Параметры, цоколёвка и схемы включения LM317 своими руками

Немного теории:

Стабилизаторы бывают линейные и импульсные.
Линейный стабилизатор представляет собой делитель напряжения, на вход которого подаётся входное (нестабильное) напряжение, а выходное (стабилизированное) напряжение снимается с нижнего плеча делителя. Стабилизация осуществляется путём изменения сопротивления одного из плеч делителя: сопротивление постоянно поддерживается таким, чтобы напряжение на выходе стабилизатора находилось в установленных пределах. При большом отношении величин входного/выходного напряжений линейный стабилизатор имеет низкий КПД, так как большая часть мощности Pрасс = (Uin — Uout) * It рассеивается в виде тепла на регулирующем элементе. Поэтому регулирующий элемент должен иметь возможность рассеивать достаточную мощность, то есть должен быть установлен на радиатор нужной площади.
Преимущество линейного стабилизатора — простота, отсутствие помех и небольшое количество используемых деталей.
Недостаток — низкий КПД, большое тепловыделение.
Импульсный стабилизатор напряжения — это стабилизатор напряжения, в котором регулирующий элемент работает в ключевом режиме, то есть бо́льшую часть времени он находится либо в режиме отсечки, когда его сопротивление максимально, либо в режиме насыщения — с минимальным сопротивлением, а значит, может рассматриваться как ключ. Плавное изменение напряжения происходит благодаря наличию интегрирующего элемента: напряжение повышается по мере накопления им энергии и снижается по мере отдачи её в нагрузку. Такой режим работы позволяет значительно снизить потери энергии, а также улучшить массогабаритные показатели, однако имеет свои особенности.
Преимущество импульсного стабилизатора — высокий КПД, низкое тепловыделение.
Недостаток — бОльшее количество элементов, наличие помех.

Описание

Линейный стабилизатор напряжения LM217 / LM317, STMicroelectronics
Положительный линейный стабилизатор напряжения STMicroelectronics LM217, LM317 надежен, поскольку имеет внутреннее ограничение тока и тепловое отключение. Регулируемый стабилизатор напряжения поставляется в различных корпусах от устройств TO220, TO220FP и D2PAK. Эта серия обеспечивает ток нагрузки 1,5 А с выходным диапазоном от 1,2 В до 37 В с использованием резистивного делителя.

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.

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

Отличительные особенности LM317

• Обеспечения выходного напряжения от 1,2 до 37 В.
• Ток нагрузки до 1,5 A.
• Наличие защиты от возможного короткого замыкания.
• Надежная защита микросхемы от перегрева.
• Погрешность выходного напряжения 0,1%.

Цоколевка LM317

Как и большинство стабилизаторов напряжения, микросхема LM317 имеет три вывода:

1. Adj — управляющий вывод.
2. Vout — выход.
3. Vin — вход.

Ниже представлена распиновка LM317 в наиболее распространенных корпусах:

Технические характеристики

Следует отметить что измерение всех параметров производились в лаборатории при температуре +25°С. И так, для стабилизатора LM317T характеристики равны:

• диапазон напряжений на выходе стабилизатора от 1,25 до 37 В;
• нестабильность выходного напряжения – 0,1%;
• опорное напряжение VREF от 1,2 до 1,3 В;
• Максимальная разность между входным и выходным напряжением Vi — Vo = 40 В;
• выходной ток IO = 1,5 А;
• регулируемый ток вывода IADJ от 50 до 100 мкА;
• термическое сопротивление кристалл-воздух Rthj-amb = 65 °С/Вт;
• тепловое сопротивление кристалл-корпус Rthj-case = 5 °С/Вт;
• рабочая температура перехода TOPR = 0 … +125 ОС;
• диапазон температур хранения TSTG = -65 …+150 ОС.

Аналоги

КР142ЕН12

Микросхем которые имеют практически такой же функционал много, отечественных и зарубежных. Добавлю в список более мощные аналоги, чтобы избежать включения нескольких параллельно. Самый известный LM317 аналог, это отечественная КР142ЕН12.

