数据表对ADJ 引脚与\$R_1\$和\$R_2\$的使用进行了非常全面的描述：

由于\$R_1\$和\$R_2\$都出现在输出电压的等式中

$$V_{\text{out}} = 1.25\text{ V} \times \left(1 + \frac{R_2}{R_1}\right) + I_{\text{ADJ}}R_2$$

您需要两者才能实现任意输出电压。根据您的预期负载和所需的输出电压，您可以删除\$R_1\$。但是，您必须保持最小负载电流（数据表指定为 10mA），因此如果您的负载可能低于该值，您必须依靠\$R_1\$和\$R_2\$分压器来汲取足够的电流以满足该最小值负载电流要求。

使用分压器，您通常需要使用一对电阻器对输入电压进行分压。您设置电阻器的比率以设置分压：

$$V_{\text{div}} = \left(\frac{R_1}{R_1 + R_2}\right)V_{\text{input}}$$

在这种情况下，分压\$V_{\text{div}}\$由设备设置 (1.25V)，因此您设置电阻器的比率以设置分压器的“输入”电压\$ V_{\text{input}}\$，即 LM317 的\$V_{\text{out}}\$。

最后，请原谅我对电容的无知，但如果电容不是负载，\$C_1\$不会造成短路吗？

电容器在直流时具有非常高（理想情况下为无限）的阻抗，因此不会出现短路。该电容器将短路\$V_{\text{in}}\$上的高频信号（即噪声） ，这是可取的，因为\$V_{\text{in}}\$应该是直流电压源.

概述

我会避免依赖代数作为解释。（因为代数虽然提供了定量的答案，但通常不能帮助人们理解某些东西，除非他们对数学非常流利。）无论如何，提供数据表仍然很有帮助。所以这里是 TI 的LM317 数据表，只是为了在需要时方便使用。

理解某事的最佳方式是尝试将自己置身于设备中并“像它一样思考”。可以这么说，对设备产生共鸣。然后很多谜团就消失了。

例如，在编程中，程序所做的任何事情都不能手工完成。（这样做是否实用，是一个不同的问题。）所以，就像电子学一样，理解编程中的一些算法的一个好方法是坐下来，拿着纸和你面前的一些物品，然后做事情，手动，用你自己的双手。这几乎总能说明问题，深入内心。然后谜团就消失了。

知道某事的名称不等于知道某事。了解某事的最好方法是观察和观察它。那么让我们来看看设备。

LM317 内部电压基准

在内部，该设备包含一种非常特殊的电压基准，设置为大约\$1.25\:\text{V}\$。顺便说一句，设计其中之一并不容易。尤其是如果您希望电压基准在制造期间和较长时间内在很宽的工作温度范围和 IC 的变化范围内保持恒定。以下是数据表中有关它的内容：

您可以看到，对于很宽的输出电流、输入电压和温度范围（见注释），这个电压保证保持在\$1.2\:\text{V}\$和\$1.3\:\text{V之间}\$。这是一个相当大的成就。

为了使这个电压基准正常工作，设计人员还需要某种电流源。原因是为了制作如此好的电压基准，他们还需要提供一个相对可预测的电流流过它。（请记住，您提供的输入电压范围为\$3\:\text{V}\$到\$40\:\text{V}\$。）因此还有一个电流源可以通过电压参考，以使这项工作顺利进行。您可以从数据表的这一部分看到这一事实：

他们使用的电流源从IN引脚提供电流。但是该电流必须通过其他一些引脚离开——在这种情况下，即ADJUST引脚。所以这个电流源的电流称为“ADJUST”端电流。在使用该设备时，您应该牢记这一事实。您必须为此电流源的电流提供一种离开设备并流向接地参考的方法。

让我们回顾一下。为了让这个电压调节器发挥作用，设计人员认为他们需要包含一个内部（隐藏）电压基准。（他们需要它，这样他们就可以用它来比较，然后决定如何“调节”你想要的电压——我很快就会讨论这些细节。）为了制作一个好的内部电压基准，他们需要一个电流资源。因此，他们还需要让您知道您必须通过ADJUST引脚吸收电流来帮助他们。所以他们也指定了这一点。

