Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Стабилизатор напряжения на микросхеме lm317

Стабилизатор напряжения на микросхеме lm317

Vin (входное напряжение): 3-40 Вольт
Vout (выходное напряжение): 1,25-37 Вольт
Выходной ток: до 1,5 Ампер
Максимальная рассеиваемая мощность: 20 Ватт
Формула для расчета выходного (Vout) напряжения: Vout = 1,25 * (1 + R2/R1)
*Сопротивления в Омах
*Значения напряжения получаем в Вольтах

Данная простая схема позволяет выпрямить переменное напряжение в постоянное благодаря диодному мосту из диодов VD1-VD4, а затем точным подстрочным резистором типа СП-3 выставить нужное вам напряжение в пределах допустимых интегральной микросхемы-стабилизатора.

Регулируемый стабилизатор (1,25-37V) на LM317, диоды fr3002

В качестве выпрямительных диодов взял старые FR3002, которые когда-то давно выпаял из древнейшего компьютера 98-го года. При внушительных размерах (корпус DO-201AD) их характеристики (Uобратное: 100 Вольт; Iпрямой: 3 Ампера) не впечатляют, но мне и этого хватает с головой. Для них даже пришлось расширять отверстия в плате, уж больно выводы у них толстые (1,3мм). Если немного изменить плату в лейоте можно впаять сразу готовый диодный мост.

Регулируемый стабилизатор (1,25-37V) на LM317, радиатор

Радиатор для отведения тепла от микросхемы 317 обязателен, даже лучше небольшой вентилятор поставить. Еще, в месте соединения подложки корпуса TO-220 микросхемы с радиатором капните немного термопасты. Степень нагрева будет зависеть от того, сколько мощности рассеивает микросхема, а также от самой нагрузки.

Регулируемый стабилизатор (1,25-37V) на LM317

Микросхему LM317T я не устанавливал прямо на плату, а вывел от неё три провода, с помощью которых и соединил этот компонент с остальными. Это было сделано для того, чтобы ножки не расшатывались и вследствие чего не были переломанными, ведь данная деталь будет прикреплена к рассеивателю тепла.

Регулируемый стабилизатор (1,25-37V) на LM317, подстроечный резистор

Подстрочный резистор для возможности использования полного вольтажа микросхемы, то есть регулировки от 1,25 и аж до 37 Вольт устанавливаем с максимальным сопротивлением 3432 кОма (в магазине самый близкий номинал 3,3кОм.). Рекомендуемый тип резистора R2: подстрочный многооборотный (3296).

Саму микросхему-стабилизатор LM317T и подобные ей выпускает множество, если не все компании по производству электронных компонентов. Покупайте только у проверенных продавцов, потому что встречаются китайские подделки, особенно часто микросхемы LM317HV, которая рассчитана на входное напряжение аж до 57 Вольт. Опознать ненастоящую микросхему можно по железной подложке, в фейке она имеет множество царапин и неприятный серый цвет, также неправильную маркировку. Еще нужно сказать, что микросхема имеет защиту от короткого замыкания, а также перегрева, но на них сильно не рассчитывайте.

Регулируемый стабилизатор (1,25-37V) на LM317

Не забываем, что данный (LM317Т) интегральный стабилизатор способен рассеивать мощность с радиатором только до 20 Ватт. Плюсами этой распространённой микросхемы являются её маленькая цена, ограничение внутреннего тока короткого замыкания, внутренняя тепловая защита

Платку можно нарисовать качественно даже обычным пергаментным маркером, а потом вытравить в растворе медного купороса/хлорного железа…

Регулируемый стабилизатор (1,25-37V) на LM317, готовая плата

Фото готовой платы.

Регулируемый стабилизатор (1,25-37V) на LM317, готовый стабилизаторРегулируемый стабилизатор (1,25-37V) на LM317, готовый стабилизатор

Как вы знаете, существует множество интегральных микросхем-стабилизаторов напряжения в разных корпусах и с различными характеристики входного и выходного напряжения и тока. Внизу я прикрепил удобную таблицу названия самых распространенных и не только микросхем и их краткие характеристики.

