Ved konstruktionen af elektriske kredsløb er det ofte nødvendigt at anvende spændingsregulatorer med lille eller mellemstor kapacitet (op til 1,5 A) eller referencespændingskilder. Det er praktisk, hvis et sådant knudepunkt er tilgængeligt i et integreret design i form af en enkelt chip. En række 9 DC-spændingsværdier fra 5 til 24 V dækker serien 78XX. LM317's arbejdsområde er højere spændinger (op til 37 V) og under (op til 1,2 V) i dette område, mellemliggende spændinger, justerbare regulatorer.
Indhold
Hvad er en LM317
Dette er en lineær spændingsregulator, hvis udgangsværdi kan indstilles inden for visse grænser eller justeres. Den fås i flere tre pin-pakker. Udgangsspændingsområdet for alle varianter er det samme, men den maksimale strøm kan variere.
| Betegnelse | Maksimal strøm, A | Sag |
|---|---|---|
| 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 |
De vigtigste egenskaber ved den lineære spændingsregulator LM317
LM317-databladene indeholder alle tekniske oplysninger, som du kan finde ved at læse databladet. Følgende er de parametre, hvis manglende overholdelse er yderst kritisk, og hvis de anvendes forkert, kan mikrokredsløbet fejle. Først og fremmest er det den maksimale driftstrøm. Den er angivet i det foregående afsnit for forskellige versioner. Det skal tilføjes, at for at opnå den maksimale strømstyrke på 1,5 A skal IC'en monteres på en køleplade.
Den maksimale spænding ved udgangen af en LM317-baseret regulator kan være op til 40 V. Hvis dette ikke er tilstrækkeligt, skal du vælge en analog højspændingsregulator.
Den mindste udgangsspænding er 1,25 V. Du kan få mindre med dette kredsløbsdesign, men overbelastningsbeskyttelsen vil udløses. Dette er ikke en god mulighed - en sådan beskyttelse bør fungere mod overskridelse af udgangsstrømmen, som den gør i andre integrerede regulatorer. I praksis er det derfor ikke muligt at få en regulator, der fungerer fra nul, når der påføres negativ spænding på Adjust-stiften.
Den mindste indgangsspændingsværdi er ikke angivet i databladet, men kan bestemmes ud fra følgende betragtninger:
- Den mindste udgangsspænding er 1,25 V;
- det mindste spændingsfald for Uout=37V er tre volt, er det logisk at antage, at det for den mindste udgang ikke bør være mindre;
Baseret på disse to antagelser skal der påføres mindst 3,5 V på indgangen for at opnå den mindste udgangsværdi. For at opnå stabil drift skal strømmen gennem deleren også være mindst 5 mA - således at den parasitære strøm fra ADJ-stiften ikke medfører en betydelig spændingsforskydning (i praksis kan den være op til 0,5 mA).
Dette henviser til oplysninger fra de klassiske datablade fra kendte producenter (Texas Instruments osv.). De nyere datablade fra sydøstasiatiske firmaer (Tiger Electronics osv.) angiver denne parameter, men implicit som en forskel mellem indgangsspænding og udgangsspænding. Den skal være mindst 3 volt for alle spændinger, hvilket ikke er i modstrid med det foregående ræsonnement.
Den maksimale indgangsspænding bør ikke overstige den konstruerede udgangsspænding med mere end 40 V. Dette bør også tages i betragtning, når der udformes kredsløb.
Vigtigt! De angivne parametre kan kun bruges som reference, hvis chippen er fra en anerkendt producent. Produkter fra ukendte producenter har normalt dårligere egenskaber
Pin-belægning og funktionsprincip
Det er blevet nævnt, at LM317 er en lineær regulator. Det betyder, at udgangsspændingen stabiliseres ved at omfordele energien mellem belastningen og reguleringselementet.
Transistoren og belastningen danner en indgangsspændingsdeler. Hvis den spænding, der er indstillet på belastningen, falder (på grund af ændringer i strømmen osv.), åbnes transistoren en smule. Hvis den stiger, lukkes den, delingsforholdet ændres, og spændingen på belastningen forbliver stabil. Ulemperne ved dette kredsløb er velkendte:
- er det nødvendigt, at indgangsspændingen er større end udgangsspændingen;
- Reguleringstransistoren skal afgive en stor mængde strøm;
- Virkningsgraden kan ikke engang teoretisk set overstige Uin/Uin-forholdet.
Men der er store fordele (i forhold til pulskredsløb):
- et relativt enkelt og billigt mikrokredsløb;
- Kræver minimal ekstern rørføring;
- og den største fordel er, at udgangsspændingen er fri for højfrekvente parasitære komponenter (interferens fra strømforsyningen er minimal).
Standardkredsløbsdiagrammet for mikrokredsløbet er som følger:
- inputspænding påføres inputpinden;
- Output - output;
- Ajust - referencespænding, som udgangsspændingen afhænger af.
Modstanderne R1 og R2 indstiller udgangsspændingen. Den beregnes efter formlen:
U out=1,25⋅ (1+R2/R1) +Iadj⋅R2.
Iadj er den parasitære strøm i indstillingsudgangen, som ifølge producenten kan være på omkring 5 μA. I praksis viser det sig, at den kan nå op på værdier, der er en eller to størrelsesordener højere.
Kondensator C1 kan have en kapacitet på flere hundrede til flere tusinde mikrofarads. I de fleste tilfælde er det udgangskondensatoren i en ensretter. Den skal være forbundet til mikrokredsløbet med en maksimal længde på 7 cm. Hvis denne betingelse for ensretterkondensatoren ikke kan opfyldes, skal der tilsluttes en ekstra kondensator på ca. 100 µF i umiddelbar nærhed af indgangsklemmen. Kondensator C3 bør ikke have en kapacitet på mere end 100-200 µF af to grunde:
- For at undgå, at stabilisatoren går i auto-oscillationstilstand;
- For at undgå en strømstød på opladningen, når strømforsyningen påføres.
I det andet tilfælde kan overbelastningsbeskyttelsen blive udløst.
Det skal erindres, at når strømmen løber gennem modstandebliver de varme (dette er også muligt, hvis den omgivende temperatur stiger). Modstanden for R1 og R2 ændres, og der er ingen garanti for, at de ændrer sig proportionalt. Derfor kan udgangsspændingen ændre sig ved opvarmning eller afkøling. Hvis dette er kritisk, kan der anvendes modstande med en normaliseret temperaturkoefficient for modstanden. De kan skelnes ved, at der er seks striber på huset. Men disse elementer er dyrere og vanskeligere at købe. En anden mulighed er at bruge en passende spændingsregulator i stedet for R2.
Hvilke analogier findes der?
Der findes lignende kredsløb udviklet af andre firmaer i andre lande. De fuldstændige analoger er:
- GL317;
- SG317;
- UPC317;
- EKG1900.
Der fås også stabilisatorer med højere elektriske egenskaber. Der kan leveres højere strømme:
- LM338 - 5A;
- LM138 - 5 A
- LM350 - 3 A.
Hvis der kræves en reguleret spændingskilde med en øvre grænse på 60 V, skal der anvendes LM317HV- og LM117HV-stabilisatorer. Indekset HV står for højspænding.
En tilsvarende indenlandsk komponent er KR142EN12, men den fås kun i TO-220-pakning. Dette bør tages i betragtning, når der udformes printplader.
Eksempler på LM317-regulator-koblingskredsløb
Typiske skemaer for mikrokredsløbet er angivet i databladet. Standardanvendelsen - fast spændingsregulator - er beskrevet ovenfor.
Hvis der installeres en variabel modstand i stedet for R2, kan regulatorens udgangsspænding justeres hurtigt. Bemærk, at potentiometeret vil være det svage punkt i kredsløbet. Selv med variable modstande af god kvalitet vil kontaktpunktet mellem skyderen og det ledende lag have en vis ustabilitet i forbindelsen. I praksis vil dette resultere i yderligere ustabilitet i udgangsspændingen.
Til beskyttelse anbefaler producenten, at der medtages to dioder D1 og D2. Den første diode skal beskytte mod en situation, hvor udgangsspændingen er højere end indgangsspændingen. I praksis er denne situation meget sjælden og kan kun opstå, hvis der er andre spændingskilder på udgangssiden. Producenten bemærker, at denne diode også beskytter mod en kortslutning ved indgangen - kondensator C1 ville så skabe en udladningsstrøm af modsat polaritet, hvilket ville medføre, at chippen ville gå i stykker. Men inde i chippen er der parallelt med denne diode en kæde af af stabilisatorer og modstande, som fungerer på nøjagtig samme måde. Så behovet for denne diode er tvivlsomt. Og D2 vil i denne situation beskytte stabilisatorens indgang mod strømmen fra kondensator C2.
Hvis jeg sætter en transistor parallelt med R2 transistorkan AVR'ens drift styres. Når der påføres spænding på transistorens base, åbnes den og shunter R2. Udgangsspændingen reduceres til 1,25 V. Her skal man være opmærksom på, at forskellen mellem indgangsspændingen og udgangsspændingen ikke overstiger 40 V.
Potentiometerkontaktens skadelige virkning på udgangsspændingens stabilitet kan reduceres ved at tilslutte en kondensator parallelt med den variable modstand. I dette tilfælde griber beskyttelsesdioden D1 ikke ind.
Hvis AVR'ens udgangsstrøm er utilstrækkelig, kan den genoplades med en ekstern transistor.
En spændingsregulator kan omdannes til en strømregulator ved at indbygge en LM317 i dette kredsløb. Udgangsstrømmen beregnes ved hjælp af formlen I=1,25⋅R1. Denne type inklusion bruges ofte som driver til LED'er - LED'en tændes som en belastning.
Endelig er der en usædvanlig medtagelse af en lineær regulator - et kredsløb baseret på koblingsstrømforsyning. C3R6-kredsløbet giver positiv feedback, så svingningerne kan opstå.
LM317-chippen har et betydeligt antal svagheder. Men kunsten i kredsløbsdesign er at udnytte regulatorens styrker til at omgå svaghederne. Alle ulemperne ved chippen identificeres, og der gives råd om, hvordan man kan neutralisere dem. LM317 er derfor populær blandt udviklere af professionelt udstyr og amatørradioudstyr.
Relaterede artikler:
