Расчет резистора для lm317. Интегральный стабилизатор напряжения LM317. Описание и применение

Расчет резистора для lm317. Интегральный стабилизатор напряжения LM317. Описание и применение

Бытует мнение, что важным параметром в питании светодиодов является стабильное напряжение. Однако это не так. Для светодиодов более важен стабильный ток, именно поэтому светоизлучающие диоды называют токовыми приборами. Очень простой, дешёвый, но в то же время надежный и мощный стабилизатор тока может быть построен на базе интегральной микросхемы (ИМ) lm317.

Транзистор монтируется в последовательном режиме. Это означает, что напряжение, приложенное к его основанию, будет «реплицироваться» на его передатчик с потерей напряжения порядка 0, 6 В, что соответствует напряжению соединения базового эмиттера, когда проходит транзистор.

Трудно сделать проще, не так ли? Но давайте смягчим наш энтузиазм. Таким образом, этот монтаж может вызвать проблемы с работой. Этот тип компонентов иногда имеет тенденцию не удерживаться должным образом и создавать чрезвычайно высокочастотные колебания, которые чрезвычайно вредны. К счастью, легко ограничить риск этого, просто добавив конденсатор порядка 100 нФ между входом и землей, с одной стороны, и между выходом и землей, с другой стороны Однако одним из условий является то, что эти два конденсатора расположены как можно ближе к самому регулятору.

Краткое описание lm317

Интегральная микросхема lm317 – это регулируемый стабилизатор, специально разработанный для реализации схем источников питания со стабильным выходным напряжением или током. Микросхема позволяет питать устройства током до 1,5 ампер в диапазоне напряжений от 1,2 до 37 вольт. Имеет встроенную защиту от перегрузки и короткого замыкания.

Улучшение экономичного питания для торговли

Электроника - это дисциплина, которая ежедневно затрагивает несколько полезных устройств. Выбор активных компонентов должен быть измерен. Производительность устройства зависит, помимо прочего, от качества регулятора напряжения. Известные бренды всегда надежны, чтобы предлагать серии электронных органов.

Один контроллер для каждого устройства

Регулятор напряжения может быть положительным, отрицательным или регулируемым. Выбор зависит от предполагаемого использования этого типа компонента. Он также может быть переключающим регулятором, позволяющим отводить ток от одной части схемы к другой. Положительный стабилизатор напряжения может поддерживать большую или меньшую мощность тока. В случае регулируемого регулятора напряжения диапазон регулирования определяется производителем. Ссылаясь на описание продукта или листок упаковки, легко определить пределы мощности, которые не должны превышаться.

Аналог российского производства - КР142ЕН12А.

Основные характеристики:

  • диапазон значений регулируемого выходного напряжения - от 1,2 до 37 В;
  • максимальный показатель токовой нагрузки - до 1,5 А;
  • максимальное допустимое входное напряжение – 40В;
  • присутствует встроенная защита от перегрева, перегрузки и возможного короткого замыкания;
  • показатель возможной погрешности стабилизации - примерно 0,1%.

Выпускается lm317 в монолитном корпусе нескольких вариантов. Самой распространённой является ИМ в корпусе TO-220 с дополнительным индексом t в маркировке (lm317t).

Электрики и электротехники легко найдут регуляторы, которые подходят для того типа деятельности, которую они проводят среди серий, доступных в Интернете. Каждый преобразователь напряжения предназначен для определенной цели. Преобразователь напряжения преобразует электрическую энергию от одной частоты к другой. Таким образом, производительность устройства оптимизирована и адаптирована к типу используемого тока.

Широкий спектр источников питания

У каждого силового модуля есть свои сильные стороны. Ссылка на напряжение может быть фиксированной или регулируемой. Эта швейцарская компания известна качеством электронных продуктов, которые она производит более 30 лет. Опыт этого производителя варьируется от проектирования до производства благодаря разработке этих различных типов преобразователей напряжения. Диапазоны продуктов сильно варьируются. Некоторые модули работают на малой мощности, другие требуют большей мощности.

