基于数字电位器的可编程稳压器设计

　　0 引言

　　可调式线性稳压器和开关式稳压器都是通过手动调节电阻值来改变输出电压的，不仅调节精度低，而且使用不够方便。数字电位器(Digital Polentiometer)亦称数控电阻器(Digitally con-trolLED Potentiometers)，可简称为DCP。利用数字电位器代替可凋电阻，可构成由计算机控制的可编程稳压器。

　　1 可编程线性稳压器的设计

　　1.1 三端可调式线性稳压器的基本应用

　　三端可调式线性稳压器属于第二代二端线性稳压器。它既保留了第一代三端同定式线性稳压器7800、7900系列产品结构简单的优点，又克服了电压不可调整的缺点，并且在电压稳定度上比前者提高了一个数量级。适合制作实验室电源及多种供电方式的直流稳压器。典型产品有LM317，其主要技术指标为U1=2～40V，Uo=1.25～37 V，IOM=1.5A。其电压调整率SV=0.02%，负载调整率S1=O.1%。

　　LM317的基本应用电路如图1所示。R1、R2为取样电阻。LM317的最小负载电流，IL=5 mA，若要留出余量，亦可取IL=10mA。R1的阻值有两种取法：

　　(1)当IL=5mA时，R1=1.25V/5mA≈240Ω，此时R2可选6.8kΩ的可调电阻;

　　(2)当IL=10mA时，R1=1.25V/10mA≈120Ω。

　　R2可选3.4kΩ可调电阻。

　　调整R2时均可获得1.25～37V的稳压输出。C2可滤除R2两端的纹波，使之不能经放大后从Uo端输出。D2为保护二极管，一旦U1发生短路故障，由D2给C2提供泄放回路，避免C2经过LM317内部放电而损坏芯片。C1能防止输出端产生自激振荡。当稳压器的输出端接大容量负载电容CL时，D1可起到保护作用，一旦稳压器的输入端发生短路，CL上积存的电荷便经过D1对地放电。输出电压的计算公式为

　　显然，当R2=0时，Uo=1.25V;当R2/R1=28.6时，Uo=37V。该电路的缺点是输出电压值必须靠手动调整，不仅调整精度低，而且使用不够方便。

　　1.2 由数字电位器和LM317构成的可编程线性稳压器

　　1.2.1 电路设计方案

　　由数字电位器和TM317联合构成可编程线性稳压器时有3种电路设计方案。第一种方案是用数字电位器(DCP)来代替图1中的R2，电路如图2(a)所示。此时DCP就作为LM317的调整电阻，DCP工作在可调电阻器模式。设调整后的电阻值为RDCP，单片机通过改变RDCF值，即可设定稳压器的输出电压。第二种方案是用RDCP同时代替R1、R2，这样可节省一只电阻元件，其简化电路如图2(b)所示，其他部分与图2(a)相同。第三种方案是将数字电位器串联在R1、R2中间，简化电路如图 2(c)所示，该电路适合在小范围内对输出电压进行精细调节。