1.2.2 設計要點及使用注意事項

　　(1)穩壓器的電壓調節范圍 在用數字電位器代替可變電阻時，線性穩壓器的調節范圍會變窄。普通數字電位器的電源電壓范圍一般為2.5～5.5 V(或3～6V)，典型值為5 V，因此RDCP上的壓降不得超過5 V，此時Uo的調整范圍就被限制在l.25～6.25V。如果RDCP上的壓降超過5V，就必須采用高壓數字電位器，當輸入電捱U1=+25V、R1=240Ω、RDCP=0～398kΩ時，輸出電壓Uo可在+1.25～22v范圍內變化。

　　(2)穩壓器的空載穩壓特性 由數字電位器構成可編程線性穩壓器時，應考慮LM317的空載穩壓特性。為使LM317達到最佳穩壓性能，空載時的最小負載電流至少應等于5 mA。因此，應選擇最大工作電流為5 mA的數字電位器，例如X9313WP型32抽頭數字電位器。穩壓器由調壓電路、控制電路、及伺服電機等組成，當輸入電壓或負載變化時，控制電路進行取樣、比較、放大，然后驅動伺服電機轉動，使調壓器碳刷的位置改變，通過自動調整線圈匝數比，從而保持輸出電壓的穩定。容量較大的穩壓器，還采用電壓補償的原理工作。普通數字電位器的最大工作電流一般儀為1 mA，無法承受5 mA的工作電流。這就要求必須按比例增加RDCP的電阻值，但這會使穩壓性能降低。其理由如下：LM317的靜態電流IADJ=50μA，在正常情況下取IL=5mA時，IADJ在RDCP上形成的壓降URDCP=IADJRDCP。將RDCP調整到1.008 kΩ時，U。=6.5V，此時URDCP=O.05V，該電壓與IL在RDCP上形成的壓降相疊加，最終僅會使Uo升高0.05V。而當IL’=IL/5=lmA時，必須將R1和RDCP的電阻值擴大到原來的5倍，變成R1’=5R1，RDCP’=5RDCP；將RDCP’調整到5.04kΩ時，Uo=6.5V，此時IADJ在RDCP’上形成的壓降也擴大到5倍，會使Uo升高O.25V。綜上所述，Uo隨RDCP的電阻值而變化是造成穩壓性能降低的主要原因。

　　為使普通數字電位器也能滿足空載穩壓特性的要求，有以下3種解決方法。

　　(1)將幾只電阻值相同的數字電位器進行并聯，并聯后的總電阻值必須符合調整要求。此方法的缺點是需要使用多個數字電位器，會造成資源浪費。

　　(2)在LM317的輸出端接一只假負載RL。這種方法的缺點是RL與R1、RDCP并聯之后不僅會降低電源效率，還改變了調整RDCP的線性度。

　　(3)更好的方法是采用基準電壓源，經過數字電位器分壓后直接給LM317的ADJ端提供一個基準電壓UBEF。基準電壓源具有電壓穩定度高，不受環境溫度變化的影響，獲得高準確度的電壓值、使用靈活、方便等優點。由LM336-5.0型5V基準電壓源、10kΩ數字電位器和緩沖器構成的可編程線性穩壓器電路如圖3所示。

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　　設計可編程精密穩壓器時，還應考慮數字電位器滑動端電阻、阻值偏差、電阻溫度系數等因素的影響，上述誤差均可通過軟件進行修正。

　　2 可編程精密低壓差穩壓器的設計

　　在工業控制領域，有時需要提供一個能在小范圍內作精密調整的高效率、低壓輸出的數控線性穩壓電源。利用低壓差穩壓器(Low Dropout Regulator，LD0)，能大大提高電源轉換效率，節省電能。由DS1809和低壓差穩壓器LP2950-5.O構成可編程精密低壓差穩壓器的電路如圖4所示。DSl809屬于按鍵式64抽頭非易失性數字電位器。LP2950-5.O具有低靜態電流、低壓差等特性，在輕載時的壓差僅為50mV，輸出100mA電流時的壓差也只有380mV。

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　　該可編程精密低樂差穩壓器的輸入端接6 V電池。輸出電壓Uo=+5～5.5V，調節范圍是O.5V。O.5 V被DSl809分為64份，步進量為7.8 mV。DSl809的總電阻值有10kΩ、50 kΩ和100kΩ三種規格，可供選擇。R1、R2為分壓電阻，它們與DSl809的輸出電阻RDCP一同構成分壓器。分壓器的輸出端接LP2950-5.0的反饋端(FB)，通過按鍵設定RDCP的電阻值，即可在規定范圍內精確地調節Uo值。C1為輸入端的退耦電容。C2用來濾除Uo中的交流噪聲并改善瞬態響應。當輸出端接負載時，C3為輸出端濾波電容。DS1809的滑動端(RW)與高端(RH)互相短接，作可調電阻器使用。S1、S2為手動按鍵，每按下一次S1時，DS1809的輸出電阻值就遞增R/64，使Uo減小7.8mV。S2的作用與之相反。

　　輸出電壓的表達式為

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　　式中：UREF為反饋端內部電壓比較器的1.235 V基準電壓。

　　輸出電壓的最大值Uo(max)和最小值Uo(min)取決于R1、R2和R。只要給定Uo(max)、Uo(min)值，利用式(4)即可求出所需要的R1、R2值。

　　舉例說明：當DS1809的總電阻值R=lO kΩ，滑動端移到低端位置(RL)位置時，RDCP=0，Uo=Uo(max)=+5.5 V；當滑動端移到高端位置(RH)時，即RDCP=R=10kΩ時，Uo=Uo(min)=+5.OV。分別代入式(2)中，得到

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　　從式(3)和式(4)組成的聯立方程中可解出，R1=233.90kΩ，R2=66.75 kΩ。實際可選R1=220kΩ、R2=68kΩ的標稱電阻，電阻功率均為0.125 W。

　　利用上述方法，還可獲得更寬的輸出電壓調節范圍，例如，可設Uo=+4.5~5.5V，調節范圍為1 V，步進量為15.6mV，計算結果為R1=101.1 kΩ，R2=283 kΩ。可取標稱值Rl=100 kΩ，R2=27 kΩ。若DS1809的總阻值R=50 kΩ，要求Uo=+3.0～5.5V，調節范圍為2.5V，步進量為39mV。不難算出，R1=119.5kΩ，R2=33.6kΩ。可取標稱值R1=120kΩ，R2=33 kΩ。

　　上述公式均未考慮DSl809的滑動端電阻RW，其典型值為400 Ω。必要時可將RDCP值與RW相加，再對計算結果進行修正。操作時即使不慎將S1或S2按下，Uo只能改變很小的數值，也不會超出規定范圍。