Przy opracowywaniu obwodów elektrycznych często konieczne staje się zastosowanie stabilizatorów napięcia małej lub średniej mocy (do 1,5 A) lub źródła napięcia odniesienia. Wygodne jest, jeśli taki węzeł jest dostępny w zintegrowanej konstrukcji, w postaci pojedynczego mikroukładu. Szereg 9 wartości znamionowych napięcia stałego od 5 V do 24 V zamyka regulatory serii 78XX. Praca niszowa LM317 - napięcia są wyższe (do 37 V) i poniżej (do 1,2 V) tego zakresu, wartości napięć pośrednich, regulowane stabilizatory.
Zawartość
Co to jest układ LM317?
Mikroukład jest liniowym regulatorem napięcia, którego wartość wyjściową można ustawić w określonych granicach lub szybko dostosować. Dostępny w kilku wariantach obudowy z trzema wyprowadzeniami.Zakres napięcia wyjściowego dla wszystkich opcji jest taki sam, a maksymalny prąd może się różnić.
| Przeznaczenie | Prąd maksymalny, A | Rama |
|---|---|---|
| LM317T | 1,5 | TO-220 |
| LM317LZ | 0,1 | TO-92 |
| LM317P | 1,5 | ISOWAT-220 |
| LM317D2T | 1,5 | D2PAK |
| LM317K | 0,1 | TO-3 |
| LM317LD | 1,5 | SO-8 |
Kluczowe cechy liniowego regulatora napięcia LM317
Karty katalogowe stabilizatora LM317 zawierają pełne informacje techniczne, które można znaleźć po zapoznaniu się ze specyfikacją. Poniżej znajdują się parametry, których nieprzestrzeganie jest najbardziej krytyczne, a przy nieprawidłowym użyciu mikroukład może ulec awarii. Przede wszystkim jest to maksymalny prąd roboczy. Podano go w poprzedniej sekcji dla różnych rodzajów wykonania. Należy dodać, że aby uzyskać najwyższy prąd 1,5 A, mikroukład musi być zainstalowany na radiatorze.
Maksymalne napięcie na wyjściu regulatora, zbudowanego na bazie LM317, może wynosić nie więcej niż 40 V. Jeśli to nie wystarczy, musisz wybrać analog stabilizatora wysokiego napięcia.
Minimalne napięcie wyjściowe wynosi 1,25 V. Przy takiej konstrukcji obwodu można uzyskać mniej, ale zadziała ochrona przed przeciążeniem. To nie jest najlepsza opcja - takie zabezpieczenie powinno działać przed przekroczeniem prądu wyjściowego, tak jak w innych zintegrowanych stabilizatorach. Dlatego w praktyce nie można uzyskać regulatora, który działa od zera, gdy do kołka regulacyjnego zostanie przyłożona ujemna polaryzacja.
Minimalna wartość napięcia wejściowego nie jest wskazana w arkuszu danych, ale można ją określić na podstawie następujących rozważań:
- minimalne napięcie wyjściowe - 1,25 V;
- minimalny spadek napięcia dla Uout = 37 V jest równy trzem woltom, logiczne jest założenie, że dla minimalnej mocy nie powinno być mniejsze;
W oparciu o te dwie przesłanki, aby uzyskać minimalną wartość wyjściową, na wejściu musi być przyłożone co najmniej 3,5 V. Również dla stabilnej pracy prąd płynący przez dzielnik musi wynosić co najmniej 5 mA - aby pasożytniczy prąd na wyjściu ADJ nie wprowadzał znaczącego przesunięcia napięcia (w praktyce może dochodzić nawet do 0,5 mA).
Dotyczy to informacji z klasycznych kart katalogowych znanych producentów (Texas Instruments itp.). W arkuszach danych nowej próbki od firm z Azji Południowo-Wschodniej (Tiger Electronics itp.) ten parametr jest wskazany, ale w formie niejawnej, jako różnica między napięciem wejściowym i wyjściowym. Powinna wynosić co najmniej 3 V dla wszystkich napięć, co nie jest sprzeczne z poprzednim rozumowaniem.
