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分享 一种基于LM117T的直流稳压电源设计与制作

时间:2022-06-27 16:00:00

直流型的稳压电源设计生产是许多工程师接触到的日常基础工作,也是国内外稳压电源研发的重点。在之前的文章中,我们分享了几个不同的DC稳压电源设计和生产过程。在今天的方案分享中,我们将与工程师分享一个基础LM117T让我们来看看DC稳压电源的设计方案。

在本次直流稳压电源的设计和生产中,我们设计的稳压电源是基于LM117T生产产过程中,主要部分采用三端集成稳压器电路。如图1所示,采用输出电压可调、内部过载保护的三端集成稳压器,输出电压调整范围广。设计一个电压补偿电路可以实现输出电压的连续可调。由于电路需要较强的负载能力,需要设计一个软启动电路来适应负载的启动性能。该电路使用的设备较少,成本低,组装方便,可靠性相对较高。

三端集成稳压电源框图
图1

在该方案的实际电路设计中,我们选择采用三端集成稳压器电路方案LM117T作为由稳压调节器组成的基本直流稳压电路,其电路结构如下图2所示。

LM117T三端稳压器的基本电路
图2 LM117T三端稳压器的基本电路

三端集成稳压器LM117T及其调压原理

显示在上图2中LN117T在三端稳压器的基本电路结构中,我们可以看到该电路IC部分采用了LM117系列三端集成稳压器的输出电压调节范围可达1.2~25V,输出电流可达1.5A,内部带有过载保护电路,具有稳压精度高、工作可靠等特点。由于LM117脚之间的电压是稳定的基准电压(1.25V),因此,有一个公式:

图片1

在该公式的计算中,R1是固定电阻,所以只需调整R2.相应的输出电压可以调节,UOUT的最小值为1.25V。电路中的电容C通常选择0.1uF瓷片电容器,输出电容器C2可提高输出响应性能,抑制电压波动uF~1000uF之间。


LM117的保护设计

在直流稳压电源的设计和生产过程中,LM117T保护设计也非常重要。当使用外部电容器时,为了避免电容器的放电电流进入稳压器而损坏,我们需要增加保护二极管。如果稳压器的输入端短路,输出端连接大电容器,输出端的电容器放电电流将流入稳压器的输出端,并在输入端和输出端接入反向二极管D1.它可以起到保护作用,如下图3所示。将旁路电容器连接到稳压器调C3和二极管D2.输入端或输出端断路时可使用LM117内部电阻限制峰值放电电流,起到保护稳压管的作用。

带保护的稳压电路
图3 带保护的稳压电路

软启动电路设计

在此基础上LM117T在直流稳压电源的设计和生产过程中,该电路系统的软启动电路主要由晶体管组成VD、电阻R3和电容器C3组成。当系统运行时,软启动电路的主要作用是使电路输出电压缓慢上升,以适应感性负载(如直流继电器和直流电机)的启动特性。当输入电压连接到人时,因为C3上的电压不能突变,所以VD饱和导通是由于基极电位低而引起的U2(LM和UOUT都很低,随之而来C3的充电,VD基极电位上升,其发射极电位(即U2)逐渐升高,使UOUT同步上升C3充满电时,VD被截止,启动电路失效,UOUT也达到了设定值。通过改变启动时间C3和R调整3的值。

具有软启动功能的可调稳压电路
图4 具有软启动功能的可调稳压电路

我们在这种稳压电源的实际生产过程中选择的LM117T其本身封装采用T220H可节省高空间,交流侧48V变压器通过AC IN接线端子接入,直流侧由DC OUT输出1.2~25V直流电压R2.如有必要,可更改输出电压表。该电路非常适合大学生的业余生产,可用作PLC(可编程控制器)控制电路中直流继电器和传感器的电源,以及小型直流电机的电源。下图5为完整的直流稳压电源原理图,图6为可调直流稳压电源PCB图。

完整的直流稳压电源原理图
图5 直流稳压电源完整原理图

LM117T可调直流稳压电源的PCB图
图6 LM117T可调直流稳压电源PCB图

测试后,这种基础LM117T的直流稳压电源设计方案本身的电路主要采用三端集成稳压电器和补偿电压的方法,可以有效解决LM117系列保护问题。软启动电路的引入适用于负载的启动特性。电路结构简单,功能完善,能满足各种工作环境的要求。

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