可调电压电源

三端线性固定电压稳压器是创建正电压或负电压的热门选择。

在我们关于将ATX电源改装为台式电源的教程之后，一个非常好的补充是使用LM317T正电压稳压器来创建一个可调电压电源。

LM317T是一种可调节的三端正电压稳压器，能够提供不同的直流电压输出，而不仅仅是固定的+5V或+12V电源，或者作为从几伏到某个最大值的可调输出电压，所有输出电流约为1.5安培。

通过在PSU的输出端添加一些额外的电路，我们可以拥有一个能够提供一系列固定或可调电压的台式电源，无论是正电压还是负电压。事实上，这比你可能想象的要简单得多，因为变压器、整流和滤波已经由PSU预先完成，我们只需要将我们的额外电路连接到+12V黄色电线输出即可。但首先，让我们考虑一个固定电压输出。

固定9V电源

有许多种类的三端电压稳压器可用，标准TO-220封装中最受欢迎的固定电压稳压器是78xx系列正电压稳压器，从非常常见的7805（+5V固定电压稳压器）到7824（+24V固定电压稳压器）。还有79xx系列的固定负电压稳压器，可以产生从-5V到-24V的互补负电压，但在本教程中，我们只使用正电压78xx类型。

固定三端稳压器在不需要可调输出的应用中非常有用，使得输出电源简单但非常灵活，因为其输出电压仅取决于所选的稳压器。它们被称为三端电压稳压器，因为它们只有三个端子连接，分别是输入、地和输出。

稳压器的输入电压将来自PSU的+12V黄色电线（或单独的变压器电源），并连接在输入端和地端之间。稳定的+9V电压在输出端和地端之间取得，如图所示。

可调电压电源固定稳压器电路

假设我们想要从我们的PSU台式电源中获得+9V的输出电压，那么我们只需要将一个+9V电压稳压器连接到+12V黄色电线。由于PSU已经对+12V输出进行了整流和滤波，唯一需要的额外组件是输入端和输出端的电容器。

这些额外的电容器有助于稳压器的稳定性，可以在100nF到330nF之间。额外的100uF输出电容器有助于平滑固有的纹波内容，提供良好的瞬态响应。这个放置在电源电路输出端的大值电容器通常称为“滤波电容器”。

这些78xx系列稳压器在5、6、8、9、12、15、18和24V的固定稳定电压下提供最大约1.5安培的输出电流。但如果我们想要+9V的输出电压，但只有一个7805（+5V稳压器）呢？7805的+5V输出是相对于“地，Gnd”或“0V”端子的。

如果我们将这个引脚2端子电压从0V增加到4V，那么输出也将增加4V，前提是有足够的输入电压。然后通过在稳压器的引脚2和地之间放置一个小的4V（最接近的优选值为4.3V）齐纳二极管，我们可以使7805 5V稳压器产生+9V的输出电压，如图所示。

增加输出电压

那么它是如何工作的呢？4.3V齐纳二极管需要大约5mA的反向偏置电流来维持输出，稳压器消耗约0.5mA。这个总电流5.5mA通过电阻“R1”从输出引脚3提供。

因此，7805稳压器所需的电阻值为R = 5V/5.5mA = 910欧姆。连接在输入端和输出端之间的反馈二极管D1用于保护，并防止在输入电源电压关闭时稳压器被反向偏置，而由于大感性负载（如螺线管或电机），输出电源在短时间内保持开启或活动状态。

然后我们可以使用三端电压稳压器和合适的齐纳二极管从我们之前的台式电源中产生各种固定输出电压，范围从+5V到+12V。但我们可以通过用可调电压稳压器（如LM317T）替换固定电压稳压器来改进这个设计。

可调电压电源

LM317T是一个完全可调的三端正电压稳压器，能够提供1.5安培的输出电流，输出电压范围从约1.25V到略高于30V。通过使用两个电阻的比例，一个固定值，另一个可变（或两者都固定），我们可以将输出电压设置为所需水平，相应的输入电压可以在3到40V之间。

LM317T可调电压稳压器还具有内置的电流限制和热关断功能，使其具有短路保护功能，非常适合任何低压或自制的台式电源。

LM317T的输出电压由两个反馈电阻R1和R2的比例决定，这两个电阻在输出端形成一个分压网络，如下所示。

LM317T可调电压稳压器

反馈电阻R1上的电压是一个恒定的1.25V参考电压，Vref，在“输出”和“调节”端子之间产生。调节端子电流是一个恒定的100uA电流。由于电阻R1上的参考电压是恒定的，恒定电流i将流过另一个电阻R2，从而产生输出电压：

然后无论流过电阻R1的电流是多少，也会流过电阻R2（忽略非常小的调节端子电流），R1和R2上的电压降之和等于输出电压Vout。显然，输入电压Vin必须比所需的输出电压至少高2.5V才能为稳压器供电。

此外，LM317T具有非常好的负载调节能力，前提是最小负载电流大于10mA。因此，为了保持1.25V的恒定参考电压，反馈电阻R1的最小值需要为1.25V/10mA = 120欧姆，这个值可以在120欧姆到1,000欧姆之间，R1的典型值约为220Ω到240Ω，以获得良好的稳定性。

如果我们知道所需的输出电压Vout的值，并且反馈电阻R1为240欧姆，那么我们可以从上述方程计算电阻R2的值。例如，我们原来的输出电压9V将给出R2的电阻值：

或最接近的优选值1,500欧姆（1k5Ω）。

当然，在实践中，电阻R1和R2通常会被电位器替换，以产生可调电压电源，或者如果需要几个固定输出电压，则可以使用几个切换的预设电阻。

但为了减少每次我们想要特定电压时计算电阻R2值所需的数学运算，我们可以使用如下所示的标准电阻表，该表为我们提供了使用E24电阻值的不同电阻R1和R2比例下的稳压器输出电压。

电阻R1与R2的比例

通过将电阻R2替换为2k欧姆电位器，我们可以控制PSU台式电源的输出电压范围从约1.25V到最大输出电压10.75（12-1.25）V。然后我们最终的修改后的可调电源电路如下所示。

可调电压电源电路

我们可以通过在输出端连接一个电流表和一个电压表来进一步改进我们的基本电压稳压器电路。这些仪器将提供稳压器输出的电流和电压的视觉指示。如果需要，还可以在设计中加入快速熔断器以提供额外的短路保护，如图所示。

电压表和电流表的添加

LM317T的缺点

使用LM317T作为可调电压电源电路的一部分来调节电压的主要缺点之一是，多达2.5V的电压降或热量损失在稳压器上。因此，例如，如果所需的输出电压为+9V，则输入电压将需要高达12V或更高，以便在最大负载条件下保持输出电压稳定。这种稳压器上的电压降称为“压差”。此外，由于这种压差电压，需要某种形式的散热来保持稳压器冷却。

幸运的是，有低压差可调电压稳压器可用，例如国家半导体的“LM2941T”低压差可调电压稳压器，其在最大负载下的低压差仅为0.9V。这种低压差的代价是该设备只能提供1.0安培的输出电流，输出电压范围为5到20V。然而，我们可以使用该设备提供约11.1V的输出电压，略低于输入电压。

总结一下，我们在之前的教程中从旧PC电源单元制作的台式电源可以通过使用LM317T调节电压来转换为可调电压电源。通过将该设备的输入端连接到PSU的+12V黄色输出电线，我们可以同时获得固定的+5V、+12V和从约2V到10V的可调输出电压，最大输出电流为1.5A。