Регулируемый стабилизатор (1,25-37V) на LM317, параметры lm317

LM317: Характеристики, виды и схемы

LM317 – это регулируемый стабилизатор напряжения. Он может служить для создания различных блоков питания. Он способен быть основой для стабилизатора тока, зарядного устройства, лабораторного блока питания и даже звукового усилителя. Для того, чтобы им воспользоваться, достаточно подключить его к одной их схем обвязки, обозначенных ниже.

Эта микросхема является одной из самых популярных в мире – все из-за простоты ее устройства и работы с ней, ее дешевизны и надежности. Последнее обеспечивается наличием защит короткого замыкания выводов и перегрева микросхемы. LM317 не требует множества компонентов в качестве обвязки. Наибольшую популярность микросхема приобрела в среде радиолюбителей.

lm317

LM317 регулирует напряжение линейно, что является ее преимуществом относительно импульсных преобразователей. Микросхема продается в нескольких вариантах корпуса, наибольшей популярностью пользуется версия LM317T в корпусе TO-220. Она была разработана Бобом Добкиным в 1976 году, когда он работал в National Semiconductor, и с тех пор является бессменным хитом в кругах радиолюбителей.

Схема LM317

Все внутреннее устройство стабилизатора можно видеть на его схеме, взятой в datasheet. На ней изображены три вывода схемы: вход (на этот вход подается питание), регулировка и выход. На пине регулировки вольтаж сигнала сначала понижается на одностороннем ограничителе до стабильных 1.25В и служит опорным источником, а ток, вместе с током питания идут на компаратор, основанный на операционном усилителе.

Также на схеме можно видеть выходной каскад на базе биполярного транзистора, который усиливает ток, и блок защиты от перегрева и превышения по току.

Справа от блока защиты находится датчик тока, падение на котором и отслеживается защитой с целью предупреждения повреждений от КЗ.

Читайте так же:
Принцип работы жучка для прослушки

Схема LM317

Характеристики LM317

  • Максимальное входное напряжение LM317 – 40В
  • Диапазон напряжений выхода LM317 – 1.2-37В
  • Максимальный выходной ток для LM317 – 1.5А
  • Опорное напряжение микросхемы – 0.1-1.3В
  • Минимальный ток нагрузки – 3.5mA
  • Погрешность напряжения на выходе – 0.1%
  • Рассеиваемая мощность – 20Вт
  • Рабочий температурный диапазон – 0-125C
  • Температурный диапазон хранения – -65-150C
  • Температурный диапазон хранения – -65-150°C

Виды LM317

Маркировка корпусов lm317

Микросхема продается в нескольких варианта корпуса, в зависимости от потребности в размерах, нагрузки и подключении, а также типу монтажа схемы — каждый может выбрать наиболее подходящий ему вариант.

Наиболее популярна LM317T в корпусе TO-220 на 1.5 Ампер. Это считается универсальным вариантом, так как может использоваться в навесном монтаже, а также поверхностном. Радиатор в таком корпусе позволяет отводить излишнее тепло и испытывать более серьезные нагрузки, чем его собратья, а при необходимости его можно прикрепить к большему радиатору.

Подключение LM317

LM317 имеет следующую конфигурацию выводов в разных корпусах:

Конфигурация выводов lm317

Минимальная схема подключения представляет собой два резистора сопротивления и три конденсатора, подключенных согласно схеме. В соответствии с характеристиками сопротивления и будет определяться напряжение на выходе.

Схема lm317

У LM317 два главных параметра: это его опорное напряжение, а также ток, истекающий на выводе подстройки. Опорное напряжение (Vref) — напряжение, которое стабилизатор поддерживает на сопротивлении R1. Оно нестабильно и разнится от партии к партии в среднем на 0.1В, поэтому для расчетов лучше держать в уме усредненное значение – 1.25В. Для серьезных же проектов стоит измерить его для каждого используемого экземпляра. Соответственно, следуя схеме, если замкнуть резистор R2, то на выходе мы получим опорное напряжение – 1.25В, а с увеличением вольтажа на R2 будет увеличиваться и выходное напряжение. Таким образом, LM317 постоянно сравнивает напряжение на выходе через резистивный делитель с опорным, поэтому, меняя сопротивление, мы меняем выходное напряжение.