您现在必须牢记两件事：（1）电压参考；(2) 调整引脚电流。但是ADJUST引脚电流只是提供参考电压的结果。因此，为了理解该设备，要记住的主要事情是电压参考（而不是ADJUST引脚电流，可以这么说，这是必要的邪恶。）

这只是设备中的内部资源之一。它还包括一些特殊电路，以防止电流过大并防止运行中的严重过热。因此，您也可以获得内置于设备中的热保护。

电压调节方式

了解了以上内容，LM317背后的基本思想如下：

^{模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图}

运算放大器不断观察其 (+) 和 (-) 输入，并调整其输出以使这两个输入具有相同的电压。通过检查，您可以看到 (+) 输入将比ADJUST引脚电压高约\$1.25\:\text{V}\$ 。因此，这意味着当一切正常时，输出电压也将高于ADJUST引脚电压约\$1.25\:\text{V}\$ 。

这是最重要的要明白！所以让我重复一遍。LM317 使用内部电压参考将 (+) 输入设置为大约\$1.25\:\text{V}\$高于ADJUST引脚电压，然后使用运算放大器的行为来强制OUT也约为\$1.25\:\ text{V}\$高于ADJUST引脚电压。

这是理解其工作原理的关键。确保你在脑海中多次运行这个。钻进去。

使用 LM317

在这一点上，现在意识到其他事情是个好主意。LM317看不到 \$R_2\$。它不知道你在那里使用什么。它所做的只是通过让更多或更少的电流从IN引脚流向OUT引脚（通过晶体管 [它确实是一个达林顿，而不是我展示的单个 BJT。]）

由于 LM317 不断调整OUT，使其始终高于ADJUST引脚电压约\$1.25\:\text{V}\$ ，因此将\$R_1\$置于OUT和ADJUST会导致\$R_1\$中的电流是\$I_{R_1}\approx \frac{1.25\:\text{V}}{R_1}\$。

\$I_{R_1}\$现在添加到ADJUST引脚电流，该电流从ADJUST引脚流出，并将添加到流经\$R_1\$的电流中。（请记住，这是在 LM317 内部形成良好电压基准所需的电流。）

在您的示例中，\$I_{R_1}\approx 5.2\:\text{mA}\$。ADJUST引脚电流增加了\ $100\:\mu\text{A}\$（尽管它也可能增加了很多）。必须允许所有这些电流到达接地参考。

通常，您要确保与\$I_{R_1}\$相比，此ADJUST引脚电流变化较小，以便其变化不会对调节器电路的输出电压产生太大影响。请注意，在您的电路案例中，这是合理的。所以现在您更好地理解了为什么选择了 \$R_1\$的特定值。

在大多数可调电压电路中，通过使用一端接地、另一端连接到ADJUST引脚的共享节点和一端为\$R_1\$的可变电阻器（电位计）来处理此电流。电流（我们预计在此处大约介于\$5.2\:\text{mA}\$和\$5.3\:\text{mA}\$之间）现在必须通过这个电位器。这样做会在其上产生电压降。该电压降被添加到\$R_1\$上的电压降（在 LM317 中由设计固定），并且根据定义，必须是OUT引脚上的电压。

在\$R_2\$允许高达\$5\:\text{k}\Omega\$的情况下，您可以将\$R_2\$上的电压降调整为高达\$26-27\:\text{ V}\$。加上剩余的\$\约 1.25\:\text{V}\$意味着OUT处的电压（参考地）理论上可以高达\$27.2\:\text{V}\$到\ $28.3\:\text{V}\$。

