3.1 单电源可调稳压电源的线路分析（课件）《简单电子线路装接与维修》（劳保版）同步精品课堂

3.1 单电源可调稳压电源的线路分析 《简单电子线路装接与维修》（劳保版） 同步精品课堂—中职专业课 学习目标 元器件认知与检测能力 电路装接技能 仪器调试与分析 能识别电位器、LM317 等元件外形及符号，掌握用万用表检测电位器标称阻值、接触性能及 LM317 引脚电阻的方法，判断元件好坏及极性。 能根据 LM317 可调稳压电源原理图，规范完成元件搪锡、插装、焊接，确保布局合理，导线横平竖直，焊点符合工艺要求（如引脚留头＜1mm）。 熟练使用万用表测量输出电压范围及调整特性，通过示波器观察纹波，能根据公式 计算理论输出电压，分析实际测量值与理论值的差异原因。 课前导入 同学们，在电子制作中，我们常需要可调稳压电源为不同设备供电，比如给单片机调试时需要 5V，给电机供电可能需要 12V。今天我们就来制作一台基于 LM317 的单电源可调稳压电源，它能输出 1.25-37V 连续可调电压，最大 1.5A 电流，相当于实验室的 “万能电源”！首先，我们要像调音师调节音量一样，通过电位器精准控制输出电压 —— 旋转电位器时，观察万用表电压值像音符一样平滑变化。焊接时要注意 LM317 的引脚顺序（输入 - 输出 - 调节），就像接水管时要分清水流方向，接反会导致 “水流”（电流）异常。 电位器是一种可调电阻器,对外有三个引出端,其中两个为固定端,一个为滑动端(也称中心抽头)。滑动端在两个固定端之间的电阻体上做机械运动,使其与固定端之间的电阻发生变化。 电位器按接触方式及材料可分为接触式(线绕、实芯、膜式)和非接触式(光电、磁敏)电位器;按结构特点可分为单圈、多圈、单联、双联、带开关、锁紧和非锁紧电位器;按调节方式可分为旋转式和直滑式电位器。 电位器的应用 1. 电位器的型号命名 电位器的型号命名与电阻器类似。第一部分为主称(用字母W表示电位器),第二部分为材料,第三部分为分类,第四部分为序号。 2. 电位器的主要技术参数 电位器除了和电阻器一样有标称电阻、额定功率、精度等级等技术参数外,还有阻值变化规律。带开关的电位器还有开关电压及载流量的限值。 电位器外形如图所示。 电位器的应用 3. 电位器的选用原则 (1)根据电路实际要求,选择合适的型号。在一般电路中或使用环境较好的场合,如在室内工作的收录机,VCD设备中的音量、音调控制用电位器,均可使用碳膜电位器,规格全、价格低。如需要做精密调节,且损耗功率较大,可选用线绕电位器。在工作频率较高的电路中,应选用玻璃釉电位器。 (2)根据用途选择电位器的阻值变化特性。 (3)选用电位器时,还应注意尺寸大小和旋转轴柄的长度、轴端样式和轴上是否需要锁紧装置等。经常需要调节的电位器,应选择轴端铣成平面的,以便安装旋钮;不需经常调节的,可选用轴端带有刻槽的,调整好后不再经常转动。收音机中的音量控制电位器,一般选用带开关的电位器。 (4)电位器的转轴应放置灵活,松紧适当,无机械噪声。 可调三端集成稳压器LM317:集成三端稳压器LM317是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。 (1)LM317的输出电压范围是1.2~37V,负载电流最大为1.5A。它的使用非常简单,仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外,它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。 (2)LM317内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。通常LM317不需要外接电容,除非输入滤波电容到LM317输入端的连线超过6 in(约15cm)。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高得多的纹波抑制比。 (3)LM317有许多特殊的用法,比如把调整端悬浮到一个较高的电压上,可以用来调节高达数百伏的电压,只要输入输出压差不超过LM317的极限即可。还要避免输出端短路。还可以把调整端接到一个可编程电压上,实现可编程的电源输出。 (4)特性简介 可调整输出电压低至1.2V;保证1.5A输出电流;典型线性调整率0.01%;典型负载调整率0.1%;80dB纹波抑制比;输出短路保护;过流、过热保护;调整管安全工作区保护;标准三端晶体管封装。 三端稳压器 主要功能 LM317的输人最高电压大于30V,输出电压为1.5~32V,电流1.5A。不过在使用时要注意功耗问题和散热问题。LM317有三个引脚,一个为输入,一个为输出,一个为电压调节。输入引脚输入正电压,输出引脚接负载,电压调节引脚分为两路,一个引脚接电阻(200Ω左右)到输出引脚,另一个接可调电阻(几千欧左右)到地。输入和输出引脚对地要接滤波电容。 1、2脚之间为1.25V电压基准。为保证稳压器的输出性能,R1阻值应小于240Ω。改变R2阻值即可调整稳压电压值。 三端稳压器 典型应用 317系列稳压块的型号很多,如LM317HVH、W317L等。 作为稳压电源的输出电压计算公式,R1和R2的阻值是不能随意设定的。首先,317稳压块的输出电压变化范围是U。=1.25~37V(高输出电压的317稳压块如LM317HVA、LM317HVK等,其输出电压变化范围是U。=1.25~45V),所以R2/R1的比值范围只能是0~28.6。其次,317稳压块都有一个最小稳定工作电流,有的资料称为最小输出电流,也有的资料称为最小泄放电流。 最小稳定工作电流的值一般为1.5~5mA。当317稳压块的输出电流小于其最小稳定工作电流时,317稳压块就不能正常工作。当317稳压块的输出电流大于其最小稳定工作电流时,317稳压块就可以输出稳定的直流电压。如果用317稳压块制作稳压电源,但未注意317稳压块的最小稳定工作电流,那么稳压电源可能出现不正常现象,即稳压电源输出的有载电压和空载电压差别较大。 使317稳压块稳定工作的措施是保证U/(R1+R2)=1.5~5mA,R2/R1的值为0~28.6。 三端稳压器 典型应用 一、实训目的 1.能检测三端稳压器LM317的好坏和极性。 2.能进行电位器测量与质量判别。 二、主要实训器材的认识 工具及材料清单见表 任务实施--电子元器件的检测 三、实训内容 1. 电位器的测量与质量判别 电位器的识别和检测 电位器的识别和检测 2. 三端稳压器LM317的检测 分别用万用表的欧姆挡中的Rx10k挡正、反向测量稳压器的控制端和输出端,用万用表的红表笔接控制端,黑表笔接输出端,则正向电阻应在32~36 kΩ范围内,而反向电阻应在0.3~0.5MΩ范围内。用万用表Rx1k挡的欧姆挡正、反向测量稳压器的输出端和输入端,用红表笔接输出端,黑表笔接输入端,则正向电阻应在15~19kΩ范围内,而反向电阻应在6~8kΩ范围内。用万用表R×10k挡的欧姆挡正、反向测量稳压器的控制端和输入端,用红表笔接控制端,黑表笔接输入端,则正向电阻应在98~101 kΩ范围内,而反向电阻应在40kΩ左右。 任务实施--电子元器件的检测 随堂练习 1.如何用万用表检测电位器的接触性能？ 答案：用万用表 R×100 挡接电位器动片与定片，缓慢旋转旋钮，指针应连续均匀变化，阻值在 0 至标称值间平滑过渡。若指针跳动或停滞，说明接触不良；再测定片间阻值，应等于标称值，否则元件损坏。 2.LM317 输出电压调节公式中，R1和 R2的作用是什么？为何 R1阻值通常小于 240Ω？ 答案：R1设定基准电流，R2调节输出电压比例。R1阻值过小会导致电流过大，过大则可能使稳压器进入最小稳定电流以下（＜1.5mA），无法正常工作。通常取 R1=240Ω，此时基准电流约 5mA，确保稳压器稳定工作。 课堂练习 1.电位器的滑动端作用是（ ） A. 固定电阻值 B. 改变电阻值 C. 断开电路 D. 增大电流 答案：B 解析：滑动端通过机械运动改变与固定端间的电阻体长度，从而调节电阻值，实现分压或限流功能。 课堂练习 2.LM317 的输出电压范围是（ ） A. 0-5V B. 1.2-37V C. 5-12V D. 24-36V 答案：B 解析：LM317 是可调正稳压器，通过外接电阻可设置输出电压在 1.2-37V 之间，符合典型应用参数。 课堂练习 3.检测电位器时，若定片间阻值为无穷大，说明（ ） A. 正常 B. 接触不良 C. 