用LM317T制作可调稳压电源

LM317T制作可调稳压电源,常因电位器接触不良使输出电压升高而烧毁负载。如果增加一只三极管(如下图所示),在正常情况下,T1的基极电位为0T1截止,对电路无影响;而当W1接触不良时,T1的基极电位上升,当升至0.7V时,电表铅封T1导通,将LM317Tdiypda的调整端电压降低,输出电压也降低,从而对负载起到保护作用。如去掉三极管、断开W1中心点连线,3.8V小电珠立刻烧毁,测输出电压高达21V。而加有T1时,小电珠亮度减小,此时 LM317T输出电压仅为2V,从而有效的保护了负载。
此电路可以应用于单键开、关电源,有很宽的电压范围(4.5V~40V,最大19A的电流)R5为可选,当输入电压小于20V时可短接;输入电压大于20V时建议接上,R5的取值应满足与R1的分压使MOSV1GS电压大于-20V小于-5V(在V2导通时),尽量使V1GS电压在-10V~-20V之间以使V1输出大电流。

  按钮按下前,V2GS电压(即C1电压)为零,V2折流板除雾器截止,V1GS电压为0,V1截止无输出;
当按下S1C1充电V2 GS电压上升至约3VV2导通并迅速饱和,V1 GS电压小于-4VV1饱和导通,Vout有输出,发光管亮(此时应放开按钮)C1通过R2R3继续充电,V1V2状态被锁定;当再次按下按钮时,由于V2处于饱和导通状态,漏极电压约为0VC1通过R3放电,放至约3V时,V2截止,V1栅源电压大于-4VV1截止,Vout无输出,发光管灭(放开按钮),C1通过R2R3及外电路继续放电,V1V2维持截止状态。

 注:S1使Vout打开或关闭后应放开按钮,不然会形成开关振荡。
本文介绍的几种市电指示灯,具有简单易做、用电安全、耗电甚微等特点 
  图1所示电路中只有两个元件,R选用1/6W1/8W碳膜电阻或金属膜电阻,阻值在100300K之间。Ne为氖泡,也选用普通日光灯启辉器中的氖泡,若想选用体积小且在60V左右即能启辉的氖泡,其型号为NNH616型,电阻R选用270K16W金属膜电阻。

  图2所示的电源指示灯为单向导通的发光二极管。R可选用30K1/6W金属膜电阻,单向导通二极管VD11N40041N4007二极管VD1主要用作单向工作,R用作降压限流。

  图3.图4.图5所示的电源指示灯选用发光二极管作指示灯。图3用电阻降压限流。图4、图5用电容降压限流。图3和图4中虚线部分的二极管中VD,可选用IN4002,它的作用是保证发光二极管不被过市的反向电压击穿。如一时没有IN4002,也可省去。图4中的IC可选用日光灯启辉器中的金属化纸介电容器。也可选用0.22-0.33UF/400V涤纶电容器。图5电路中VD1为稳压二极管,其稳压值在5V左右,R为限流电阻,C为降压电容。图3.图4、图5的发光二极管两端可互调头连接照样能工作,但二极管和稳压二极管随之改接。
可控硅是一种新型的半导体器件,它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、动作快以及使用方便等优点,目前交流调压器多采用可控硅调压器。这里介绍一台电路简单、装置容
易、控制方便的可控硅交流调压器,这可用作家用电器的调压装置,进行照明灯调光,电风扇调速、电熨斗调温等控制。这台调压器的输出功率达100W,一般家用电器都能使用。
1:电路原理:电路图如下
  可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成,其电路原里图如下图所示。 从图中可知,二极管D1—D4组成桥式整流电路,双基极二极管T1构成张弛振荡器作为可
控硅的同步触发电路。当调压器接上市电后,220V交流电通过负载电阻RL二极管D1—D4整流,在可控硅SCRAK两端形成一个脉动直流电压,该电压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。在交流电的正半周时,整流电压通过R4W1对电容C充电。当充电电压Uc达到T1管的峰值电压Up时,T1管由截止变为导通,于是电容C通过T1管的eb1结和R2迅速放电,结果在R2上获得一个尖脉冲。这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR的控制极, 使可控硅导通。可控硅导通后的管压降很低,一般小于1V,所以张弛振荡器停止工作。当交流电通过零点时,可控硅自关断。当交流电在负半周时,电容C又从新充电……如此周而复始,便可调整负载RL上的功率了。
2:元器件选择
  调压器的调节电位器选用阻值为470KΩWH114-1型合成碳膜电位器,这种电位器可以直接焊在电路板上,电阻除R1要用功率为1W的金属膜电阻外,其佘的都用功率为1/8W的碳膜电阻。D1—D4选用反向击穿电压大于300V、最大整流电流大于0.3A的硅整流二极管,2CZ21B2CZ83E2DP3B等。SCR选用正向与反向电压大于300V、额定平均电流大于1A的可控硅整流器件,如国产3CT系例。
MP3充电器是最易损坏的配件之一。笔者维修多款充电器后发现,它们基本上都是采用开关电源电路,电路结构大同小异。本文以市面上最常见的昕潮TJ-01型充电器为例,简述其工作原理与常见故障检修,电路见图1
工作原理

