基于固定稳压器的可调电压电源

1. 引言

本项目将演示如何利用 7805 等固定稳压器 IC 设计一款 可调电压电源。

市面上常见的三端稳压器分两大系列：78XX 与 79XX。78XX 系列为正电压稳压器，例如需 +5 V 输出时可选用 7805；79XX 系列为负电压稳压器，如需 –5 V 输出则选用 7905。

固定稳压器（如 7805）可在输出端提供稳定电压，且只要输入电压高于所需值，输出便不受输入波动影响。
若希望仅用一片线性稳压 IC 就获得一段连续可调的输出电压，这一想法完全可行。下面将展示如何基于固定稳压器实现 可调电压电源。

LM317 是一款专用可调稳压 IC，输出范围 1.5 V – 37 V；但借助两只外接电阻，也能用 7805 实现类似功能（范围不同）。具体实现如下。

230 V → 12 V 降压变压器一次侧接市电，二次侧接桥式整流器。
整流输出经电容滤波后送入 7805 稳压 IC。
0.22 µF 电容接在 INPUT 与 COMM（7805 的 GND）之间；0.1 µF 电容接在 OUTPUT 与 COMM 之间。
关键部分：在 7805 的 COM 与 OUT 之间接 470 Ω 电阻；利用旋转开关切换输出电阻，可选电阻为 100 Ω、220 Ω、330 Ω、470 Ω。

警告：若使用市电供电，请务必小心接线，确保断电操作。

本项目通过简单方式实现 可调电压电源。核心原理如下：

如图连接两只电阻 R₁ 与 R₂：

流经 R₂ 的电流为 R₁ 电流与 7805 静态电流之和。根据所需输出电压计算 R₂，公式如下：
$V_{\text{OUT}} = V_{\text{REG}} + R_2 \left(\frac{V_{\text{REG}}}{R_1} + I_{\text{S}}\right)$
其中

按上述计算，可在 12 V 输入条件下，用 7805 获得 5 V – 12 V 之间的任意输出。下图给出了不同设置下的输出示波器截图。

假设 COM 与输出端之间固定电阻为 470 Ω，则其电流
$I_{470} = \frac{5\ \text{V}}{470\ \Omega} \approx 10.6\ \text{mA}$

7805 静态电流约 2.5 mA，因此总可用电流
$I_{\text{total}} \approx 10.6\ \text{mA} + 2.5\ \text{mA} = 13.1\ \text{mA}$

现需输出 5 V – 12 V：

最小输出已含 5 V。
额外需 7 V，由 R₂ 提供：
$R = \frac{7\ \text{V}}{13.1\ \text{mA}} \approx 543\ \Omega$
实际取近标值 560 Ω（与 470 Ω 串联）。

若需 6 V：
$R = \frac{6\ \text{V}}{10.6\ \text{mA}} \approx 566\ \Omega$
扣除已有 470 Ω，需再串 $566\ \Omega - 470\ \Omega = 96\ \Omega \approx 100\ \Omega$

依此方法可计算其他电压所需电阻。若需连续可调，亦可用可变电阻替代固定电阻。