这颗芯片，打开了线性放大器时代

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美国国家半导体公司于 20 世纪 70 年代中期推出的 LM317 将线性稳压功能集成到一个三端构建模块中，并将电压选择简化为电阻选择。

到 20 世纪 70 年代中期，线性稳压器已经非常普及。像 7805 这样的固定输出器件，其电源设计比分立晶体管稳压器更简单，但它们仍然限制了设计人员只能使用预设电压，并且鼓励每个电源轨使用一个稳压器。

美国国家半导体公司采取了不同的策略。它没有销售另一款固定输出器件，而是推出了LM317，这是一款可调正电压稳压器，可提供超过1.5A的电流，并且可以使用两个电阻将输出电压设置为大约1.25V到37V之间的任意值。

图中所示为一台正在运行的LM317芯片，配有散热片

图片由Gelpgim22提供

鉴于微处理器、存储器和模拟集成电路的普及，以及系统越来越需要无法与标准稳压器 SKU 完全匹配的特殊电压，LM317 应运而生，成为一种通用解决方案。而此时，工程师们想要的不是更多的零件，而是更少的零件。

浮式三端稳压器

LM317 的独特之处不在于其功率晶体管或额定电流，而在于它对稳压的定义。LM317 并非像传统稳压那样将输出电压与地电压进行比较，而是调节其输出引脚和调节引脚之间的电压。在内部，该器件在这两个引脚之间维持着约 1.25V 的参考电压。其他所有设计都由此而来。

稳压器通过一个输出端到调节端之间的电阻和一个调节端到地之间的电阻，强制分压器保持恒定电流。因此，输出电压取决于电阻比，而不是固定的内部设定值。美国国家电气公司（National）的应用文档很快将输出端到调节端之间的电阻标准化为240欧姆，以确保几毫安的编程电流，并即使在轻负载下也能保持器件的稳压性能。

LM317 的示意图

图片由 Peter S. 通过Wikimedia Commons提供

这种浮动架构带来了两个重要结果。首先，它允许单个器件覆盖很宽的电压范围，而无需针对每个电压值进行内部微调。其次，这意味着LM317无需关心地线的具体位置，只需确保输入输出差值在其额定范围内即可。设计人员可以像调节低压电源一样轻松地调节高压电源，前提是器件本身的输入输出差值始终不超过其额定值。

LM317 内部采用运算放大器驱动达林顿管，并具备限流、过热关断和安全工作区保护功能。这些安全措施并非事后添加。National 公司特意设计了该器件，即使调节引脚意外断开，保护功能仍能保持有效，这对于现场服务和实验室环境至关重要。

性能稳定，功能实用

实际使用中，LM317 的表现如同一个性能良好的线性稳压器。典型的线路调整率约为每伏 0.01%，负载调整率约为 0.1%。其纹波抑制能力本身就相当不错，并且可以通过在调节引脚旁路一个电容来进一步提升。National 公司提供的样品显示，使用一个容量适中的电解电容，纹波抑制率可接近 80 dB。

LM317 的引脚配置

图片由德州仪器公司提供

该器件还有许多特点。由于其内部偏置电流并非来自地，而是来自输出端，因此LM317需要一定的最小负载电流才能保持稳压状态。早期的文档通常将10mA作为最坏情况下的要求。实际上，这意味着除非添加泄放电阻，否则极轻的负载也可能导致输出电压漂移。

另一个实用的小技巧是保护二极管。大容量输出电容，尤其是在高输入电压下，在断电期间可能会将电荷反向释放到内部结构中，因此美国国家半导体公司（National）的应用笔记建议使用简单的二极管来安全地引导电流。此后，这一建议一直被写入数据手册中。

但这丝毫没有减缓工程师们对它的接受度；一旦理解了这种装置，它就变得可预测、容错率高且难以损坏。

从工作台耗材到系统导轨

LM317 的辉煌历史源于其广泛的应用。在实验室电源中，它只需极少的电路即可实现可调输出，有时还会搭配一个小型负电压轨，以便将电压调节至 0V。在电池充电器中，它可以通过在输出端和调节端之间连接一个电阻，并将负载接在调节引脚上，从而兼作恒流源。在音频和仪器设备中，它提供了纯净的电源轨，避免了早期 DC-DC 转换器可能引入的开关噪声。

同样重要的是，它改变了工程师们对稳压器的看法。电压选择不再取决于产品目录，而是取决于电路图，这种方法被沿用到后来的可调稳压器，甚至现代开关控制器中，许多开关控制器仍然使用 1.2V 或 1.25V 的内部基准电压和外部分压器来设置输出电压。

如今，尽管LM317历史悠久，却几乎无人问津。它速度慢，按现代标准来看效率不高，与集成开关稳压器相比也并不特别紧凑。然而，自问世数十年后，它依然在生产，即使在国家半导体公司倒闭很久之后，仍由多家制造商继续生产。

它的耐用性与其他长寿命模拟元件一样，源于相同的理念。LM317 简洁明了地解决了一个实际问题，建立了一种工程师可以信赖的模式，并且其性能足够接近理想状态，因此其局限性也易于克服。它没有故弄玄虚，而是凭借其实用性取得了成功。

https://www.allaboutcircuits.com/news/national-semiconductors-lm317-and-the-rise-of-adjustable-linear-power/

（来源：all about circuits）

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