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LM317

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安装有散热片的LM317，这颗集成电路由意法半导体制造

LM117／LM217／LM317是一种常用的正电压可调式线性稳压器／线性电压调节器。它由当时在美国国家半导体（现德州仪器的一部分）工作的鲍勃·卫德勒（英语：Bob Widlar）（英语：Bob Widlar）和鲍勃·多宝金（英语：Bob Dobkin）（英语：Bob Dobkin）于1970年发明出来[1]。它的电压调节范围从+1.25伏特到+37伏特之间。

LM137／LM237／LM337是LM117／LM217／LM317对应的负电压可调式线性稳压器（如同78xx和79xx的关系），由鲍伯·皮斯（英语：Bob Pease）设计。它的输出电压是低于参考电势的，电压调节范围从-1.25伏特到-37伏特之间。

一般技术参数

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LM317T的管脚说明，TO-220封装。其中：
Vin：电压输入
Vout：电压输出
Adjust：电压调整端
参数属性 数值
输出电压Vout范围 LMx17：+1.25V – +37V
LMx37：-1.25V – -37V
Vin与Vout电压差值 LMx17：+3V – +40V
LMx37：-3V – -40V
运作时环境温度 LM317／LM337: 0°C – 125°C
LM217／LM237: -25°C – 150°C
LM117／LM137: -55°C – 150°C
最大通过电流Imax 1.5A(需配合适当的散热措施)
运作时需要的最小电流 LM317／LM337: 典型值1.5mA，最大值10mA
LM117／LM217／LM137／LM237: 典型值1.2mA，最大值5mA

注：

  • LM117、LM217、LM317分别针对军用、工业级应用以及消费级应用，其中军用和工业级应用的差别主要在于工作时PN结的温度，消费级应用和工业级应用/军用的主要差别除温度以外还有稳压性能、精度的差异。
  • 不同授权厂商制造的LMx17／LMx37的性能也有些微差异，不同半导体封装的产品也有最大通过电流、耐受工作温度等差异，具体参数需要阅览相关授权制造厂商的数据文档，并以它们为准。

资料来源：[2][3][4][5]

应用

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主条目：线性电压调节器

作为线性稳压器，LM117／LM317和LM137／LM337主要用于直流-直流变换电路（英语：DC-to-DC converter）（英语：DC to DC converter）上。

线性电压调节器输出的电流和输入的电流大小是几乎相同的，根据负载的电流而定，因此，当这个电流值乘以线性电压调节器上输入电压与输出电压之间的电压差时，就可以获得在线性电压调节器上损耗的功率，这个功率随着时间推移产生的热量是不小的，在为大电流的负载供电而且输入/输出电压差值很大时，其工作时散发的热量就更为可观。这不仅使得电能使用效率低，因为设计时考虑到低效率造成的高损耗产生大量废热，一般都需要安装散热片一类的散热装置，特别是大功率供电时。有时输出/输入电压的压差较大时，在稳压器上的损耗功率可能比负载上获得的功率还要大。

虽然线性稳压器的效率较低，但是外围电路所需器件很少就可以获得稳定的电压，电压纹波最小仅数毫伏。相对而言，交换式稳压器/开关稳压器/交换式电压调节器，通常来说虽然效率很高（目前一般60%至99%之间），但是一般都需要较多的外围电路元器件，电压纹波的数值也不如线性稳压器的低，不过目前电脑使用的交换式电源供应器，电压纹波数值最大也仅在70毫伏左右，最小的也仅有30毫伏左右，配合低压差稳压器（LDO）则可进一步降低。

一般的线性稳压器，都预留有散热片固定孔位的金属片，如TO-220封装，有些则是金属罐封装，像是TO-3封装。一般它们预留固定孔位的金属片都与输出端是连通的，因此当安装散热片时便需要与电路其它部分之间做足绝缘措施。

作为电压调节器使用

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LM317作为典型电压调节器配置时的电路图，包括用以滤波和输出暂态维持的去耦电容

LM317有三个管脚：输入端、输出端和电压调整端。器件类似于运算放大器（但是拥有大电流输出特性。实际上LM317内部的确内建了作误差放大之用的运放，原理相见线性电压调节器），反相放大端相当于电压调整端，同相放大端和内部的带隙基准电压（英语：Bandgap voltage reference）并联，以提供Vref = 1.25V的稳定的基准电压。