Ток, утекающий на подстройке (Iadj) – паразитный. По заявлению производителей он составляет от 50 до 100 мкА, но на деле же может достигать и 500 мкА. Из-за этого для стабильности выходного напряжения сопротивление R1 не должно быть выше 240 Ом, чтобы через делитель не проходил ток менее 5 мА.

Все, что вам нужно – это подставить ваше значение R1 в это формулу R2=R1*((Uo/Uref)-1).

Типовые схемы LM317

Как было указано, в LM317 используется при создании регулируемых и нерегулируемых блоков питания, однако, также может быть использован в качестве основы стабилизатора тока при создании светодиодных драйверов, которые поддерживают ток в цепи вне зависимости от входного напряжения. Только описанных в datasheet применений хватит на отдельную книгу, поэтому разберем несколько самых популярных схем на этом стабилизаторе.

Регулируемый блок питания (1.2-37В)

Все, что понадобится для его создания, это заменить R2 на переменный резистор, а также добавить трансформатор с диодным мостом на вход. При использовании стоит учитывать, что микросхема обладает опорным напряжением в 1.25В, поэтому оно и будет минимальным для данной схемы.

1.2-37В lm317

Регулируемый блок питания (0-37В)

Если вам необходима полная регулировка с 0В, то производители схем предлагают подключить к схеме источник отрицательного напряжения на 10В.

0-37В lm317

Вы можете намотать дополнительную катушку на трансформатор блока питания и подключить его выводы после диодного моста следующим образом:

Другая типовая схема lm317

Либо вы можете использовать источник отрицательного напряжения, который будет питаться от основной обмотки.

Таким образом, вы получите простейший лабораторный блок питания.

Светодиодный драйвер (Стабилизатор тока)

С помощью этой схемы вы можете запитывать достаточно мощные светодиоды и светодиодные ленты. Все, что нужно — это знать потребляемый ток и, исходя из него, подобрать сопротивление по формуле.

Светодиодный драйвер и lm317

В нем используется тот же принцип, что и в самой простой схеме, но вместо резистивного делителя установлен датчик тока. Чем больший ток потребляет нагрузка на выходе, тем большее падение напряжения будет наблюдаться на датчике. Оно отслеживается микросхемой, и она увеличивает или уменьшает напряжение для поддержания стабильного тока. Даже при коротком замыкании ток будет держаться на стабильном уровне, который был выставлен.

Зарядное устройство

Схема данного зарядного устройства взята из datasheet и имеет напряжение на выходе 6В с ограничением 0.6А. С помощью изменения сопротивления резисторов R1 и R2 возможно регулировать напряжение под ваши нужды, а при помощи резистора R3 – ток. Оно подойдет для питания аккумуляторов телефонов, инструментов и бытовой техники.

Зарядное устройство с lm317

Регулирование переменного напряжение

Так как два LM317 могут регулировать не только положительные, но и отрицательные колебания синусоиды, то с помощью них можно создать AC регулятор. Можно видеть, что схема довольно не сложная и не требует множества компонентов:

Читайте так же:
Что тверже олово или свинец

Схема AC регулятора

Как проверить LM317?

В отличие от транзисторов, данную микросхему невозможно проверить мультиметром. Такой способ никак не гарантирует правильную работу из-за большого количества внутренних элементов, не соединенных с выводами. Поэтому, если какой-то из них выйдет из строя, то проверить это мультиметром будет проблематично. Самый простой способ проверки работы LM317 — это создать простейший стенд на макетной плате, а запитать его можно будет всего лишь от батарейки.

Микросхема

Таким образом, вы сможете быстро убедиться в полностью рабочем состоянии элемента, даже если необходимо проверить несколько штук.