1. LM117 LM217 – расширенный диапазон рабочих температур от -55° до +150°;
2. LM338, LM138, LM350 — аналоги на 5А, 5А и 3А соответственно;
3. LM317HV, LM117HV —  напряжение на выходе до 60V, если вам не достаточно стандартных 40V.

Полные аналоги:

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

Типовые схемы включения

Преобразователь с пониженными пульсациями LM317T

Регулируемый источник тока

Схема с предварительным стабилизатором

Регулятор 1,25 — 20 Вольт с регулируемым током

Параллельное подключение с одним регулятором

Схема для зарядки аккумуляторов на LM317T

Схема зарядки аккумулятора на 50мА

Схема плавного включения питания

Регулирование двумя LM317T синусоиды переменного тока

Зарядное устройство на 6V с ограничением Ампер

Параллельное подключение для увеличения мощности

Блок питания с большим током LM317T

Примеры применения стабилизатора LM-317 (схемы включения)

Стабилизатор тока на LM317 для светодиодов

Для микросхемы lm317 разработано множество применений. Большая часть схем включения отражена в технической документации на элемент. Там же приведены номиналы элементов.

Регулирование нагрузки

LM317 способен стабилизировать выходное напряжение в широком диапазоне нагрузок. Для максимальной эффективности стабилизации необходимо учесть ряд требований:

1. программирующий резистор (R1) размещается максимально близко к микросхеме, чтобы исключить влияние подводящих проводников;
2. заземляющий конец R2 подсоединяется к основным дорожкам (шинам) заземления на плате, чтобы улучшить регулирование нагрузки.

Внешние конденсаторы

Чтобы уменьшить влияние входного импеданса подводящей линии, повысить стабильность работы регулятора, в непосредственной близости к выводу 3 (VIN) устанавливают входной байпасный конденсатор (Cin), – дисковый 0,1 F или танталовый 1,0 F.

Между выводом регулировки и нулевым проводником устанавливают конденсатор CAdj. Он предотвращает появление пульсаций на выходе микросхемы. Конденсатор емкостью 10 µF подавляет пульсации на 15 дБ при выходном напряжении 10 В.

LM317 будет эффективно выполнять функции регулятора напряжения и при отсутствии конденсатора СО. Однако производитель рекомендует устанавливать на выходе микросхемы фильтрующий конденсатор, – 1,0 µF танталовый или 25 µF алюминиевый электролитический. Он погасит возможные ВЧ шумы и помехи и обеспечит стабильность работы регулятора.

Источник питания на 5 Вольт с электронным включением

Источник питания с электронным включением сконструирован таким образом, что при подаче логической единицы с уровнем TTL напряжение падает до минимума (1.25 В). В случае подачи логического «нуля» выход определяется резисторами R1, R2 и составляет 5 В.

Переключение основано на том, что резистор R2 зашунтирован переходом эмиттер-коллектор транзистора. При подаче высокого уровня напряжения транзистор открывается и замыкает управляющий вывод микросхемы на корпус.

Защитные диоды

Если LM317 используется с выходными конденсатора, рекомендуется устанавливать защитные диоды, как показано на рисунке. При снятии питающего напряжения они предотвратят несанкционированную разрядку выходных конденсаторов через вывод 2 (VOUT) микросхемы.

На рисунке приведена рекомендуемая схема подключения LM317 с защитными диодами для напряжения на выходе свыше 25 В или высоких значений емкости (CO > 25µF, CAdj > 10µF).

Комбинация диодов D1 и D2 полностью защищает микросхему от возможного разряда конденсаторов CAdj и СО.

Таблица параметров разных вариантов исполнения LM317:

В зависимости от схемы включения LM317 может использоваться в качестве стабилизатора напряжения или тока.

Типовая схема включения LM317 в режиме стабилизации напряжения:

Рассчитать величину резисторов R1 и R2, для требуемого выходного напряжения, можно в программе Calc LM317 (395 КБ).

Типовая схема включения LM317 в режиме стабилизации тока:

Рассчитать сопротивление резистора R1 для нужного тока также можно в программе Calc LM317.

Помогла ли вам статья?