Descrierea caracteristicilor, atribuirea pinilor și circuite de eșantionare a regulatorului de tensiune liniară LM317

În timpul proiectării circuitelor electrice, este adesea necesar să se utilizeze regulatoare de tensiune de capacitate mică sau medie (până la 1,5 A) sau surse de tensiune de referință. Este convenabil ca un astfel de nod să fie disponibil într-un design integrat, sub forma unui singur cip. O gamă de 9 tensiuni nominale de curent continuu de la 5 la 24 V acoperă seria 78XX. Nișa de funcționare a LM317 este la tensiuni mai mari (până la 37 V) și mai jos (până la 1,2 V) din acest interval, tensiuni intermediare, regulatoare reglabile.

Ce este LM317

Acesta este un regulator de tensiune liniară, a cărui valoare de ieșire poate fi setată în anumite limite sau reajustată. Acesta este disponibil în mai multe pachete cu trei pini. Gama de tensiune de ieșire a tuturor variantelor este aceeași, dar curentul maxim poate varia.

Principalele caracteristici ale regulatorului de tensiune liniară LM317

Fișele tehnice ale LM317 conțin informații tehnice complete, care pot fi găsite citind fișa tehnică. Următorii sunt parametrii a căror nerespectare este cea mai critică și, dacă sunt utilizați incorect, microcircuitul poate eșua. În primul rând, este curentul maxim de funcționare. Acesta este prezentat în secțiunea anterioară pentru diferite versiuni. Trebuie adăugat că, pentru a obține curentul maxim de 1,5 A, circuitul integrat trebuie montat pe un radiator.

Tensiunea maximă la ieșirea unui regulator bazat pe LM317 poate fi de până la 40V. Dacă acest lucru nu este suficient, selectați un regulator analogic de înaltă tensiune.

Tensiunea minimă de ieșire este de 1,25 V. Puteți obține mai puțin cu acest design de circuit, dar protecția la suprasarcină se va declanșa. Aceasta nu este o opțiune bună - o astfel de protecție ar trebui să funcționeze împotriva depășirii curentului de ieșire, așa cum se întâmplă în cazul altor regulatoare integrate. În practică, prin urmare, nu este posibil să se obțină un regulator care să funcționeze de la zero atunci când se aplică polarizare negativă la pinul Adjust.

Valoarea minimă a tensiunii de intrare nu este specificată în fișa tehnică, dar poate fi determinată din următoarele considerente:

• Tensiunea minimă de ieșire este de 1,25 V;
• căderea minimă de tensiune pentru Uout=37V este de trei volți, este logic să presupunem că pentru ieșirea minimă nu ar trebui să fie mai mică;

Pe baza acestor două ipoteze, trebuie să se aplice cel puțin 3,5 V la intrare pentru a obține valoarea minimă de ieșire. De asemenea, pentru o funcționare stabilă, curentul prin divizor trebuie să fie de cel puțin 5 mA - astfel încât curentul parazitar al pinului ADJ să nu introducă o schimbare semnificativă a tensiunii (în practică, acesta poate fi de până la 0,5 mA).

Aceasta se referă la informațiile din fișele tehnice clasice ale unor producători cunoscuți (Texas Instruments etc.). Noile fișe tehnice ale firmelor din Asia de Sud-Est (Tiger Electronics etc.) specifică acest parametru, dar implicit ca diferență între tensiunea de intrare și tensiunea de ieșire. Ar trebui să fie de cel puțin 3 volți pentru toate tensiunile, ceea ce nu contrazice raționamentul anterior.

Tensiunea maximă de intrare nu trebuie să depășească tensiunea de ieșire proiectată cu mai mult de 40V. Acest lucru trebuie luat în considerare și la proiectarea circuitelor.

Important! Parametrii indicați pot fi utilizați ca referință numai dacă cipul provine de la un producător de renume. Produsele de la producători necunoscuți au tendința de a avea performanțe inferioare

Atribuirea pinilor și principiul de funcționare

A fost menționat faptul că LM317 este un regulator liniar. Aceasta înseamnă că tensiunea de ieșire este stabilizată prin redistribuirea energiei între sarcină și elementul de reglare.

Tranzistorul și sarcina formează un divizor de tensiune de intrare. În cazul în care tensiunea stabilită pe sarcină scade (din cauza modificărilor de curent etc.), tranzistorul se deschide ușor. Dacă aceasta crește, se închide, raportul de divizare se modifică și tensiunea pe sarcină rămâne stabilă. Dezavantajele acestui circuit sunt bine cunoscute:

• este necesar ca tensiunea de intrare să depășească tensiunea de ieșire;
• Tranzistorul de reglare trebuie să disipeze multă energie;
• Eficiența nu poate depăși nici măcar teoretic raportul Uin/Uin.

Dar există avantaje serioase (în raport cu circuitele cu impulsuri):

• microcircuit relativ simplu și ieftin;
• Necesită un număr minim de conducte externe;
• iar principalul avantaj este că tensiunea de ieșire este lipsită de componente parazite de înaltă frecvență (interferența sursei de alimentare este minimă).

Schema de circuit standard a microcircuitului este următoarea:

• tensiunea de intrare este aplicată la pinul de intrare;
• Ieșire - ieșire;
• Ajust - tensiunea de referință, de care depinde tensiunea de ieșire.

Rezistențele R1 și R2 stabilesc tensiunea de ieșire. Acesta se calculează conform formulei:

U out=1,25⋅ (1+R2/R1) +Iadj⋅R2.