LM317 имеет три вывода:

  1. ADJUST. Вывод для задания (регулировки) выходного напряжения. В режиме стабилизации тока соединяется с плюсом выходного контакта.
  2. OUTPUT. Вывод с низким внутренним сопротивлением для формирования выходного напряжения.
  3. INPUT. Вывод для подачи напряжения питания.

Схема

Простейшая схема стабилизатора тока (драйвера) состоит всего из двух компонентов: ИМ lm317t и резистора. На вход ИМ подается напряжение источника питания, управляющий контакт соединяется с выходным через резистор (R), а выходной контакт микросхемы подключается к аноду светодиода.

Сопротивление резистора рассчитывают по формуле:
R=1,25/I 0 (1), где I 0 – выходной ток стабилизатора, значение которого регламентируется паспортными данными на LM317 и должно быть в диапазоне 0,01-1,5 А. Отсюда следует, что сопротивление резистора может быть в диапазоне 0,8-120 Ом. Мощность, рассеиваемая на резисторе, рассчитывается по формуле:
P R =I 0 2 ×R (2).

Таким образом, преобразователь напряжения может использоваться в крупных отраслях промышленности или в небольших районах. Регулятор напряжения представляет собой интегральную схему. Его роль - это источник напряжения. А именно, он должен обеспечивать постоянное напряжение для любого выходного тока или любой нагрузки. Конечно, это верно только для идеального регулятора.

Они позволяют быстро разрабатывать доступные источники питания. Поскольку эти компоненты очень часто используются в электронной промышленности, их цена довольно низкая. Выходное напряжение может быть фиксированным или регулируемым. Он может быть как положительным, так и отрицательным.

Полученные расчетные данные для резистора округляют в большую сторону, согласно номинальному ряду.

Постоянные резисторы производятся с небольшим разбросом значения сопротивления, поэтому получить нужное значение выходного тока не всегда возможно. Для этой цели в схему устанавливается дополнительный подстроечный резистор соответствующей мощности. Это немного увеличивает цену сборки стабилизатора, но гарантирует получение необходимого тока для питания светодиода. При стабилизации выходного тока более 0,3 ампер, на микросхеме выделяется много тепла, поэтому ее необходимо снабдить радиатором.


Эксплуатировать LM317 на токе близком к предельному (1-1,5 А) нежелательно. Во-первых, потребуется радиатор больших размеров, чтобы рассеивать выделяемое тепло ИМ. Во-вторых, работа на максимально допустимом токе ускорит выход из строя микросхемы.

Вот диаграмма внутреннего состава регулятора напряжения. Источник тока позволяет смещать ступенчатый «транзисторный балласт» благодаря напряжению, поступающему от компаратора. Присутствие этой встречной реакции внутри компонента часто игнорируется. И некоторые колебания становятся непостижимыми. Не ожидается, что регулятор напряжения, целью которого является обеспечение постоянного напряжения, может колебаться.

Изучим этот цикл обратной связи. Напомним, что эта диаграмма Боде позволяет визуализировать усиление и фазу цикла в зависимости от частоты. Здесь частота помещается на ось абсцисс, используя логарифмический масштаб. Полюс - это точка на графике, где кривая усиления изменяется на -20 дБ за десятилетие. Один полюс добавляет -90 ° к фазе. Нуль - это точка на диаграмме, где кривая усиления изменяется на 20 дБ за десятилетие. Ноль добавляет смещение на 90 ° к фазе. Эти два понятия являются аддитивными: полюс, за которым следует ноль, даст коэффициент усиления 0 дБ за десятилетие.

Интегральный, регулируемый LM317 как никогда подходит для проектирования несложных регулируемых источников и , для электронной аппаратуры, с различными выходными характеристиками, как с регулируемым выходным напряжением, так и с заданным напряжением и током нагрузки.

Для облегчения расчета необходимых выходных параметров существует специализированный LM317 калькулятор, скачать который можно по ссылке в конце статьи вместе с datasheet LM317.

По определению запас по фазе задается на частоте, где коэффициент усиления равен 0 дБ. Эта частота также называется полосой пропускания. Поля фазы определяют, является ли цикл устойчивым или неустойчивым. Поля фазы составляют приблизительно 70 °, что очень стабильно.

Они являются регуляторами, напряжение в которых между входом и выходом очень низкое. Они очень практичны, когда напряжение, которое должно быть подано, близко к общему напряжению. Разница с обычными контроллерами находится на уровне транзистора «Балласт». В обычных контроллерах этот блок состоит из установленных в Дарлингтоне транзисторов.

Технические характеристики стабилизатора 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%.

Назначение выводов микросхемы:


Внутренняя эмиттерная структура имеет больший выходной импеданс, чем для обычных контроллеров. Это приводит к дополнительному полюсу в зависимости от импеданса нагрузки. Мы также видим, что запас фазы очень низок. Этот регулятор нестабилен, он колеблется. Конечно, есть способ борьбы с этим явлением. Он состоит из вставки нуля в диаграмму Боде. Это эквивалентно вставке последовательного резистора с выходным конденсатором.

Тогда частота полученного нуля будет равна. Обратите внимание, что на предыдущем рисунке появляется нуль вокруг 15 кГц. Маржа фазы увеличивается на частоте, где коэффициент усиления равен 0 дБ. Мы стабилизировали наш регулятор. Поэтому существует два предела сопротивления, которые определяют диапазон работы. Эти значения приведены в описаниях производителя регулятора в этой форме.




В этом случае необходимо добавить резистор последовательно с конденсатором. Мы не будем заходить слишком далеко в описание этих регуляторов. Этап «балласт» состоит только из 2-х транзисторов, который размещает его на полпути между двумя описанными нами структурами. Их отвратительное напряжение определяется.

Некоторые из них имеют термическую защиту: когда температура корпуса становится слишком высокой, выходной ток уменьшается для защиты компонента. Существуют также защиты от коротких замыканий. Для этой цели на линии вставлен последовательный резистор, до транзистора «балласт». Величина проходящего через него тока измеряется напряжением на его клеммах. Помимо предела, зафиксированного на компараторе, поляризация транзистора «балласта» непосредственно осуществляется источником тока. Выходное напряжение затем сжимается.

Онлайн калькулятор LM317

Ниже представлен онлайн калькулятор для расчета стабилизатора напряжения на основе LM317. В первом случае, на основе необходимого выходного напряжения и сопротивления резистора R1, производится расчет резистора R2. Во втором случае, зная сопротивления обоих резисторов (R1 и R2), можно вычислить напряжение на выходе стабилизатора.

Эта защита имеет ненулевое время реакции. Для быстрых и больших текущих вызовов время запуска защиты может быть недостаточным. Здесь мы можем использовать источники питания с переменным напряжением, то есть источники питания, где вы можете изменить значение выходного напряжения, просто воздействуя на селектор или потенциометр.

Формулы, связывающие выходное напряжение со значением сопротивления. Если мы хотим получить выход 9 В на выходе. Выше мы видим упрощенную схему, используя 4 резистора или ряд резисторов, чтобы получить 4 разных напряжения на выходе, которые могут быть разделены с помощью 4-позиционного селектора.

Калькулятор для расчета стабилизатора тока на LM317 смотрите .

Примеры применения стабилизатора LM317 (схемы включения)

Стабилизатор тока

Данный стабилизатор тока можно применить в схемах различных зарядных устройств для аккумуляторных батарей или регулируемых источников питания. Стандартная схема зарядного устройства приведена ниже.

Это решение наиболее часто используется, поскольку оно позволяет нам линейно регулировать выходное напряжение и, следовательно, иметь возможность выводить любое значение напряжения, конечно, между минимальным и максимальным пределами самой схемы. Только новый, если можно так выразиться, заключается в том, что он будет использовать измеритель вольтметра на выходе источника питания для считывания значения напряжения.

Этот максимальный предел задается используемым потенциометром, теоретически можно также использовать более высокий потенциометр и, следовательно, получать более высокий выход максимального напряжения. Схема, предложенная таким образом, уже будет функционировать и использоваться, но мы все равно можем ее улучшить. Особое внимание заслуживает теплоотвод, а точнее проблема удаления тепла. Одним из дефектов линейных регуляторов является то, что избыточное напряжение должно рассеиваться в тепло.



top