电阻体断路 D. 开关损坏 答案：C 解析：定片间阻值应为标称值，若为无穷大，表明电阻体断裂或引脚脱焊，元件失效。 课堂练习 答案：D 解析：调节端通过外接电阻分压，改变基准电压比例，从而调整输出电压，公式为Uo=(1+R2/R1)×1.25。 4.LM317 的调节端（Adj）的作用是（ ） A. 输入电压 B. 输出电压 C. 设定基准电压 D. 调节输出电压 课堂练习 5.电位器按结构分类不包括（ ） A. 单圈 B. 带开关 C. 碳膜 D. 直滑式 答案：D 解析：直滑式属于调节方式分类，结构分类包括单圈、多圈、单联、双联等，碳膜属于材料分类。 课堂练习 6.LM317 的最小稳定工作电流约为（ ） A. 0.1mA B. 1.5-5mA C. 10mA D. 1A 答案：B 解析：若输出电流小于 1.5-5mA，稳压器无法稳定工作，需通过 R1 和 R2 阻值确保电流在此范围。 课堂练习 7.检测 LM317 输入与输出端反向电阻时，正常阻值应为（ ） A. 15-19kΩ B. 6-8kΩ C. 32-36kΩ D. 0.3-0.5MΩ 答案：B 解析：用 R×1k 挡测输入（红表笔接输出，黑表笔接输入），反向电阻应为 6-8kΩ，正向电阻为 15-19kΩ。 课堂练习 8.可调稳压电源中，R1 的阻值通常（ ） A. ＞1kΩ B. ＜240Ω C. ＞5kΩ D. ＜10Ω 答案：B 解析：R1 用于设定基准电流，阻值过大可能导致电流小于最小稳定值，通常取 240Ω 以下（如 240Ω 时电流约 5mA）。 课堂练习 9.电位器开关的 “喀哒” 声表示（ ） A. 接触不良 B. 开关通断正常 C. 电阻损坏 D. 需润滑 答案：B 解析：正常带开关电位器通断时应有清晰声响，无声或卡顿表明开关故障。 课堂练习 10.LM317 的封装形式不包括（ ） A. TO-220 B. TO-3 C. SOP-8 D. TO-39 答案：C 解析：LM317 常见封装为 TO-220（塑料）、TO-3/TO-39（金属），SOP-8 为贴片封装，不在书中列举范围内。 课堂练习 11.电位器按材料可分为线绕、实芯和______式。 答案：膜 解析：电位器按材料分为线绕、实芯、膜式（如碳膜、玻璃釉膜）。 课堂练习 12.LM317 的三个引脚为输入、输出和______。 答案：调节（Adj） 解析：LM317 引脚包括输入（Vin）、输出（Vout）、调节（Adj），用于外接电阻调整电压。 课堂练习 13.检测电位器动片与定片时，阻值应在 0 至______之间连续变化。 答案：标称阻值 解析：正常电位器旋转时阻值应从 0 平滑变化至标称值，否则接触不良。 课堂练习 14.公式Uo=(1+R2/R1)×1.25中，1.25V 是 LM317 的______电压。 答案：基准 解析：LM317 内部基准电压为 1.25V，通过 R2/R1 比例放大得到输出电压。 课堂练习 15.电位器型号中，主称用字母______表示。 答案：W 解析：电位器型号命名规则为主称（W）+ 材料 + 分类 + 序号，如 WH148 中 W 代表电位器。 课堂练习 16.LM317 的输出电流最大为______A。 答案：1.5 解析：LM317 最大负载电流为 1.5A，需注意散热避免过载。 课堂练习 17.带开关电位器需检测开关的______及载流量。 答案：通断性能 解析：除电阻性能外，需检查开关通断是否灵敏，是否符合电路电压电流要求。 课堂练习 18.调节 LM317 输出电压时，R2 阻值越大，输出电压______。 答案：越高 解析：根据公式，R2增大时，R2/R1比值增大，输出电压随之升高。 课堂练习 19.电位器旋转时若有 “沙沙” 声，说明______。 答案：接触不良 解析：摩擦声表明动片与电阻体接触不稳定，可能导致电路噪声或电压波动。 课堂练习 20.LM317 的线性调整率典型值为______%。 答案：0.01 解析：LM317 典型线性调整率为 0.01%，体现其电压稳定性优异。 课后作业 绘制 LM317 电路原理图，标注元件参数。 设计输出 5-20V 可调电源，计算 R1/R2 阻值组合，说明选型理由。 课堂小结 $$