Применение LM317

Схемы, приведенные выше – лишь малая часть, основа, по сравнению с тем, что возможно сделать на этом стабилизаторе. Он может использоваться почти во всех схемах, которые требуют постоянного питания до 40 В. Вот некоторые сферы применения, описанные в официальном техническом документе данной микросхемы:

  • Персональные компьютеры
  • Цифровые камеры
  • ЭКГ
  • Интернет свитчи
  • Биометрические датчики
  • Драйверы электромоторов
  • Портативные зарядки
  • PoE
  • RFID считыватели
  • Бытовая техника
  • Рентгеновские аппараты

Как можно видеть, даже сам производитель рассчитывает на максимально широкое использования данного элемента, что уж говорить о самодельщиках, готовых представить самые необычные схемы с использованием LM317.

Повышение максимального выходного тока

Существует два способа повышения максимального выходного тока. Если вам необходимо получить больше 1.5А, то вы можете либо подключить несколько микросхем параллельно, либо подключить силовой транзистор.

В первом случае достаточно подключить на выход стабилизаторов резисторы с низким сопротивлением. Они нужны для выравнивания токов.

Чертёж lm317

Однако не всегда рационально использовать несколько микросхем. Поэтому нам на помощь приходит транзистор. В таком случае будет достаточно добавить его и резистор в качестве обвязки к нему.

Транзистор и lm317

Если нагрузка потребляет небольшой ток, то он будет проходить через микросхему, не затрагивая транзистор. А при повышении, почти весь ток будет проходить через транзистор, оставляя малую его часть стабилизатору. Но при использовании этой схемы внутренняя защита внутри LM317 от КЗ.

Аналоги LM317

Что делать, если нет возможности использовать LM317? Можно воспользоваться ее аналогами. Братьями-близнецами данного компонента являются UPC317, GL317, ECG1900 и SG317. Отечественный же аналог — это KP142EH12A, а также существует KP142ЕН12 с фиксированным напряжением.

Если LM317 не хватает мощности для вашего проекта, то можно воспользоваться более мощными вариантами:

  • LM350AT и LM350T – максимальный выходной ток 3А и мощность 25Вт
  • LM350K – ток 3 А и мощность 30 Вт
  • LM338T и LM338K – ток 5 А

Все эти микросхемы имеют одинаковые выводы, поэтому схемы не придется никак менять.

Безопасная эксплуатация LM317

Стоит помнить об эксплуатационных характеристиках радиокомпонента и не использовать его в критических условиях. Мощность рассеивания по официальной информации – 20 Вт, а разница входного и выходного напряжений не должна превышать 40 В. Во время пайки температура должна не превышать 260 C. Использовать можно при температуре от 0C до 125C, а хранить от -65C до 150C. Все это официально заявленные характеристики, в реальности они могут расходиться от экземпляра к экземпляру и быть заниженными.

Не стоит использовать элемент при максимальных и минимальных обозначенных значениях. При такой эксплуатации уровень стабильности и надежности значительно упадет. А также крайне желательно использовать радиатор для отвода тепла, так как иначе заявленные характеристики могут не совпадать с реальными.

Datasheet, даташит

Datasheet на данный стабилизатор проще всего найти на сайте производителя Texas Instruments. Или по ссылке.

В даташите вы сможете найти наиболее точные характеристики и спецификации, а также графики, отражающие работу микросхемы. Помимо этого, там описаны некоторые из типовых схем, использования и подробное описание их настройки под различные нужды. А также рекомендации по использованию.

Производители LM317

Так как LM317 является самым популярным стабилизатором напряжения, то ее выпускают крупнейшие предприятия по производству микросхем:

  • Texas Instruments
  • STMicroelectronics
  • ONS
  • UTC

Где купить LM317?

Стабилизатор применяется крайне широко, поэтому проблем с покупкой не возникает, он доступен почти во всех интернет-магазинах радиоэлектронных компонентов. Но к нам этот товар, как и другие радиоэлектронные компоненты, попадает по крайне завышенной цене, поэтому выгоднее всего купить его на AliExpress по этой ссылке .

Использование регулятора напряжения LM317

Микросхема LM317 — это очень распространенный, универсальный и удобный интегральный регулятор напряжения, который можно использовать в множестве конструкций и узлов. На этой микосхеме даже можно собрать очень простой усилитель мощности звуковой частоты. Кроме регулировки напряжения LM317 можно использовать как регулятор тока. Один из примеров — регулятор яркости линейки светодиодов. Микросхему можно использовать в источнике питания с фиксированным выходным напряжением, или применить его как основу лабораторного источника питания с с возможностью регулировки выходного напряжения в широких переделах. Особенно удобно использовать LM317 когда нужно сделать стабилизированный источник питания на какое-либо нестандартное напряжение или источник питания с регулировкой.

Читайте так же:
Сверление и рассверливание отверстий

Особенности LM317

  • Микросхема может работать в широком диапазоне выходных напряжений от 1.2 до 37 В.
  • Микросхема обеспечивает выходной ток до 1.5 А.
  • Максимальная рассеиваемая мощность до 20 Вт.
  • Микросхема имеет встроенную защиту от перегрузок по току и от короткого замыкания.
  • Встроенная защита от перегрева.

Минимальное включение подразумевает использование двух внешних резисторов. Отношение сопротивлений этих резисторов задает выходное напряжение регулятора, и двух конденсаторов на входе и выходе микросхемы.

Наиболее важные электрические параметры микросхемы — это опорное напряжение Vref и тое в цепи управляющего вывода Iadj. опорное напряжение — это напряжение, которое микросхема стремиться поддерживать на резисторе R1, то есть, если замкнуть накоротко резистор R2, то на выходе регулятора мы получит это самое опорное напряжение. Это напряжение может немного меняться от экземпляра к экземпляру и составляет 1.2 … 1.3 В ( в среднем 1.25В.) Чем выше падение напряжение на резисторе R2, тем выше выходное напряжение регулятора. Вычислить выходное напряжение просто, оно равно падению напряжения на R2 + 1.25 (Vref).

Что касается второго параметра Iadj, то это фактически паразитный ток. Чем он меньше, тем лучше. Изготовители микросхемы заявляют этот ток от 50 до 100 микроампер, но в действительности может быть до 500 мкА. Поэтому чтобы обеспечить хорошую стабильность выходного напряжения, ток через делитель R1-R2 должен быть не менее 5 мА. Можно оттолкнуться от сопротивления резистора R1 и высчитать R2 по формуле:

Затем уточнить номиналы в реальных условиях в работающей схеме.

Приведем пример номиналов для пары стандартных напряжений:

Для напряжения 5В R1 = 120 Ом, R2 = 360 Ом
Для напряжения 12В R1 = 240Ом, R2 = 2000 Ом

Однако, для типовых напряжений вроде 5, 12, 15 и т.д. вольт проще и удобнее использовать регуляторы на фиксированные напряжения вроде 7805 или 7812. Использовать 317 для этих целей лучше только в том случае если регулятора на фиксированное напряжение не оказалось под рукой, а сделать источник питания нужно срочно.

Конфигурация выводов микросхемы LM317 в разных корпусах

Источник питания с плавным запуском. Как видим, к стандартной схеме добавляется биполярный транзистор структуры PNP, резистор на 50 кОм, кремниевый диод и электролитический конденсатор на 25 мкФ. В момент включения такого источника на его выходе минимальное напряжение, которое плавно увеличивается до установленного 15В по мере заряда конденсатора C1.

Также легко сделать на этой микросхеме источник с несколькими фиксированными напряжениями, которые можно переключать программно, с помощью микроконтроллера. Для этого в управляющую цепь включаем цепочки из транзисторов и резисторов, как показано на рисунке ниже. Базы транзисторов соединяем с портами микроконтроллера. При подаче высокого уровня на каждый последующий транзистор он будет подключать параллельно R2 еще один дополнительный резистор и выходное напряжение будет уменьшаться:

LM317 можно использовать не только для стабилизации напряжения, но и в качестве стабилизатора тока. Схема получается еще проще, так как здесь нужен всего один единственный внешний резистор, задающий выходной ток:

На LM317 можно сделать несложное зарядное устройство для аккумуляторов с номинальным напряжением 12В. Номиналы резисторов R1 и R2 задают конечное напряжение на заражаемой батарее, а резистор Rs устанавливает максимальный зарядный ток. Это схема из даташита на микросхему:

Двуполярный регулируемый источник питания (например как основа для лабораторного блока питания) можно собрать на двух LM317, но тогда придется использовать трансформатор с двумя обмотками и два выпрямителя, то есть каналы источника питания нужно будет делать независимыми друг от друга. Это хорошее, но дорогое решение. Можно упростить себе жизнь, если использовать микросхему LM337 — аналог микросхемы LM317, но на отрицательное напряжение. Тогда схема нашего регулируемого двуполярного источника может выглядеть например так:

Здесь дополнительные мощные транзисторы VT1 и VT2 позволяют увеличить выходной ток стабилизаторов. нужно выбирать транзисторы согласно тому току, на который вы рассчитываете источник питания.

На следующей схеме изображен регулируемый источник питания на ток до 20 ампер и напряжение от 1.3 до 12 вольт. Транзисторы и микросхему LM317 необходимо установить на радиаторы. Резисторы в эмиттерных цепях транзисторов должны быть рассчитаны на мощность не менее 5 Вт.

Микросхему LM317K. можно недорого купить в Китае по этой ссылке. Цена слегка отличается у разных продавцов и в среднем составляет около 4 долларов за 20 штук.

Читайте так же:
Обозначение трапециевидной резьбы на чертеже

Описание характеристик, назначение выводов и примеры схем включения линейного стабилизатора напряжения LM317

При разработке электрических схем часто возникает необходимость применения стабилизаторов напряжения малой или средней мощности (до 1,5 А) или источников образцового напряжения. Удобно, если такой узел имеется в интегральном исполнении, в виде единой микросхемы. Ряд из 9 номиналов постоянных напряжений с номиналами от 5 до 24 В закрывают стабилизаторы серии 78ХХ. Ниша работы LM317 – напряжения выше (до 37 В) и ниже (до 1,2 В) данного диапазона, промежуточные значения напряжения, регулируемые стабилизаторы.

Внешний вид микросхемы LM317T.

Что из себя представляет микросхема LM317

Микросхема представляет собой линейный стабилизатор напряжения, выходное значение которого можно устанавливать в определенных пределах или оперативно регулировать. Выпускается в нескольких вариантах корпуса с тремя выводами. Диапазон выходного напряжения у всех вариантов одинаковый, а максимальный ток может различаться.

ОбозначениеМаксимальный ток, АКорпус
LM317T1,5TO-220
LM317LZ0,1ТО-92
LM317P1,5ISOWAT-220
LM317D2T1,5D2PAK
LM317K0,1ТО-3
LM317LD1,5SO-8

Основные характеристики линейного стабилизатора напряжения LM317

В даташитах на стабилизатор LM317 содержится полная техническая информация, с которой можно ознакомиться, изучив спецификацию. Ниже приведены параметры, несоблюдение которых наиболее критично и при неверном применении микросхема может выйти из строя. В первую очередь, это максимальный рабочий ток. Он приведен в предыдущем разделе для разных видов исполнения. Надо добавить, что для получения наибольшего тока в 1,5 А микросхему обязательно надо устанавливать на теплоотводе.

Максимальное напряжение на выходе регулятора, построенного на основе LM317, может быть не более 40 В. Если этого мало, надо выбрать высоковольтный аналог стабилизатора.

Минимальное напряжение на выходе составляет 1,25 В. При таком построении схемы можно получить и меньше, но сработает защита от перегрузки. Это не самый удачный вариант – такая защита должна работать от превышения выходного тока, как это работает в других интегральных стабилизаторах. Поэтому на практике получить регулятор, работающий от нуля при подаче отрицательного смещения на вывод Adjust, нельзя.

Минимальное значение входного напряжения в даташите не указано, но может быть определено из следующих соображений:

  • минимальное выходное напряжение – 1,25 В;
  • минимальное падение напряжения для Uвых=37 В равно трем вольтам, логично предположить, что для минимального выходного оно должно быть не меньше;

Исходя из этих двух посылок, на вход надо подавать не меньше 3,5 В для получения минимального выходного значения. Также для стабильной работы ток через делитель должен быть не менее 5 мА – чтобы паразитный ток вывода ADJ не вносил значительного сдвига напряжения (на практике он может достигать до 0,5 мА).