 (1)开关振荡电路市电经D1~D4整流后,在A点获得脉动直流电压,该电压一路经开关变压器T301- 绕组加至开关管Q1c极,另一路经限流电阻R3加至Q1b极,为Q1提供启动电流。Q1开始导通,其集极电流在T301- 绕组中产生 负的电动势,经T301耦合,在T301-绕组中感应出负的电动势,此电动势经R4C1叠加到Q1b极,使Q1迅速饱和导通。由于流过电感的电流不能突变,故在T301-绕组中产生 正的电动势。经T301耦合,在T301-绕组中感应出正的电动势,通过R4C1,使Q1迅速进入截止状态。随着A点经R3C1的不断充电,Q1又开始导通,进而进入下一轮的开关振荡状态。截止期间,T301通过副边-绕组,经D6及其负载电路释放能量,获得MP3所需的充电电压。

 (2)稳压电路稳压电路由Z1Q2等元件组成。当负载减轻或市电升高时,B点电压势必上升。当该电压大于5.6V时,Z1击穿,Q2b-e结正偏而迅速导通,使Q1提前截止,进而使开关电源输出电压趋于下降;反之,则控制过程相反,从而使T301副边输出电压基本稳定。

 (3)保护电路R1R6为限流电阻。当负载过重时,Q1的集-射极电流势必增大,R6上的压降也随之增大。当该电压大于0.7V 时,Q2饱和导通,相当于Q2c-e极短接,Q1b极失电而立刻截止,达到过流保护的目的。为避免截止期间T301- 绕组感应出的尖峰脉冲高压击穿Q1,在T301-绕组并联了尖峰脉冲吸收电阻R2,以改善Q1的开关特性。

 (4)充电电路当充电电路处于空载时。R8上无电流流过,Q3e-b结电压基本相等,Q3截止,LD2(绿灯)灭,电源指示灯LD1(红灯)亮;当接入MP3进行充电时,充电电流在R8上产生的压降(V3e-b)使Q3正偏导通,LD2亮,表示正在充电。随着电池不断地充电,其充电电流逐渐减小,R8上的压降也随之减小,当Q3e-b结偏压V3e-b小于07V时,Q3截止,LD2熄灭,表示电已充满,应及时停止充电,以免损坏充电电池。
 
常见故障及检修

 (1)MP3不能充电 应在空载状态下观察电源指示灯LD1是否点亮。若不亮,说明无充电电压输出,若市电接入正常,则故障在充电器本身,需要打开充电器进行维修。若LD1亮而不能充电,则多为充电器至MP3USB连接线内部有断线现象,更换USB连线即可。

 (2)无输出电压应首先查R1D6是否正常。常见Q1击穿性损坏后使R1烧毁开路。而Q1损坏的原因,除了稳压控制环路异常外,还有因D1~D4之一短路性损坏所致。当D6击穿时,开关电源也会因负载短路性保护而无输出电压。

 (3)输出电压偏低 C1C2是否失效,Z1是否漏电。常见Z1反向漏电、R6阻值变大而使输出电压偏低。

  在检修时, 建议用MJE13003等中功率管代换Q1。当R1开路时,建议用0.2A的保险管内的熔丝,直接焊在原R1焊盘处,取代R1,以提高保护性能。
充电器的分类

  用有、无工频(内病外治50赫兹)变压器区分,可分为两大类。货运三轮充电器一般使用带工频变压器的充电机,体积大、重量大,费电,但是可靠,便宜;电动自行车和电摩则使用所谓开关电源式充电器,省电,效率高,但是易坏。
  开关电源式充电器的正确操作是:充电时,先插电池,后加市电;充足后,先切断市电,
后拔电池插头。如果在充电时先拔电池插头,特别是充电电流大(红灯)时,非常容易损坏充电器。
  常用的开关电源式充电器又分半桥式和单激式两大类,单激类又分为正激式和反激式两类。半桥式成本高,性能好,常用于带负脉冲的充电器;单激式成本低,市场占有率高。

关于负脉冲充电器

  铅酸电池已经有100多年的历史了,开始全球普遍沿引老的观点和操作规程:充、放电率为0.1C(C是电池容量)寿命较长。美国人麦斯先生为解决快速充电问题,1967年向全世界公布了他的研究成果,用大于1C率脉冲电流充电,充电间歇时对电池放电。放电有利于消除极化、降低电解液温度、提高极板接受电荷的能力。
  我国一些科技工作者在1969年前后,根据麦斯先生的三定律制作成功了多种品牌的快速充电机。充电循环过程是:大电流脉冲充电切断充电通路对电池短暂放电停止放电接通充电通路大电流脉冲充电……
  2000年前后,有人将这一原理用到了电动车充电器中,充电过程中,不切断充电通路,
用小电阻将电池短路瞬间,进行放电。短路时由于不切断充电通路,在充电通路中串连了电感。一般在1秒内短路35毫秒(1秒=1000毫秒),由于电感里的电流不能跳变,短路时间短促,可以保护充电器的电源转换部分。如果把充电电流方向叫正,放电自然为负了,电动车业就出现了名词负脉冲充电器,而且称可以延长电池寿命等等。

关于三段式充电器

  近几年,电动车普遍使用了所谓三段式充电器,第一个阶段叫恒流阶段,第二个阶段叫恒压阶段,第三个阶段叫涓流阶段。从电子技术角度针对电池而言:第一个阶段叫充电限流阶段,第二个阶段叫高恒压阶段,第三个阶段叫低恒压阶段比较贴切。第二阶段和第三阶段转换时,面板指示灯相应变换,大多数充电器第一、二阶段是红灯,第三阶段变绿灯。第二阶段和第三阶段的相互转换是由充电电流决定的,大于某电流进入第一第二阶段,小于某电流进入第三阶段。这个电流叫转换电流,也叫转折电流。
  早期充电器,包括名牌车配套的充电器,虽然也变灯,但实际是恒压限流充电器,并不是三阶段充电器。一般这类就一个稳定电压值,44.2V左右,对当时的高比重硫酸的电池还
凑合。

关于三段式充电器的三个关键参数

  第一个重要参数是涓流阶段的低恒压值,第二个重要参数是第二阶段的高恒压值,第三个重要参数是转换电流。这三个重要参数与电池数目有关,与电池的容量Ah有关,与温度有关,与电池种类有关。为了方便大家记忆,下面以最常见的电动自行车(三块12V串联的10Ah电池)所用的三段式充电器为例简单介绍一下:
  首先讨论涓流阶段的低恒压值,参考电压为42.5V左右。此值高将使电池失水,容易使电池发热变形;此值低不利于电池充足电。此值在南方要低于41.5V;胶体电池要低于41.5V,如在南方还要低一点儿。这个参数是相对严格的,不可以大于参考值。
  其次讨论第二阶段的高恒压值,参考电压为44.5V左右。此值高有利于快速充足电,但是容易使电池失水,充电后期电流下不来,结果使电池发热变形;此值低不利于电池快速充足电,有利于向涓流阶段转换。这个值虽然没有第一个值那样严格,但是也不要过高。
  最后讨论转换电流,参考电流为300毫安左右。此值高有利于电池寿命,不容易发热变形,
但不利于电池快速充足电;此值低(对外行)有利于充足电,但是由于较长时间高电压充电,容易使电池失水,使电池发热变形。特别个别电池出现问题时,充电电流降不到转折电流以下时,会连累好电池也被充坏。给出的参考值有一定范围,正负50喂猪料槽毫安  甚至100毫安都是允许的,但是不允许小于200毫安。

