高鑫偉 張玉峰 邢動秋
LM317是可調節3端正電壓穩壓器,在輸出電壓范圍為1.2V-37V時,能夠提供超過1.5A的電流,只需要兩個外部電阻即可設置輸出電壓,因此受到電子應用者的青睞,然而在其應用中,因使用不當而導致的異常問題總是存在,本文結合LM317基本電路,對筆者遇到的LM317穩壓塊的輸出電流小于最小穩定工作電流時,其輸出電壓上升的情況予以分析探討。
1 LM317基本電路
LM317基本電路如圖1所示,可通過R1和R2合理設置輸出電壓;C1為輸入電容,當其前面接有整流濾波電路且距離穩壓器較近時,電容C1可不加,推薦取100nF;C2為輸出電容,有改善瞬態響應的作用,推薦取1?F。
2 對LM317輸出電流未達到最小穩定工作電流情況的分析
LM317穩壓塊的輸出電流小于最小穩定工作電流時,其輸出電壓將上升【1】,且輸出的帶載電壓和空載電壓差別較大。逐漸改變R1和R2的阻值使輸出電流小于最小穩定工作電流,觀察空載輸出電壓變化,同時測量帶載輸出電壓即可驗證該結論,此結論已經本人實驗證明。
LM317最小穩定工作電流一般為1.5mA,由于穩壓塊生產廠家不同、型號不同,其最小穩定工作電流也不相同,但一般不大于5mA,本文以1.5mA為例。由圖2分析LM317內部電路結構,一旦R1和R2確定,穩壓塊工作時,無論輸出電流略小于1.5mA,還是略大于1.5mA,穩壓塊內部工作電壓幾乎不會變化,但當輸出電流小于1.5mA時,穩壓塊內部部分電路將出現工作電流不夠的情況,不能正常工作,如懸掛狀態,導致輸出電壓偏高。
若將最大負載電阻稱為Ro,Ro阻值偏大或不接,將使LM317輸出電流較小或為0,達不到最小穩定工作電流,LM317工作異常,再加上負載后,LM317輸出電壓將下降很多。
3 這種LM317異常問題的解決方案
此時要解決最小穩定工作電流的問題,就是要合理設置最大負載電阻Ro的問題,使得穩壓塊空載時輸出的電流大于或等于最小穩定工作電流。帶載時,負載與最大負載電阻Ro是并聯關系,電阻并聯的結果使得阻值變小,輸出電流將增加,必然大于最小穩定工作電流,從而使LM317穩定工作;同時應注意負載不能過重,以免引起內部短路保護,造成輸出電壓減小或中斷??赏ㄟ^兩種方法使最大負載電阻Ro符合要求:
1.通過合理設定R1和R2阻值滿足Ro要求
空載時,須VO/(R1+R2)大于等于1.5mA,即R1+R2小于等于Vo/1.5mA,同時因為LM317輸出電壓為1.25V-37V,所以,由輸出電壓計算公式可知,R2/R1范圍為0-28.6,可根據輸出電壓要求設定R1和R2阻值。
2.通過增加額外的最大負載電阻Ro
如圖3,在不接穩壓電源負載時,在輸出端并接一最大負載電阻RO,作為提供最小工作穩定電流的負載??紤]到輸出電壓為1.25V時輸出電流最小為1.5mA,電阻約1KΩ,因為輸出電阻不能隨輸出電壓變化,當輸出電壓為37V時,輸出電流接近37 mA,輸出電流過大,必然使電源效率降低,所以此方法應考慮最大負載電阻大小及電源效率的問題。
綜上,LM317輸出電流過小,未達到最小穩定工作電流,將導致穩壓塊本身不能正常工作,從而引起輸出電壓升高;加上負載后,會引起輸出電壓與空載時偏差較大的情況;可通過提供最大負載電阻RO的方法達到最小穩定工作電流,從而解決該問題。
參考文獻
[1] LM317數據手冊,1998 STMicroelectronics-Printed in Italy.