Sähköpiirien suunnittelussa on usein tarpeen käyttää kapasiteetiltaan pieniä tai keskisuuria jännitteensäätimiä (enintään 1,5 A) tai viitejännitelähteistä. On kätevää, jos tällainen solmu on saatavilla integroituna, yhden sirun muodossa. Sarjaan kuuluu 9 tasavirtajännitteen nimellisarvoja 5-24 V. 78XX. LM317:n toiminta-alue on korkeammat jännitteet (enintään 37 V) ja sen alapuolella (enintään 1,2 V), välijännitteet, säädettävät säätimet.
Sisältö
Mikä on LM317
Tämä on lineaarinen jännitteensäädin, jonka lähtöarvo voidaan asettaa tietyissä rajoissa tai säätää uudelleen. Se on saatavana useissa kolmipinnisissä pakkauksissa. Kaikkien vaihtoehtojen lähtöjännitealue on sama, mutta enimmäisvirta voi vaihdella.
| Nimitys | Suurin virta, A | Tapaus |
|---|---|---|
| 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 |
LM317 lineaarisen jännitteensäätimen pääominaisuudet
LM317:n tietolehdet sisältävät täydelliset tekniset tiedot, jotka löytyvät lukemalla tietolehti. Seuraavassa luetellaan parametrit, joiden noudattamatta jättäminen on kaikkein kriittisintä ja joiden virheellinen käyttö voi johtaa mikropiirin pettämiseen. Ensinnäkin se on suurin toimintavirta. Se on annettu edellisessä jaksossa eri versioiden osalta. On lisättävä, että 1,5 A:n maksimivirran saavuttamiseksi IC on asennettava jäähdytyselementtiin.
LM317-pohjaisen säätimen ulostulon maksimijännite voi olla jopa 40 V. Jos tämä ei riitä, valitse korkeajännitteinen analoginen säädin.
Pienin lähtöjännite on 1,25 V. Tällä piirisuunnittelulla voi saada vähemmän, mutta ylikuormitussuoja laukeaa. Tämä ei ole hyvä vaihtoehto - tällaisen suojan pitäisi toimia lähtövirran yliaaltoja vastaan, kuten muissa integroiduissa säätimissä. Käytännössä ei siis ole mahdollista saada regulaattoria, joka toimii nollasta, kun Adjust-nastaan syötetään negatiivinen bias.
Pienintä tulojännitteen arvoa ei ole määritetty tietolehdessä, mutta se voidaan määrittää seuraavien seikkojen perusteella:
- Pienin lähtöjännite on 1,25 V;
- pienin jännitehäviö Uout=37V on kolme volttia, on loogista olettaa, että pienimmän ulostulon osalta sen ei pitäisi olla pienempi;
Näiden kahden oletuksen perusteella tuloon on syötettävä vähintään 3,5 V, jotta saadaan pienin lähtöarvo. Vakaata toimintaa varten jakajan läpi kulkevan virran on oltava vähintään 5 mA, jotta ADJ-napin loisvirta ei aiheuta merkittävää jännitevaihtelua (käytännössä se voi olla jopa 0,5 mA).
Tässä viitataan tunnettujen valmistajien (Texas Instruments jne.) klassisten tietolehtisten tietoihin. Kaakkois-aasialaisten yritysten (Tiger Electronics jne.) uudemmissa tietolehdissä tämä parametri ilmoitetaan, mutta epäsuorasti tulojännitteen ja lähtöjännitteen erotuksena. Sen pitäisi olla vähintään 3 volttia kaikilla jännitteillä, mikä ei ole ristiriidassa edellisen päättelyn kanssa.
Suurin tulojännite ei saa ylittää suunniteltua lähtöjännitettä yli 40 V:lla. Tämä on otettava huomioon myös piirien suunnittelussa.
Tärkeää! Ilmoitettuja parametreja voidaan käyttää viitteenä vain, jos siru on hyvämaineiselta valmistajalta. Tuntemattomien valmistajien tuotteilla on taipumus alisuorittaa
Nastojen jako ja toimintaperiaate
On mainittu, että LM317 on lineaarinen säädin. Tämä tarkoittaa, että lähtöjännite vakautetaan jakamalla energiaa uudelleen kuorman ja säätöelementin välillä.
