基于LM317的开关电源设计介绍|壹芯微

常见的串联三端稳压集成电路，如LM7800、LM7900、LM3xx系列，效率低，如LM7805输入电源电压10～15V时，它的工作效率仅为30%～50%;如将LM7805用于可调式稳压电源，那么其输入端电压可达35V左右，但工作效率就更低了。另外，LM7800系列TO～220封装的产品，其自身不加散热片的允许功耗仅仅1.5VA，加上理想散热片也只有20VA。开关式稳压电源具有很高的工作效率，一般可达60%～90%或以上，本文介绍使用常见的LM317制作的开关电源，其电路简单，性能可靠。

1.LM317简介

LM317是应用最为广泛的电源集成电路之一，它不仅具有固定式三端稳压电路的最简单形式，又具备输出电压可调的特点。此外，还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。其主要性能参数如下。

输出电压：1.25-37VDC;输出电流：5mA-1.5A;芯片内部具有过热、过流、短路保护电路;最大输入-输出电压差：40VDC，最小输入-输出电压差：3VDC;使用环境温度：-10-+85℃。

图1给出了几种常用(不同封装形式)的LM317的外形及引脚排列图。

图1 LM317的外形及引脚排列图

由于输出端(2脚)与调节输入端(3脚)之间的电压保持在1.25V，调整接在输出端与地之间的分压电阻R1和R2来改变ADJ端的电位，可以达到调节输出电压的目的，如图2所示，原理如下：

R1两端的1.25V恒定电压产生的恒定电流流过R1和R2，在R2上产生的电压加到ADJ端。此时，输出电压Vo取决于R1和R2的比值，当R2阻值增大时，输出电压升高，即：

Vo=1.25[(R1+R2)/R2]。

图2 调节输出电压电路

2.电路设计

电路的工作原理是，当电路工作开始瞬间，由于LM317尚未建立起工作条件，其输入端电压高于输出端，于是呈现低内阻状态而导通，储能电容C2上电压开始上升，同时，流过电感L1初级线圈的电流在Ll中建立磁场，当C2上电压达到设定值时，LM317迅速呈现高内阻而近似断开，这时储存在L1电感中的磁场通过其次级线圈和D1向负荷供电，同时C2中的能量也向外释放，直到LM317输出端电压低于设定值，LM317再次导通。如此循环，LM317便被设置成开关工作状态。电路图如图3所示。

图3 电路原理图

该电路安装后几乎无需调试就能工作，经过几例的实际安装。电路具有以下特点：

(1)电路开关频率变化很大，该频率与负载电流大小、输出电压高低、C2容量大小有关系。当C2容量超过47μF时，电路起振困难而变成串联式稳压电源，LM317温升急剧升高。电路振荡频率落人人耳可听范围后，能听到开关变压器发出“唧、唧”或“吱、吱”的叫声。

(2)电源输出电压不能从1.25V起调，起始电压随电路负载大小在2.5V左右，输出电压随负荷变化不是很稳，在15V以下时高于空载值，15V以上时低于空载值，误差在2V以内，所以它不适用于对稳压精度要求很高的场所。

(3)按照附图中的元件数据，电路输出在1.2A的情况下，输出电压范围是2.5～2.9V。在5V输出1.2A电流的情况下，LM317温升很低，如使用普通串联电路形式，散热问题将是很难解决的，这正是本文设计的初衷。

电路中C1、C3是滤波电容，一般容量越大越好;C2是储能定时电容，该电容小开关频率高，但电压不稳定，电容大易造成停振;L1是开关变压器，可以用25或29英寸电源滤波线圈代用;L2是滤波电感，也可以用前面滤波线圈代用，但要将两个绕组头尾串起来使用;D1是续流二极管，型号为国产2CN类的高速管，不能用一般管代用;D2是保护二极管，W是输出电压调整电位器，尽量采用线性或功率大一点的使用;R是输出取样电阻。变压器可以用输入输出电压相同的代用，只要能满面足使用要求，输出电压和功率小一点也可。

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