输出和地（0V）之间的电阻式分压器（可以是电位器）的配置，和运算放大器中同相放大器的电阻配置类似，因此输出端的电压可在调整端上调整，高于参考电压的一定范围内的电压值是连续可调整的。以右图为标准，输出电压值可用以下计算式表示：

Vout = Vref (1 + RL/RH)

由于器件的调整端上会有一些不能忽略的静态电流流通，因此上式中加入这个误差：

Vout = Vref (1 + RL/RH) + IQRL

为使得输出端的电压更稳定，器件的静态电流被设计成在100微安之下，使得器件在大部分的实作场合中可以忽略这个误差项[6]。

此时的LM317是作为电压源使用。

作为电流调节器使用

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用LM317搭建的一个恒定电流源（恒流源）

LM317可配置为恒定电流源，以为需要此类型电源的负载（如LED灯）供电。此时则是恒定电流值可调，而非电压值可调。将上文中电压调节器之分压器接地一侧的电阻，换成是负载本身，即为右图所示的电路。它的输出电流是电阻两端的落下的参考电压所产生的。以右图为标准，则输出电流为：

Iout = Vref/RH

将静态电流加上，则上式变为：

Iout = (Vref/RH) + IQ

与78xx/79xx系列对比

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参见：78xx

LM317是可调式的电压调节器，而同样常用的78xx则为固定式的电压调节器。然而，78xx和LM317一样是可以制作出可调输出电压的稳压电路，只是将接地端作为调整端使用，参考电压相对LM317而言要高些。和78xx一样内建过流／短路保护、过热保护电路。

直接将前述的LM317稳压电路上的LM317换成78xx系列中的任一型号，分压器也保持不变，输出电压的计算式除Vref需要替换以外其余的参数也相同，Vref的值替换为78xx的固定输出电压值，以7805为例，其参考电压为5V，只需将Vref=5V即可。

然而，LM317和78xx的设计细节还是不一样的。78xx的器件工作静态电流相比LM317而言要大得多，这样稳定性自然不如LM317。按前述LM317电压调节器输出电压计算式上计算，误差项是不能忽略的，接地一侧的电阻耐受功率也需要考量[7]。此外，LM317基准电压，相对于电阻式分压器，对像是二极管产生的电压降或是一个电压缓冲器/电压随耦器产生的电流波动的响应并不敏感，这样使得LM317可以提供的更稳定的电压调整。LM317设计时已内建对这些参数波动的补偿，因而可在保证精确度的情况下无需再额外增加补偿电路，也使得LM317的频率响应表现相对于78xx来说要好。

和78xx系列对应有用于负电压的79xx系列的类似，LM317也有对应的负电压调节器LM337。

参考资料

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  1. ^ US patent 3617859,Robert C. Dobkin & Robert J. Widlar,“ELECTRICAL REGULATOR APPARATUS INCLUDING A ZERO TEMPERATURE COEFFICIENT VOLTAGE REFERENCE CIRCUIT”,发行于1971-11-02,指定于National Semiconductor Corporation 
  2. ^ 存档副本 (PDF). [2013-12-17]. （原始内容 (PDF)存档于2013-12-17）.  - 快捷半导体中关于LM317的数据文档
  3. ^ [1] （页面存档备份，存于互联网档案馆） - 德州仪器（前国半）关于LM337的数据文档
  4. ^ [2] （页面存档备份，存于互联网档案馆） - 德州仪器中关于LM137/LM337的数据文档
  5. ^ [3] （页面存档备份，存于互联网档案馆） - 意法半导体中关于LM217/LM317的数据文档
  6. ^ LM117/LM317A/LM317-N 3-Terminal Adjustable Regulator (PDF). 2004 May, Revised 2013 August [2013-10-02]. （原始内容存档 (PDF)于2020-11-21）. 
  7. ^ LM340-N/LM78XX Series 3-Terminal Positive Regulators (PDF). 2000 February, Revised 2013 March [2013-10-02]. （原始内容 (PDF)存档于2013-10-05）. 

参见

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相关外链资料

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数据表

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其它

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