路
从图中的电路中可以看出,LM317的输出电压(也就是稳压电源的输出电压) V O V_O VO为两个电压之和。即A、B两点间的电压 U A B U_{AB} UAB与加在R2上的电压

U B C = U R 2 = I R 2 ∗ R 2 U_{BC}=U_{R2}=I_{R2}*R2 UBC=UR2=IR2R2

I R 2 I_{R2} IR2是两路电流之和:一路是经R1流向R2的电流 I R 1 I_{R1} IR1,其大小为 U R 1 R 1 \frac{U_{R1}}{R1} R1UR1。因为是由内部的参考源直接加在负载电阻R1上,所以

U R 1 = V R E F U_{R1}=V_{REF} UR1=VREF

V R E F V_{REF} VREF是个固定电压1.25V,R1是一个固定电阻,为了便于计算,改为 1 K Ω 1KΩ 1KΩ

此时 I R 1 = U R 1 R 1 = 1.25 V 1 K Ω = 1.25 m A I_{R1}=\frac{U_{R1}}{R1}=\frac{1.25V}{1KΩ}=1.25mA IR1=R1UR1=1KΩ1.25V=1.25mA

另一路是LM317调整电流端(图1的 I a d j I_{adj} Iadj)输出的电流 I A d j I_{Adj} IAdj,由于型号不同(例如LM317T、LM317HVH、LM317LD等),生产厂家不同,其 I A d j I_{Adj} IAdj的值各不相同。
图3 ADJ电流的典型值
但总的来说 I A d j I_{Adj} IAdj的典型值是 50 u A 50uA 50uA,最大值一般不超过 100 u A 100uA 100uA,而且在LM317稳定工作时, I A d j I_{Adj} IAdj的基本值是一个恒定的值。
这样,我们就能确定, V R E F V_{REF} VREF R 1 R1 R1 I R 1 I_{R1} IR1 I A d j I_{Adj} IAdj均为定值,即可得到公式:

V O = U A B + U B C = V R E F + ( I R 1 + I A d j ) ∗ R 2 V_O=U_{AB}+U_{BC}=V_{REF}+(I_{R1}+I_{Adj})*R2 VO=UAB+UBC=VREF+(IR1+IAdj)R2
U A B = V R E F = I R 1 ∗ R 1 U_{AB}=V_{REF}=I_{R1}*R1 UAB=VREF=IR1R1 I R 1 = V R E F R 1 I_{R1}=\frac{V_{REF}} {R1} IR1=R1VREF
V O = V R E F + V R E F R 1 ∗ R 2 + I A d j ∗ R 2 V_O=V_{REF}+\frac{V_{REF}} {R1}*R2+I_{Adj}*R2 VO=VREF+R1VREFR2+IAdjR2

最终得到公式 V O = V R E F ( 1 + R 2 R 1 ) + I A d j ∗ R 2 V_O=V_{REF}(1+\frac{R2} {R1})+I_{Adj}*R2 VO=VREF(1+R1R2)+IAdjR2

所以只需要调整 R 2 R2 R2电阻的阻值大小便可以的到精确地可调输出直流电压。

实物演示

笔者按照典型电路,焊接了一个LM317实物图
图4 LM317实物
为了保证精度,采用数字电压源作为输入,输入电压为24.00V,输出为9.00V。

图6 实际输出电压
测得R2电阻为 5.90 K Ω 5.90KΩ 5.90KΩ,如下图所示:
图7 实际电阻
代入公式计算,若想得到9V的直流输出,R2理论值为
9 V = 1.25 V ( 1 + 5.9 K Ω 1 K Ω ) + I A d j ∗ 5.9 K Ω 9V=1.25V(1+\frac{5.9KΩ} {1KΩ})+I_{Adj}*5.9KΩ 9V=1.25V(1+1KΩ5.9KΩ)+IAdj5.9KΩ
I A d j = 6.36 ∗ 1 0 − 5 A = 63.6 u A I_{Adj}=6.36*10^{-5}A=63.6uA IAdj=6.36105A=63.6uA,在50~100uA内,工作正常。

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