Это относится к информации из классических даташитов известных производителей (Texas Instruments и т.п.). В даташитах нового образца от фирм Юго-Восточной Азии (Tiger Electronics и т.д.) этот параметр указывается, но в неявном виде, как разница между входным и выходным напряжением. Она должна составлять минимум 3 вольта для всех напряжений, что не противоречит предыдущим рассуждениям.

Максимальное же входное напряжение не должно превышать проектируемое выходное более, чем на 40 В. Это надо также учитывать при разработке схем.

Важно! На заявленные параметры можно ориентироваться, если микросхема выпущена каким-либо известным производителем. Продукция неизвестных фирм обычно имеет более низкие характеристики

Назначение выводов и принцип работы

Упоминалось, что LM317 относится к классу линейных стабилизаторов. Это означает, что стабилизация выходного напряжения осуществляется за счёт перераспределения энергии между нагрузкой и регулирующим элементом.

Принципмальная схема микросхемы LM317.

Транзистор и нагрузка составляют делитель входного напряжения. Если заданное на нагрузке напряжение уменьшается (по причине изменения тока и т.п.), транзистор приоткрывается. Если увеличивается – закрывается, коэффициент деления изменяется и напряжение на нагрузке остается стабильным. Недостатки такой схемы известны:

  • необходимо, чтобы входное напряжение превышало выходное;
  • на регулирующем транзисторе рассеивается большая мощность;
  • КПД даже теоретически не может превышать отношение Uвых/Uвх.

Зато имеются серьезные плюсы (относительно импульсных схем):

  • относительно простая и недорогая микросхема;
  • требует минимальной внешней обвязки;
  • и главное достоинство – выходное напряжение свободно от высокочастотных паразитных составляющих (помехи по питанию минимальны).

Стандартная схема включения микросхемы:

  • на вывод Input подается входное напряжение;
  • на вывод Output – выходное;
  • на Ajust – опорное напряжение, от которого зависит выходное.

Стандартная схема включения микросхемы LM317.

Резисторы R1 и R2 задают выходное напряжение. Оно рассчитывается по формуле:

Uвых=1,25⋅ (1+R2/R1) +Iadj⋅R2.

Iadj является паразитным током вывода настройки, по данным изготовителя он может быть в пределах 5 мкА. Практика показывает, что он может достигать значений на порядок-два выше.

Конденсатор С1 может иметь ёмкость от сотен до нескольких тысяч микрофарад. В большинстве случаев им служит выходной конденсатор выпрямителя. Он должен быть подключен к микросхеме проводниками длиной не более 7 см. Если это условие для конденсатора выпрямителя выполнить нельзя, то следует подключить дополнительную ёмкость примерно в 100 мкФ в непосредственной близости от входного вывода. Конденсатор С3 не должен иметь ёмкость более 100-200 мкФ по двум причинам:

  • чтобы избежать перехода стабилизатора в режим автоколебаний;
  • чтобы устранить бросок тока на заряд при подаче питания.

Во втором случае может сработать защита от перегрузки.

Не стоит забывать, что при протекании тока через резисторы, они нагреваются (это также возможно при повышении температуры окружающей среды). Сопротивление R1 и R2 изменяются, и нет гарантии, что они изменятся пропорционально. Поэтому напряжение на выходе с прогревом или охлаждением может изменяться. Если это критично, можно использовать резисторы с нормированным температурным коэффициентом сопротивления. Их можно отличить по наличию шести полосок на корпусе. Но стоят такие элементы дороже и купить их сложнее. Другой вариант – вместо R2 использовать стабилитрон на подходящее напряжение.

Какие существуют аналоги

Существуют подобные микросхемы, разработанные в других фирмах других стран. Полными аналогами являются:

  • GL317;
  • SG317;
  • UPC317;
  • ECG1900.

Также выпускаются стабилизаторы с повышенными электрическими характеристиками. Больший ток могут выдать:

  • LM338 – 5 А;
  • LM138 – 5 А
  • LM350 – 3 А.

Если требуется регулируемый источник напряжения с верхним пределом в 60 В, надо применять стабилизаторы LM317HV, LM117HV. Индекс HV означает High Voltage – высокое напряжение.

Из отечественных микросхем полным аналогом является КР142ЕН12, но она выпускается только в корпусе ТО-220. Это надо учитывать при разработке печатных плат.

Примеры схем включения стабилизатора LM317

Типовые схемы включения микросхемы приведены в даташите. Стандартное применение — стабилизатор с фиксированным напряжением — рассмотрен выше.

Схема включения LM317 с переменным резистором R2.

Если вместо R2 установить переменный резистор, то выходное напряжение регулятора можно оперативно регулировать. Надо учитывать, что потенциометр будет слабым местом в схеме. Даже у переменных резисторов хорошего качества место контакта движка с проводящим слоем будет иметь некоторую нестабильность соединения. На практике это выльется в дополнительную нестабильность выходного напряжения.

Схема включения LM317 с двумя диодами D1 и D2.

Для защиты производитель рекомендует включить два диода D1 и D2. Первый диод должен защищать от ситуации, когда напряжение на выходе будет выше входного. На практике это ситуация крайне редкая, и может возникнуть только если со стоны выхода есть другие источники напряжения. Производитель отмечает, что этот диод также защищает от случая короткого замыкания на входе – конденсатор С1 в этом случае создаст разрядный ток противоположной полярности, что приведет микросхему к выходу из строя. Но внутри микросхемы параллельно этому диоду стоит цепочка из стабилитронов и резисторов, которая сработает точно также. Поэтому необходимость установки этого диода сомнительна. А D2 в такой ситуации защитит вход стабилизатора от тока конденсатора С2.

Схема включения LM317 с транзистором.

Если параллельно R2 поставить транзистор, то работой стабилизатора можно управлять. При подаче напряжения на базу транзистора, он открывается и шунтирует R2. Напряжение на выходе уменьшается до 1,25 В. Здесь надо следить, чтобы разница между входным и выходным напряжением не превысила 40 В.

Схема включения микросхемы LM317 с конденсатором, включенным параллельно переменному резистору.

Вредное воздействие контакта потенциометра на стабильность выходного напряжения можно уменьшить подключением параллельно переменному сопротивлению конденсатора. В этом случае защитный диод D1 не помешает.

Схема включения LM317 с внешним транзисторм.

Если выходного тока стабилизатора не хватает, его можно умощнить внешним транзистором.

Схема стабилизатора тока на LM317.

Из стабилизатора напряжения можно получить стабилизатор тока, включив LM317 по такой схеме. Выходной тока рассчитывается по формуле I=1,25⋅R1. Подобное включение часто используется в качестве драйвера для светодиодов – LED включается в качестве нагрузки.

Схема импульсного блока питания на LM317.

Наконец, необычное включение линейного стабилизатора – на его основе создана схема импульсного блока питания. Положительную обратную связь для возникновения колебаний задает цепь C3R6.

Микросхема LM317 имеет значительное количество слабых сторон. Но искусство создания схем и состоит в том, чтобы, используя плюсы стабилизатора, обходить недостатки. Все минусы микросхемы выявлены, даны советы по их нейтрализации. Поэтому LM317 пользуется популярностью у создателей профессиональной и любительской радиоаппаратуры.

Описание характеристик, назначение выводов и примеры схем включения линейного стабилизатора напряжения LM317

Описание, характеристики и схема включения стабилизатора напряжения КРЕН 142

Описание характеристик, назначение выводов и примеры схем включения линейного стабилизатора напряжения LM317

Как работает микросхема TL431, схемы включения, описание характеристик и проверка на работоспособность

Описание характеристик, назначение выводов и примеры схем включения линейного стабилизатора напряжения LM317

Режимы работы, описание характеристик и назначение выводов микросхемы NE555

Описание характеристик, назначение выводов и примеры схем включения линейного стабилизатора напряжения LM317

Что такое диодный мост, принцип его работы и схема подключения

Описание характеристик, назначение выводов и примеры схем включения линейного стабилизатора напряжения LM317

Что такое выпрямитель напряжения и для чего нужен: типовые схемы выпрямителей

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector