可调电压源与可调电流源111

电路实践系列讲义

杨菊秋

可调电压源与可调电流源

中南林业科技大学电子实验室

2011-3-25

可调电压源与可调电流源（理论设计部分）

电源是电路中必不可少的电路器件，是给电路提供电能的单元

电路。在电子电路中，所需要的电源主要是直流电源：直流稳压源

（主要反映稳压源器件的参数有：额定输出电压值，额定输出功率，

电源效率，纹波抑制系数，输出电压稳定系数等等），若输出电压可调称为可调直流稳压源，稳压源电路主要由变压，整流，滤波，稳压以及输出电压调节电路五部分组成，常用的直流稳压电源有串

联式稳压直流电源和开关直流稳压电源，串联式稳压直流电源主要

优点是电路结构简单，调节方便，缺点是效率低，开关直流稳压电

源优点是电源效率高，缺点是电路结构复杂成本较高。直流电流源

（主要参数有输出电流，额定输出功率，等等），输出电流可调的称为可调电流源，电流源电路主要由电压转化成电流的电路构成。

三端稳压器LM317简介

LM317是三端稳压器，不稳定直流电压从LM317的输入端（3）

输入，从输出端（2）输出稳定的直流电压。

LM317外形如左图所示，脚的编号从左至右为1，

2，3。 1—调整端，2—输出端，3—输入端。不稳定电压从3端输入，从2端输出的电压为稳定电压。

LM317的一个最重要的特性是：2—1之间电压恒为1.25V 。

其它特性需要了解的是：调整端（1）电流很小（小于0.05mA)，

在工作电流比它大得多的条件下这个电流忽略不计；输入端所加电

1

压小于40V ；为保证三端稳压器正常稳定的工作，输入端电压要比输出端电压高于3V 以上。

一 以LM317为核心器件构成的输出电压可调的直流稳压电源的设计与电路参数的计算：

不稳定的直流电压Ui 从三端稳压器LM317的输入端（3）输入。

输入电压低于40V ，但需要比最高输出电压高出3V 以上。本电路设计最高输出电压为12V ，则本电路输入电压高于15V （本电路取16V 左右）。可调的稳定直流电压Uo 从三端稳压器LM317的输出端（2）输出，可调电压源电压大小由端子M1和N1之间外并

的电阻确定。

可调电压源额定输出电流大小由三端稳压器LM317 决定，当

2

三端稳压器装上散热片后，额定输出电流为1.5A。

本可调电压源设计指标：

输出电压可调：1.25V—12.00V；

额定输出电流：1A，额定输出电流的含义是，电路在正常工作的条件下，能够输出的最大电流。因为当输出电压恒定时，输出电流随着负载的变化而变化，负载电阻越小时，输出电流越大，所以要注意负载电阻不能取得太小，需要根据额定电流（或额定功率）进行计算。

三端稳压器LM317的输出端（2）到调整端(1)的电压恒定为1.25V，三端稳压器LM317的调整端（1）的电流小于50μA，当控制电路工作电流比50μA大得多时，这个电流可以忽略不计，即认为调整端（1）虚断路。本电路设计控制电路工作电流为5mA 左右，比50μA电流大得多（100倍），因此调整端（1）的电流完全可以忽略不计。这样从三端稳压器LM317的输出端（2）流到调整端（1）的电流与从调整端（1）流到地GND的电流相同。

设计思想：固定输出端（2）到调整端(1)的电阻Ra＝R1//R2，则LM317从输出端（2）流到调整端(1) Ra的电流不变，而调整端（1）到地GND的等效电阻R b（R3 // 端子M1和N1之间外接电阻）可调（通过改变端子M1和N1之间外并的电阻阻值的大小），由于流过调整端（1）到地GND的等效电阻的电流也不变，所以调整端（1）到地GND的电压随着调整端（1）到地GND的电阻的变化而变化，使得输出端电压变化。

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用以调节电压源输出电压。测试电流源时，将M2，N2

的导线的另一端分别连接到电阻模块的不同插口，用以

调节电流源输出电流。分别测试各状态下的电压源的输

出电压和电流源的输出电流，将测量数据用表格形式记

录下来。

2分析故障和排除故障，并将分析和排除过程记录下来。

理论部分：1 要求可调电压源的输出电压为 3.8V—10.2V，重新设计可调电压源电路。并画出电路原理图。

2要求可调电流源的输出电流为2mA—64mA，重新设计可调电流源电路。并画出电路原理图。

报告部分：1 课程设计题目，时间，地点，指导老师。

2课程设计目的。

3电路工作原理。

4参数确定与计算过程。

5测试数据表格。

6数据处理与说明。

7故障处理过程与体会。

8器件清单与电路原理图。

考察与评分作品是否整齐与美观。

测量数据方法与结果是否正确。

元器件是否会辨认及元器件特性是否掌握。

理论计算方法与原理是否掌握。

报告内容是否真实，全面，认真等等。

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４M1，N1，M2，N1分别接其单股导线的一端，单股导线

的另一端悬空。

仔细观察各焊接点，检查有无短路现象和虚焊现象。

认真测量。在观察所焊接的电路板处于正常状态后，将16V 电源接入到J1接口。

可调电压源的测量：让M1，N1单股导线的悬空端分别插入J4的任意两点，测量输出电压，并记录对应的连线位置，接入的电阻阻值，输出电压测量值，理论值，设计表格并记录在表格中。

可调电流源的测量：让M2，N2单股导线的悬空端分别插入J4的任意两点，测量输出电流，并记录对应的连线位置，接入的电阻阻值，输出电流测量值，理论值，设计表格并记录在表格中。

电路学习任务：

实践部分：1 画电路原理图。

3查阅主要器件（LM317，发光二极管，三极管9012）的技术资料。

4辩认套件中所有电子元器件以及印刷电路板。

5焊接。其中四根导线的一端分别接在符号R的两端和符号C的两端，另一端悬空。

6测试：在M1，N1端没有外接电阻时，可调电压源的输出电压是最高的，理论值为12V。在M２，N

２端没有外接电阻时，可调电流源的输出电流是最

小的，理论值为１mA。四根导线的一端分别接在

M1，N1，M2，N2端。测试电压源时，将M1，N1

的导线的另一端分别连接到电阻模块的不同插口，

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b

a

o

R

R

U

25

.1

25

.1+

=①其中Ra是输出端（2）到调整端(1)的电阻R1//R2。

Rb是调整端（1）到地GND的等效电阻。

下面确定电阻Rb的最小值Rbmin和最大值Rbmax与电阻Ra 的关系。

当电阻Rb取最小值Rbmin时，输出电压最低为1.25V，因此，关系式

a

b R

R

25

.1

25

.1

25

.1

min

⨯

+

=成立，

得0

min

=

b

R②

当电阻Rb取最大值Rbmax时，输出电压最高为12.00V，因此，关系式

a

b R

R

25

.1

25

.1

00

.

12

max

⨯

+

=成立，

得

a

b

R

Ra

R6.8

25

.1

75

.

10

max

=

=③

当取Rbmax=3K时，Ra=349Ώ（可用360Ώ并10K得到）。当然也可以用其它组合，只要注意到Ra的电阻值不要取得过大（一般不要大于500Ώ），过大时，工作电流过小，调整端的电流就不能忽略不计了，前面的计算方法也就不再正确，当然也不要取得太小（一

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