但是，要达到这些峰值电压，您必须有一个更高的输入电源。在推荐的操作条件下，您可以看到以下内容：

因此，这意味着要达到电位器和\$R_1\$承诺的最大值，您需要有大约\$32\:\text{V}\$的输入电源电压。

其他用途

既然您已经了解了这么多，您可能需要再考虑一下 LM317。它也可以用作电流源，例如为可充电电池充电。例如，如果您将\$R_2\$替换为可充电电池，那么您可以为\$R_1\$选择一个值，该值将产生正确的充电电流。LM317 将不断调整，使\$R_1\$两端的电压恒定，这意味着\$R_1\$中的电流恒定. 由于所有这些电流都必须通过您提供的路径到达地面，因此在该路径中使用电池意味着它将获得恒定电流进行充电。（当然还有其他问题。您需要监控充电过程并在电池充电或不再需要恒流时停止充电。但重点仍然存在——LM317 也可以用作恒流源而不是恒压源。）

图 1. 根据数据表的建议。

• LM317 的工作原理是将其输出调整为比 ADJ 引脚上的电压高 1.25 V。
• 当 R1 = 240 Ω 时，有\$ \frac {1.25}{240} = 5.2 \ \text {mA} \$的电流流过它和 R2。
• 通过 R2 的恒定电流意味着其上的电压降随 R2 的电阻线性变化。如果您希望电压与 R2 的角旋转成比例变化，这将非常方便。

^{模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图}

图 2. OP 的计划。

现在让我们尝试按照自己的方式进行操作。

• 假设我们的 5k 锅的额定功率为 1/8 W（相当典型）。使用\$ P = I^2 R \$我们可以算出它可以处理的最大电流是\$ I = \sqrt {\frac {P}{R}} = 5 \ \text {mA} \$。
• 这反过来意味着一旦您将锅电阻降低到\$ \frac {1.25}{5m} = 0.25\ \text k \Omega \$ (250 Ω) 以下，锅就会烧坏。（电位器的额定功率是针对整个轨道的耗散 - 而不仅仅是在使用的部分。如果您减少轨道长度，那么您会按比例减少最大功率耗散。）

现在让我们看一下线性度——假设我们没有将雨刷器一直向上转动并烧坏锅：

• 从顶部下降 20% 时，您有 1k 和 4k。输出电压将为\$ V_{out} = \frac {1+4}{1}(1.25) = 6.25 \ \text V \$。
• 从顶部下降 40% 时，您有 2k 和 3k。输出电压将为\$ V_{out} = \frac {2+3}{2}(1.25) = 3.125 \ \text V \$。
• 从顶部下降 60% 时，您有 3k 和 2k。输出电压将为\$ V_{out} = \frac {3+2}{3}(1.25) = 2.08 \ \text V \$。
• 从顶部下降 80% 时，您有 4k 和 1k。输出电压将为\$ V_{out} = \frac {4+1}{4}(1.25) = 1.56 \ \text V \$。
• 从顶部向下 100% 时，您有 5k 和 0k。输出电压将为\$ V_{out} = \frac {5+0}{5}(1.25) = 1.25 \ \text V \$。

显然，调整电位器将是非线性的。从20%到40%的调整，产量下降了一半。

最后，请原谅我对电容的无知，但如果电容不是负载，C1 不会造成短路吗？

正如符号所暗示的，电容器是由非导电间隙隔开的平行板。一旦充电，直流电流就不能流过电容器。

如何计算电阻值已经得到详细解答。让我尝试澄清您对分压器的困惑：正如您所说，它根据电阻器的比率提供输入电压的一小部分。这里唯一的困惑是：它被用来对控制器的输出电压进行采样，作为电压控制的参考。

即使您仅将 LM317 理解为一个黑匣子，也请尝试将其视为一种尝试将 Vout 和 Adj 引脚之间的电压保持在 1.25V 的设备。如果这个差值低于 1.25V，Vout 会增加，如果它更高，Vout 会降低。输出电压的比率由分压器给出。

这样，LM317 会尝试补偿负载所需电流的变化以及输入电压的变化。数据表中的公式允许计算电阻值，以获得给定输出电压的上述引脚之间的 1.25V。