  目前,市场上出现了很多高恒压值为46.5V、低恒压值为41.5V、转折电流大于500毫安的反激式廉价充电器。

  如果是四块12V电池的充电器即48V充电器,前两个参数为前述电压参考值除以三乘以四。高恒压值为59.5V左右、低恒压值为56.5V左右。
  电池如果比10Ah大,将第三个参数电流值适当增大,例如17Ah电池可大到500双向丝杆毫安。
  买新充电器要检查三段式充电器的三个重要参数,用户一般可以自己测得第三阶段的低恒压值。方法是,不接电池,给充电器加市电,用数字万用表的200V直流电压档测充电器的输出电压。另两个参数高恒压值和转折电流一般需要专用工具才能测得。

  再补充一些正确的充电方法:1,变绿灯后再接着充23小时。2,原则是浅放(电)勤充(电),就是骑行不足够远,也要及时充电,避免放光再充电。3,长期不骑,要定期(23个月)充电一次。4,长期浅放的电池,3个月左右,作一次深放电,就是所谓放光再充电,有利于电池深部的长期不动的物质的活化。放光的意思是,骑到控制器电池欠压保护动作为止。

需要提醒客户几点

  1,一般新电池投入使用810个月后,要对电池进行检查和维护。

  2,一般名牌车配套的充电器是经过筛选的,通常不用测试,但是单独到市场上采购的非配套充电器,一定要进行前述三个参数的测试。

  3,有一种不带工频变压器的可控硅充电机,直接整流市电为电池充电,电流可到30A,电压12V80V可调,未彻底切断市电前,千万不要摸电池,货运三轮使用这类充电机的客
户特别要注意安全。
  图1所示为集成运算放大器供电过压保护电路。当运放电路块的实际供电电压较高、或供电电源产生突变时,采用上述电路后保护运放电路块,使其不至于烧坏。

  图中,DW1DW2可取稳压值略低于集成运放最大工作电源电压、而大于实际工作电源
电压E+、E-的稳压二极管BG1BG2接成恒流源形式,并且选用饱和漏源电流略大于集成运放电路工作电流的场效应管。C1C2为滤波电容,可取1020uF
  当电源电压工作正常时,DW11DW2不工作,BG1BG2管呈现低阻抗,不影响集成运放电路正常工作。当电源;电压突然增高时,DW1 DW2工作,使集成过放电路工作电压不会超过DW1DW2的稳压值。BG1BG2管这时呈现高阻抗,从而限制了DW1DW2上流过的电流,使DW1DW2也不至于烧坏。
  由于恒流源具有恒流作用,因此在运放电路输出端短路时。电路也有一定的保护作用。
  当工作电源电压E+、E-不算高、且电源电压较稳定时,可用两只阻值为100Ω的电阻代替图中的场效应管。
  图1所示为集成运算放大器输出过流保护电路,在因某种原因(如输出短路等)使集成运放输出过流时,保护电路即成恒流源,使集成运放不至因输山过流而损坏。

  图中,场效应管3DJ7按在集成运放输出端,并采用近似恒流源的接法。当电路工作正常时,场效应管呈现低阻抗,基本不影响电路的输出电压范围。当电路输出端短路时,场效应管呈现高阻抗,使电路输出电流得到了限制。

  二极管D1的作用是,在电能输出负电压时,与场效应管一起构成恒流源。D2D1相同,则是在电路输出正电压时,与场效应管一起构成恒流源。

  场效应管应取其饱和漏源电流IDSS略大于集成运放输出电流的管子,因为大多数集成运放的输出电流都不超过±10mA,所以可选用如 3DJ6H3DJ7G等管子。Idss不能取得过大或过小,如果Idss过大,保护作用则会减弱Idss过小,在集成运放输出电流稍大时,恒流源阻抗增大,限制了电路的输出幅度范围。

  当电路输出幅度不大、负荷较轻时,可用一阻值为500Ω左右的电阻代替场效应管,也能同样取得理想的效果。

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