Maksymalne napięcie wejściowe nie powinno przekraczać projektowanego napięcia wyjściowego o więcej niż 40 V. Należy to również uwzględnić przy opracowywaniu obwodów.
Ważny! Możesz kierować się zadeklarowanymi parametrami, jeśli mikroukład zostanie wydany przez dowolnego znanego producenta. Produkty nieznanych firm mają zwykle niższe właściwości
Cel wniosków i zasada działania
Wspomniano, że LM317 należy do klasy stabilizatorów liniowych. Oznacza to, że stabilizacja napięcia wyjściowego odbywa się dzięki redystrybucji energii między obciążeniem a elementem regulującym.
Uzupełnienie tranzystora i obciążenia dzielnik napięcia wejściowego. Jeśli napięcie ustawione na obciążeniu spadnie (z powodu zmiany prądu itp.), tranzystor lekko się otwiera. Jeśli wzrasta, zamyka się, zmienia się współczynnik podziału, a napięcie na obciążeniu pozostaje stabilne. Znane są wady takiego schematu:
- konieczne jest, aby napięcie wejściowe przekraczało moc wyjściową;
- duża moc jest rozpraszana na tranzystorze regulującym;
- Sprawność, nawet teoretycznie, nie może przekraczać stosunku Uout/Uin.
Ale są poważne zalety (w stosunku do obwodów impulsowych):
- stosunkowo prosty i niedrogi chip;
- wymaga minimalnego orurowania zewnętrznego;
- a główną zaletą jest to, że napięcie wyjściowe jest wolne od komponentów pasożytniczych o wysokiej częstotliwości (zakłócenia zasilania są minimalne).
Standardowy schemat włączania mikroukładu:
- napięcie wejściowe jest podawane na pin wejściowy;
- na wyjście Wyjście - wyjście;
- on Ajust - napięcie odniesienia, od którego zależy wyjście.
Rezystory R1 i R2 ustawiają napięcie wyjściowe. Oblicza się go według wzoru:
Uout=1,25⋅ (1+R2/R1) + Iadj⋅R2.
Iadj to pasożytniczy prąd kołka stroikowego, według producenta może mieścić się w granicach 5 µA. Praktyka pokazuje, że może osiągnąć wartości o rząd wielkości lub dwa wyższe.
Kondensator C1 może mieć pojemność od setek do kilku tysięcy mikrofaradów. W większości przypadków jest to kondensator wyjściowy prostownika. Musi być podłączony do mikroukładu przewodami nie dłuższymi niż 7 cm.Jeśli tego warunku nie można spełnić dla kondensatora prostownika, należy podłączyć dodatkową pojemność około 100 mikrofaradów w bezpośrednim sąsiedztwie zacisku wejściowego. Kondensator C3 nie powinien mieć pojemności większej niż 100-200 mikrofaradów z dwóch powodów:
- aby uniknąć przejścia stabilizatora w tryb samooscylacji;
- aby wyeliminować prąd rozruchowy do ładowania po włączeniu zasilania.
W drugim przypadku może zadziałać ochrona przed przeciążeniem.
Nie zapominaj, że gdy płynie prąd rezystory, nagrzewają się (jest to również możliwe przy wzroście temperatury otoczenia).Rezystancja R1 i R2 zmienia się i nie ma gwarancji, że zmienią się proporcjonalnie. Dlatego napięcie na wyjściu z rozgrzewaniem lub schładzaniem może się zmieniać. Jeśli jest to krytyczne, można zastosować rezystory o znormalizowanym współczynniku temperaturowym rezystancji. Można je odróżnić po obecności sześciu pasków na ciele. Ale takie przedmioty są droższe i trudniej je kupić. Inną opcją jest użycie diody Zenera dla odpowiedniego napięcia zamiast R2.
Jakie są analogi
Podobne mikroukłady opracowano w innych firmach w innych krajach. Kompletne analogi to:
- GL317;
- SG317;
- UPC317;
- EKG1900.
Produkowane są również stabilizatory o podwyższonych właściwościach elektrycznych. Więcej prądu można podać:
- LM338 - 5 A;
- LM138 - 5 A
- LM350 - 3 A.
Jeśli wymagane jest regulowane źródło napięcia z górną granicą 60 V, należy zastosować stabilizatory LM317HV, LM117HV. Indeks HV oznacza wysokie napięcie - wysokie napięcie.
Spośród domowych mikroukładów KR142EN12 jest kompletnym analogiem, ale jest produkowany tylko w pakiecie TO-220. Należy to wziąć pod uwagę przy projektowaniu płytek drukowanych.
Przykłady obwodów przełączających dla stabilizatora LM317
Typowe schematy włączania mikroukładu podano w arkuszu danych. Typowym zastosowaniem jest stały stabilizator napięcia, omówiony powyżej.
Jeśli zainstalujesz zmienny rezystor zamiast R2, napięcie wyjściowe regulatora można szybko dostosować. Trzeba mieć na uwadze, że potencjometr będzie słabym punktem w obwodzie. Nawet przy dobrej jakości rezystorach zmiennych punkt styku silnika z warstwą przewodzącą będzie miał pewną niestabilność połączenia. W praktyce spowoduje to dodatkową niestabilność napięcia wyjściowego.
Dla ochrony producent zaleca włączenie dwóch dioda D1 i D2.Pierwsza dioda powinna zabezpieczać przed sytuacją, w której napięcie wyjściowe jest wyższe niż wejściowe. W praktyce sytuacja ta jest niezwykle rzadka i może wystąpić tylko wtedy, gdy od strony wyjściowej występują inne źródła napięcia. Producent zwraca uwagę, że dioda ta chroni również przed zwarciem na wejściu - kondensator C1 w tym przypadku wytworzy prąd rozładowania o przeciwnej biegunowości, co doprowadzi do awarii mikroukładu. Ale wewnątrz mikroukładu, równolegle do tej diody, znajduje się łańcuch diody Zenera i rezystory, które będą działać tak samo. Dlatego potrzeba instalacji tej diody jest wątpliwa. A D2 w takiej sytuacji ochroni wejście stabilizatora przed prądem kondensatora C2.
Jeśli równolegle do R2 umieść tranzystor, wtedy można sterować pracą stabilizatora. Po przyłożeniu napięcia do bazy tranzystora otwiera się i bocznikuje R2. Napięcie wyjściowe spada do 1,25 V. Tutaj należy upewnić się, że różnica między napięciem wejściowym i wyjściowym nie przekracza 40 V.
Szkodliwy wpływ styku potencjometru na stabilność napięcia wyjściowego można zmniejszyć przez podłączenie kondensatora równolegle ze zmienną rezystancją. W takim przypadku dioda ochronna D1 nie będzie przeszkadzać.
Jeśli prąd wyjściowy stabilizatora jest niewystarczający, można go wzmocnić za pomocą zewnętrznego tranzystora.
Możesz uzyskać stabilizator prądu z regulatora napięcia, włączając LM317 zgodnie z tym schematem. Prąd wyjściowy jest obliczany ze wzoru I=1,25⋅R1. Takie włączenie jest często używane jako sterownik diod LED - dioda LED jest włączana jako obciążenie.
Wreszcie nietypowe włączenie stabilizatora liniowego - na jego podstawie powstał obwód zasilacz impulsowy. Dodatnie sprzężenie zwrotne dla wystąpienia oscylacji ustawia obwód C3R6.
Układ LM317 ma znaczną liczbę słabości. Ale sztuka tworzenia obwodów polega na wykorzystaniu zalet stabilizatora, aby ominąć wady. Wszystkie minusy mikroukładu zostają ujawnione, podano porady, jak je zneutralizować. Dlatego LM317 jest popularny wśród twórców profesjonalnego i amatorskiego sprzętu radiowego.
Podobne artykuły:
