0-30V可调电源DIY详解

DIY日记——0-30V可调线性稳压电源

啊哲

作为一名电子爱好者，平时喜欢做一些电子小制作，在电路调试和制作过程中经常为电源犯愁，有时候为了调试一个简单的电路而单独搭一个电源，这样即费时又消磨DIY的兴致。最近本人利用手头一些闲置零件，自己打造了一台“MINI”型直流0-30V可调稳压电源。现将整个DIY过程与大家分享。

（图1）

本人在深圳工作时买了几个大小不一的铝合金外壳（当时看到这些外壳挺漂亮就买了，一直闲置着），其中一个较大一点的外壳尺寸为：134x106x55mm。家里还闲置了一个功率约30W左右的小变压器（该变压器是从旧黑白电视机上拆下来的，有8V和18V两组输出），其厚度还刚好能装到这较大尺寸的铝合金外壳内。既然这么巧合，想不“撮合”它们都找不到理由了。那接下来就是考虑稳压电路部分了，0-30V可调稳压电路可以通过以下几个方案来实现：

1)采用运放加大功率管来实现（市面上很多批量生产的可调稳压电源都采用这种方案），该方案使

用的材料非常低廉，但线路复杂不适合手工搭板；

2)采用LM723专用电源稳压IC加大功率管来实现，该方案比较成熟，线路也比较简单，但LM723

比较难买，需要到电子市场去找或邮购；

3)采用LM317/338电源稳压IC，该方案线路非常简单，但按其典型应用电路接法，输出最低只能

调到1.25V，要想0V起调必须加一个稳定的负电压基准来修正，一些电子杂志上也有人在LM317输出端串联2个二极管来降压，达到调“0V”的目的，这是初学的菜鸟们讨论的问题，大家心知肚明就行了；

4)采用TL431电源稳压IC加大功率管来实现，该方案也具有线路简单的优点，但也同样遇到LM317

不能调“0V”的问题；

5)采用LM2576-ADJ开关型稳压IC来实现，该方案也具有线路简单、效率高等优点，但也同样遇

到输出不能调“0V”的问题和电感线圈比较难加工；

通过一番权衡利弊后，决定采用LM317的方案，刚好手头还有几个闲置的LM317T，“量身”设计的完整电路如图2所示。

（图2）

主要元气件参数资料：

尽管LM317我们已经非常熟识了，但还是翻阅一下LM317的PDF资料比较稳妥，其中几个比较重要的参数如下：

1、输入与输出端最高压差为：40V（很多人误认为是输入最高电压为40V）；

2、输入与输出端最小工作压差：3V；

3、输出电压范围：1.25V-37V范围内连续可调（其实只要保证前一项条件，其输出范围的上限

是可以扩展的）；

4、最大输出电流：1.5A（LM317T TO-220封装）；

5、输出最小负载电流：5mA；

6、基准电压V REF：1.25V；

7、工作温度范围为：0-70℃；

8、LM317T TO-220封装引脚排列如图3所示：

（图3）

为了让LM317T输出0V起调，该电路设计时增加了一个由TL431构成的-2.5V基准电源，TL431相信大家也是非常熟识，它是三端可调并联型稳压IC，详细资料可参考：安森美的《TL431中文手册》。在本列电路应用中，我们比较关心的几个参数如下：

1.参考电压V REF：

2.5V ±0.4％（25℃）；

2.最大阴极电流范围：-100mA至+150mA；

3.最小阴极电流：0.5mA；

4.最大额定功耗：0.7W （TO-92封装）；

5.TL431内部结构和引脚排列如附图4所示；

6.TL431的典型应用电路如图5所示；

（图4）

（图5）

工作原理：

如图2所示，220V市电通过S1和F1连接到变压器的输入端，经过变压后分别输出：18V、8V、10V、3V（其中10V和3V绕组是自己以手工穿线的方式加绕的）四组电压，为了降低LM317T的功耗提高电源效率，采用了2个继电器的3级换档电路，换档电路如图6所示，电源输出电压V+加在W2的两端，当W2的滑动触片上获得的分压低于U4的V REF（2.5V）电压时，U4的K、A之间只有微弱的维持电流，J1因得不到足够高的工作电压，其常开触点断开，8 V AC绕组通过J1和J2的常闭触点对后级电路供电；当W2的滑动触片上获得的分压高于U4的V REF（2.5V）电压时，U4的阴极电流剧增使J1得到足够工作电压，其常开触点吸合，18 V AC绕组通过J1常开触点和J2的常闭触点对后级电路供电。由W3、J2和U5构成的另一级换档电路工作原理类同（可能有人会说换档电路也可以用运放来实现，当然是可以的，只是电路要复杂一点，要是做产品需要考虑成本我会用运放，但偏

（图6）

偏我是懒人不喜欢做复杂的事）。经过换档输出依次得到8V AC、18 V AC、26 V AC电压，经过D1-D4整流，C1、C2滤波后对应得到：11.3V、25.5V、36.8V三档电压。由U1、R1、R2、W1组成LM317T 的典型稳压电路，D5、D6构成LM317T防短路保护电路。其输出电压计算公式为：

V o≈V REF{1+（W1+R2）/R1}-2.5V

式中减2.5V是因为W1的低端没有接V-上，而是接在由U3（TL431）和R6构成的-2.5V基准上。变压器3V绕组经过DB2和C6整流滤波后得到4.2V左右的直流电压，该电压正端与地相连形成负电压，该电压通过限流电阻R6加在U3上，这里U3（TL431）接成了图5中第一种典型应用电路，故V KA=V REF=-2.5V基准。图2中Q1、U2A、R3、R4、R5、W2等构成恒压至恒流自动转换电路，其工作原理如下，W2与R7串联后连接在V-与-2.5V基准上，W2的滑动触片经过分压后向U2A（LM358）的同相输入端提供一个可设定的基准电压，当电源输出端连接负载后，通过R3对电流进行取样，由R5送至U2A（LM358）的反相输入端，当输出电流↑时，R3上的电压降↑，U2A（LM358）的反相输入端电压↓，当U2A（LM358）反相输入端电压低于U2A（LM358）同相输入端的设定电压时（即电流超出设定值），U2A（LM358）输出高电平通过R4加到Q1的基极上，使Q1的I CE↑，则流过W1的电流↓W1两端的电压↓，对应LM317T的输出电压↓，流过负载的电流↓，这时电源由原来的恒压状态转换为恒流状态，并且保持输出电流等于设定电流，调节W2可设定输出的恒定电流值，其最大输出恒定电流计算公式为：

I o MAX≈{2.5[W2/（W2+R7）]}/R3

在本列的实际应用中，因为变压器功率有限，另LM317T也没有增加扩流电路，故可设定的最大输出恒定电流为1.6A左右（若需要增大输出电流请自己修改参数）。

组装调试：

电路设计好了，接下来就要动手用实践来验证我的设计了，先看看我搜集到的一些部件和工具：尺寸为：134x106x55mm铝合金外壳（RMB：25￥/PCS）