LM317的调压原理与应用

实际上关于LM317的调压原理的资料，网上一搜一大把。这篇博客的初衷是笔者想用自己理解的方式，结合电路分析与实际操作，使得大家易懂。

内部功能框图

LM317内置的运算放大器在调整终端有1.25伏的偏移输入，该输入由反向二极管提供，最终输出易得的电压或电流（只有在图示的Output和Adj.之间连接负载才能产生电流，否则只有VREFV_{REF}VREF），经本人实际测量，VREFV_{REF}VREF为恒定的1.25V，不随输入端电压改变。

典型应用电路

从图中的电路中可以看出，LM317的输出电压（也就是稳压电源的输出电压）VOV_OVO为两个电压之和。即A、B两点间的电压UABU_{AB}UAB与加在R2上的电压

UBC=UR2=IR2∗R2U_{BC}=U_{R2}=I_{R2}*R2UBC=UR2=IR2∗R2，

而IR2I_{R2}IR2是两路电流之和：一路是经R1流向R2的电流IR1I_{R1}IR1，其大小为UR1R1\frac{U_{R1}}{R1}R1UR1。因为是由内部的参考源直接加在负载电阻R1上，所以

UR1=VREFU_{R1}=V_{REF}UR1=VREF，

VREFV_{REF}VREF是个固定电压1.25V，R1是一个固定电阻，为了便于计算，改为1KΩ1KΩ1KΩ，

此时IR1=UR1R1=1.25V1KΩ=1.25mAI_{R1}=\frac{U_{R1}}{R1}=\frac{1.25V}{1KΩ}=1.25mAIR1=R1UR1=1KΩ1.25V=1.25mA。

另一路是LM317调整电流端（图1的IadjI_{adj}Iadj）输出的电流IAdjI_{Adj}IAdj，由于型号不同（例如LM317T、LM317HVH、LM317LD等），生产厂家不同，其IAdjI_{Adj}IAdj的值各不相同。

但总的来说IAdjI_{Adj}IAdj的典型值是50uA50uA50uA，最大值一般不超过100uA100uA100uA，而且在LM317稳定工作时，IAdjI_{Adj}IAdj的基本值是一个恒定的值。
这样，我们就能确定，VREFV_{REF}VREF、R1R1R1、IR1I_{R1}IR1和IAdjI_{Adj}IAdj均为定值，即可得到公式：

VO=UAB+UBC=VREF+(IR1+IAdj)∗R2V_O=U_{AB}+U_{BC}=V_{REF}+(I_{R1}+I_{Adj})*R2VO=UAB+UBC=VREF+(IR1+IAdj)∗R2
∵UAB=VREF=IR1∗R1U_{AB}=V_{REF}=I_{R1}*R1UAB=VREF=IR1∗R1，IR1=VREFR1I_{R1}=\frac{V_{REF}} {R1}IR1=R1VREF，
∴VO=VREF+VREFR1∗R2+IAdj∗R2V_O=V_{REF}+\frac{V_{REF}} {R1}*R2+I_{Adj}*R2VO=VREF+R1VREF∗R2+IAdj∗R2，

最终得到公式VO=VREF(1+R2R1)+IAdj∗R2V_O=V_{REF}(1+\frac{R2} {R1})+I_{Adj}*R2VO=VREF(1+R1R2)+IAdj∗R2。

所以只需要调整R2R2R2电阻的阻值大小便可以的到精确地可调输出直流电压。

实物演示

笔者按照典型电路，焊接了一个LM317实物图

为了保证精度，采用数字电压源作为输入，输入电压为24.00V，输出为9.00V。

测得R2电阻为5.90KΩ5.90KΩ5.90KΩ，如下图所示：

代入公式计算，若想得到9V的直流输出，R2理论值为
9V=1.25V(1+5.9KΩ1KΩ)+IAdj∗5.9KΩ9V=1.25V(1+\frac{5.9KΩ} {1KΩ})+I_{Adj}*5.9KΩ9V=1.25V(1+1KΩ5.9KΩ)+IAdj∗5.9KΩ。
IAdj=6.36∗10−5A=63.6uAI_{Adj}=6.36*10^{-5}A=63.6uAIAdj=6.36∗10−5A=63.6uA，在50~100uA内，工作正常。