基于数字电位器的可编程稳压器设计

　　可编程稳压器它是一种能自动调整输出电压的供电电路或供电设备，其作用是将波动较大和不合用电器设备要求的电源电压稳定在它的设定值范围内，使各种电路或电器设备能在额定工作电压下正常工作。最初的电力稳压器是靠继电器的跳动稳定电压的。当电网电压出现波动时，电力稳压器的自动纠正电路启动，使内部继电器动作。迫使输出电压保持在设定值附近，这种电路优点是电路简单，缺点是稳压精度不高并且每一次继电器跳动换挡，都会使供电电源发生一次瞬时的中断并产生火花干扰。便。数字电位器(Digital Polentiometer)亦称数控电阻器(Digitally con-trolled Potentiometers)，可简称为DCP。利用数字电位器代替可凋电阻，可构成由计算机控制的可编程稳压器。

　　l 可编程线性稳压器的设计

　　1.1 三端可调式线性稳压器的基本应用

　　三端可调式线性稳压器属于第二代二端线性稳压器。适合制作实验室电源及多种供电方式的直流稳压器。典型产品有LM317，其主要技术指标为U1=2～40V，Uo=1.25～37 V，IOM=1.5A。其电压调整率SV=0.02％，负载调整率S1=O.1％。

　　LM317的基本应用电路如图1所示。R1、R2为取样电阻。LM317的最小负载电流，IL=5 mA，若要留出余量，亦可取IL=10mA。R1的阻值有两种取法：

　　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，Vo＝1.25（1＋R2/R1）。仅仅从公式本身看，R1、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，R1和R2的阻值是不能随意设定的。

　　首先317稳压块的输出电压变化范围是Vo＝1.25V—37V（高输出电压的317稳压块如LM317HVA、LM317HVK等，其输出电压变化范围是Vo＝1.25V—45V），所以R2/R1的比值范围只能是0—28.6。

　　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，317稳压块就可以输出稳定的直流电压。如果用317稳压块制作稳压电源时（如图所示），没有注意317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。

　　(1)当IL=5mA时，R1=1.25V/5mA≈240Ω，此时R2可选6.8kΩ的可调电阻；

　　(2)当IL=10mA时，R1=1.25V/10mA≈120Ω。

　　R2可选3.4kΩ可调电阻。

　　调整R2时均可获得1.25～37V的稳压输出。C2可滤除R2两端的纹波，使之不能经放大后从Uo端输出。D2为保护二极管，一旦U1发生短路故障，由D2给C2提供泄放回路，避免C2经过LM317内部放电而损坏芯片。当稳压器的输出端接大容量负载电容CL时，D1可起到保护作用，一旦稳压器的输入端发生短路，CL上积存的电荷便经过D1对地放电。输出电压的计算公式为

　　显然，当R2=0时，Uo=1.25V；当R2/R1=28.6时，Uo=37V。该电路的缺点是输出电压值必须靠手动调整，不仅调整精度低，而且使用不够方便。

　　1.2 由数字电位器和LM317构成的可编程线性稳压器

　　1.2.1 电路设计方案

　　由数字电位器和TM317联合构成可编程线性稳压器时有3种电路设计方案。第一种方案是用数字电位器(DCP)来代替图1中的R2，电路如图2(a)所示。此时DCP就作为LM317的调整电阻，DCP工作在可调电阻器模式。设调整后的电阻值为RDCP，单片机通过改变RDCF值，即可设定稳压器的输出电压。第二种方案是用RDCP同时代替R1、R2，这样可节省一只电阻元件，其简化电路如图2(b)所示，其他部分与图2(a)相同。第三种方案是将数字电位器串联在R1、R2中间，简化电路如图 2(c)所示，该电路适合在小范围内对输出电压进行精细调节。