Iadj este curentul parazitar al ieșirii de reglare, în funcție de producător, acesta poate fi în intervalul de 5 μA. Practica arată că poate atinge valori cu un ordin de mărime sau două mai mari.

Condensatorul C1 poate avea o capacitate de la sute la câteva mii de microfarade. În cele mai multe cazuri, este condensatorul de ieșire al unui redresor. Acesta trebuie să fie conectat la microcircuit cu o lungime maximă de 7 cm. Dacă această condiție pentru condensatorul redresorului nu poate fi îndeplinită, trebuie conectat un condensator suplimentar de aproximativ 100 µF în imediata vecinătate a terminalului de intrare. Condensatorul C3 nu trebuie să aibă o capacitate mai mare de 100-200 µF din două motive:

• Pentru a evita ca stabilizatorul să intre în modul de auto-oscilație;
• Pentru a evita o supratensiune de curent la încărcare atunci când se aplică sursa de alimentare.

În cel de-al doilea caz, se poate declanșa protecția la suprasarcină.

Trebuie reținut că atunci când curentul trece prin rezistențe, acestea se vor încălzi (acest lucru este posibil și în cazul în care temperatura ambiantă crește). Rezistența lui R1 și R2 se schimbă și nu există nicio garanție că se vor schimba proporțional. Prin urmare, tensiunea de ieșire se poate modifica în cazul încălzirii sau răcirii. În cazul în care acest lucru este critic, se pot utiliza rezistențe cu un coeficient de rezistență la temperatură normalizată. Acestea se disting prin prezența a șase dungi pe carcasă. Dar aceste elemente sunt mai scumpe și mai greu de cumpărat. O altă opțiune este de a utiliza un regulator de tensiune adecvat în locul lui R2.

Ce analogii există

Există circuite similare dezvoltate de alte firme din alte țări. Analogii complete sunt:

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

De asemenea, sunt disponibile stabilizatoare cu caracteristici electrice superioare. Se pot furniza curenți mai mari:

• LM338 - 5A;
• LM138 - 5 A
• LM350 - 3 A.

Dacă este necesară o sursă de tensiune reglată cu o limită superioară de 60V, trebuie utilizate stabilizatoarele LM317HV, LM117HV. Indicele HV înseamnă înaltă tensiune.

Un echivalent intern este KR142EN12, dar este disponibil numai în capsulă TO-220. Acest lucru trebuie luat în considerare la proiectarea plăcilor de circuite imprimate.

Exemple de circuite de comutare a regulatorului LM317

Schemele tipice ale microcircuitului sunt prezentate în fișa tehnică. Aplicația standard - regulator de tensiune fixă - este luată în considerare mai sus.

Dacă se instalează o rezistență variabilă în locul lui R2, tensiunea de ieșire a regulatorului poate fi ajustată prompt. Rețineți că potențiometrul va fi punctul slab al circuitului. Chiar și cu rezistențe variabile de bună calitate, punctul de contact dintre cursor și stratul conductor va avea o anumită instabilitate de conectare. În practică, acest lucru va duce la o instabilitate suplimentară a tensiunii de ieșire.

Pentru protecție, producătorul recomandă să se includă două diode D1 și D2. Prima diodă ar trebui să protejeze împotriva unei situații în care tensiunea de ieșire este mai mare decât tensiunea de intrare. În practică, această situație este foarte rară și poate apărea numai dacă există alte surse de tensiune pe partea de ieșire. Producătorul notează că această diodă protejează, de asemenea, împotriva unui scurtcircuit la intrare - condensatorul C1 ar crea atunci un curent de descărcare de polaritate opusă, ceea ce ar duce la defectarea cipului. Dar în interiorul cipului, în paralel cu această diodă, există un lanț de de stabilizatori și rezistențe, care vor funcționa exact în același mod. Deci, necesitatea acestei diode este îndoielnică. Iar D2 în această situație va proteja intrarea stabilizatorului de curentul condensatorului C2.

Dacă pun un tranzistor în paralel cu R2 tranzistor, poate fi controlată funcționarea AVR-ului. Atunci când se aplică tensiune la baza tranzistorului, acesta se deschide și îl șuntează pe R2. Tensiunea de ieșire este redusă la 1,25V. În acest caz, trebuie avut grijă ca diferența dintre tensiunea de intrare și cea de ieșire să nu depășească 40V.

Efectul dăunător al contactului potențiometrului asupra stabilității tensiunii de ieșire poate fi redus prin conectarea unui condensator în paralel cu rezistența variabilă. În acest caz, dioda de protecție D1 nu intervine.

În cazul în care curentul de ieșire al regulatorului este insuficient, acesta poate fi reîncărcat cu un tranzistor extern.

Un regulator de tensiune poate fi transformat într-un regulator de curent prin încorporarea unui LM317 în acest circuit. Curentul de ieșire se calculează cu ajutorul formulei I=1,25⋅R1. Acest tip de incluziune este adesea utilizat ca driver pentru LED-uri - LED-ul este pornit ca sarcină.

În cele din urmă, o includere neobișnuită a unui regulator liniar - un circuit bazat pe sursă de alimentare cu comutație. Circuitul C3R6 asigură o reacție pozitivă pentru ca oscilațiile să se producă.

Cipul LM317 are un număr semnificativ de puncte slabe. Dar arta proiectării circuitelor este de a folosi punctele forte ale regulatorului pentru a ocoli punctele slabe. Sunt identificate toate dezavantajele cipului și sunt oferite sfaturi despre cum să le neutralizăm. Prin urmare, LM317 este popular printre creatorii de echipamente radio profesionale și de amatori.

Articole conexe: