创建可变电压电源的方法，使用LM317T创建可变电压电源

继续我们关于将 ATX PSU 转换为台式电源的教程，一个非常好的补充是 LM317T 正电压稳压器，我们可以用来创建可变电压电源。

LM317T 是一款可调的 3 端子正电压稳压器，能够提供除 +5 或 +12
伏的固定电压电源以外的不同直流电压输出，或作为从几伏到某个最大值的可变输出电压，电流约为 1.5 安培。

借助在 PSU输出中添加的少量附加电路，我们可以拥有一个台式电源，能够承受一系列固定或可变电压，无论是正电压还是负电压。事实上，这比您想象的要简单得多，因为 PSU事先已经完成了变压器、整流和平滑，我们需要做的就是将附加电路连接到 +12 伏黄线输出。但首先，让我们考虑固定电压输出。

固定 9v 电源

标准TO-3封装提供多种220端子稳压器，最受欢迎的固定稳压器是78xx系列正稳压器，范围从非常常见的7805，+5V固定稳压器到7824，+24V固定稳压器。还有一个79xx 系列固定负电压稳压器，可产生 -5 至 -24 伏的互补负电压，但在本教程中，我们将仅使用正 78xx 类型。

固定式3端子稳压器在不需要可调输出的应用中非常有用，使输出电源简单，但非常灵活，因为它输出的电压仅取决于所选的稳压器。它们被称为 3
端子稳压器，因为它们只有三个端子可以连接，分别是输入、公共和输出。

稳压器的输入电压将是来自PSU（或独立变压器电源）的+12v黄线，连接在输入端和公共端子之间。稳定的 +9 V电压取自输出端，如图所示，为通用电压。

变压电源固定稳压电路

因此，假设我们希望PSU台式电源的输出电压为+9伏，那么我们所要做的就是将+9V稳压器连接到+12V黄线。由于PSU已经对+12v输出进行了整流和平滑处理，因此只需要一个电容在输入端，另一个电容在输出端。

这些额外的电容器有助于稳压器的稳定性，可以在 100nF 和 330nF 之间的任何位置。额外的 100uF输出电容有助于平滑固有纹波成分，从而提供良好的瞬态响应。这种放置在电电路输出端的大值电容器通常称为“平滑电容器”。

这些 78xx 系列稳压器在 1、5、5、6、8、9、12 和 15V 的固定稳定电压下提供约 18.24安培的最大输出电流。但是，如果我们想要+9V的输出电压，但只有一个7805、+5V稳压器呢？5的+7805V输出以“接地、Gnd”或“0v”端子为基准。

如果我们将引脚 2 端电压从 0V 增加到 4V，那么如果有足够的输入电压，输出也会额外上升 4伏。然后，通过在稳压器的引脚-4和地之间放置一个小的4 V（最接近的首选值为3.2V）齐纳二极管，我们可以使7805 5V稳压器产生+9
V输出电压，如图所示。

增加输出电压

那么它是如何工作的。4.3V 齐纳二极管需要一个大约 5mA 的反向偏置电流来维持一个输出，而稳压器需要大约 0.5mA电流。5.5mA的总电流通过输出引脚-1的电阻“R3”提供。

因此，7805 稳压器所需的电阻值为 R = 5V/5.5mA = 910
Ω。反馈二极管D1连接在输入至输出端子上，用于保护，防止稳压器在输入电源电压关闭时反向偏置，而输出电源由于电磁阀或电机等大感性负载而在短时间内保持导通或活动状态。

然后，我们可以使用3端稳压器和合适的齐纳二极管，从我们以前的台式电源产生+5V至+12V的各种固定输出电压。但是，我们可以通过用LM317T等可变电压稳压器替换固定电压稳压器来改进这种设计。

变压电源

LM317T 是一款完全可调的 3 端子正电压稳压器，能够提供 1.5 安培的电流，输出电压范围从大约 1.25 伏到略高于 30伏。通过使用两个电阻的比率，一个是固定值，另一个是变量（或两个是固定的），我们可以将输出电压设置为所需的水平，相应的输入电压在 3 到 40 伏之间。

LM317T 可变稳压器还具有内置的电流限制和热关断功能，使其具有短路保护功能，是任何低压或自制台式电源的理想选择。

LM317T 的输出电压由两个反馈电阻 R1 和 R2 的比值决定，它们在输出端子上形成一个电位分压器网络，如下所示。

LM317T 可变稳压器

反馈电阻R1两端的电压为恒定的1.25V基准电压，V裁判在“输出”和“调整”端子之间产生。调节端电流为100uA的恒流。由于电阻R1两端的基准电压是恒定的，恒定电流i将流过另一个电阻R2，导致输出电压为：

然后，流过电阻R1的任何电流也流过电阻R2（忽略非常小的调节端电流），R1和R2两端的压降之和等于输出电压Vout。显然，输入电压 Vin
必须至少比为稳压器供电所需的输出电压高 2.5 伏。

此外，LM317T 具有非常好的负载调整率，前提是最小负载电流大于
10mA。因此，为了保持1.25V的恒定基准电压，反馈电阻R1的最小值需要为1.25V/10mA =120欧姆，该值的范围可以从120欧姆到1，000欧姆，R1的典型值约为220Ω到240Ω，以获得良好的稳定性。

如果我们知道所需输出电压的值，Vout和反馈电阻R1是240欧姆，那么我们可以从上式计算电阻R2的值。例如，我们的原始输出电压为9V，R2的电阻值为：

R1.（（Vout/1.25）-1） = 240。（（9/1.25）-1） = 1，488 欧姆

或 1，500 欧姆 （1k5Ω） 到最接近的首选值。

当然，在实践中，电阻R1和R2通常由电位计代替，以产生可变电压电源，如果需要多个固定输出电压，则由几个开关预设电阻代替。

但是，为了减少每次我们想要特定电压时计算电阻R2值所需的数学运算，我们可以使用标准电阻表，如下所示，该表使用E1电阻值为我们提供了不同电阻R2和R24比率的调节器输出电压。

电阻 R1 与 R2 之比

通过将电阻R2更改为2k欧姆电位计，我们可以将PSU台式电源的输出电压范围从约1.25伏控制到最大输出电压10.75伏（12-1.25）伏。然后我们最终修改的可变电源电路如下所示。

变压电源电路

我们可以通过将电流表和电压表连接到输出端子来进一步改进我们的基本稳压器电路。这些仪器将直观地指示可变稳压器输出的电流和电压。如果需要，还可以在设计中加入快速熔断保险丝，以提供额外的短路保护，如图所示。

LM317T 的缺点

使用 LM317T 作为可变电压电源电路的一部分来调节电压的主要缺点之一是，多达 2.5
伏的电压会作为热量在稳压器上丢失或损失。例如，如果所需的输出电压为+9伏，那么如果输出电压要在最大负载条件下保持稳定，则输入电压将需要高达12伏或更高。稳压器两端的压降称为“压差”。此外，由于这种压差，需要某种形式的散热器来保持稳压器冷却。

幸运的是，低压差可变稳压器可用，例如美国国家半导体“LM2941T”低压差可变稳压器，其在最大负载下仅具有 0.9
伏的低压差。这种低压差是有代价的，因为该器件只能提供 1.0 安培的电流，电压输出范围为 5 至 20
伏。但是，我们可以使用此器件提供约11.1V的输出电压，仅略低于输入电压。

总而言之，我们用上一教程中的旧PC电源单元制成的台式电源可以通过使用LM317T来调节电压来转换为提供可变电压电源。通过连接该器件的输入，通过PSU的+12V黄色输出线连接，我们可以同时具有固定的+5V、+12V和约2至10伏的可变输出电压，最大输出电流为1.5A。