Transistori ja kuorma muodostavat tulojännitteen jakaja. Jos kuormaan asetettu jännite pienenee (virran muutosten tms. vuoksi), transistori avautuu hieman. Jos se kasvaa, se sulkeutuu, jakosuhde muuttuu ja kuorman jännite pysyy vakaana. Tämän piirin haitat ovat hyvin tunnettuja:
- on välttämätöntä, että tulojännite ylittää lähtöjännitteen;
- Säätötransistorin on haihdutettava paljon virtaa;
- Hyötysuhde ei voi edes teoriassa ylittää Uin/Uin-suhdetta.
Niillä on kuitenkin vakavia etuja (suhteessa pulssipiireihin):
- suhteellisen yksinkertainen ja edullinen mikropiiri;
- Vaatii vain vähän ulkoisia putkistoja;
- ja tärkein etu on, että lähtöjännitteessä ei ole korkeataajuisia loiskomponentteja (virtalähteen häiriöt ovat minimaaliset).
Mikropiirin vakiokaavio on seuraava:
- tulojännite syötetään Input-napille;
- Lähtö - lähtö;
- Ajust - viitejännite, josta lähtöjännite riippuu.
Vastukset R1 ja R2 asettavat lähtöjännitteen. Se lasketaan kaavalla:
U out=1,25⋅ (1+R2/R1) +Iadj⋅R2.
Iadj on asetuslähdön loisvirta, valmistajan mukaan se voi olla 5 μA:n luokkaa. Käytäntö osoittaa, että se voi saavuttaa arvoja, jotka ovat suuruusluokkaa tai kahta suurempia.
Kondensaattorin C1 kapasiteetti voi olla sadoista useisiin tuhansiin mikrofaradeihin. Useimmissa tapauksissa se on tasasuuntaajan lähtökondensaattori. Se on liitettävä mikropiiriin enintään 7 cm:n pituisena. Jos tätä tasasuuntaajan kondensaattorin ehtoa ei voida täyttää, on tuloliitännän välittömään läheisyyteen kytkettävä noin 100 µF:n lisäkondensaattori. Kondensaattorin C3 kapasitanssi ei saisi olla yli 100-200 µF kahdesta syystä:
- Estää vakauttimen siirtymisen automaattiseen värähtelytilaan;
- Välttääksesi virtapiikin latauksessa, kun virtalähde kytketään.
Jälkimmäisessä tapauksessa ylikuormitussuoja voi laueta.
On muistettava, että kun virta virtaa läpi vastuksetne lämpenevät (tämä on mahdollista myös ympäristön lämpötilan noustessa). R1:n ja R2:n resistanssi muuttuu, eikä ole mitään takeita siitä, että ne muuttuvat samassa suhteessa. Siksi lähtöjännite voi muuttua lämpenemisen tai jäähtymisen myötä. Jos tämä on kriittistä, voidaan käyttää vastuksia, joilla on normalisoitu lämpötilakerroin. Ne voidaan erottaa toisistaan siitä, että kotelossa on kuusi raitaa. Nämä elementit ovat kuitenkin kalliimpia ja vaikeammin hankittavissa. Toinen vaihtoehto on käyttää R2:n sijasta sopivaa jännitteensäädintä.
Mitä analogeja on olemassa
Muissa maissa toimivat yritykset ovat kehittäneet samankaltaisia piirejä. Täydelliset analogit ovat:
- GL317;
- SG317;
- UPC317;
- ECG1900.
Saatavana on myös vakaajia, joilla on paremmat sähköiset ominaisuudet. Suurempia virtoja voidaan toimittaa:
- LM338 - 5A;
- LM138 - 5 A
- LM350 - 3 A.
Jos tarvitaan säännelty jännitelähde, jonka yläraja on 60 V, on käytettävä LM317HV- ja LM117HV-stabilisaattoreita. Indeksi HV tarkoittaa suurjännitettä.
Kotimainen vastine on KR142EN12, mutta se on saatavana vain TO-220-kotelossa. Tämä on otettava huomioon piirilevyjä suunniteltaessa.
Esimerkkejä LM317-säätimen kytkentäpiireistä
Mikropiirin tyypilliset kaaviot on esitetty teknisessä tiedotteessa. Vakiosovellusta - kiinteää jännitteensäädintä - tarkastellaan edellä.
Jos R2:n tilalle asennetaan muuttuva vastus, säätimen lähtöjännitettä voidaan säätää nopeasti. Huomaa, että potentiometri on piirin heikko kohta. Jopa hyvälaatuisissa muuttuvissa vastuksissa liukukappaleen ja johtavan kerroksen välisessä kosketuspisteessä on jonkin verran epävakaata yhteyttä. Käytännössä tämä johtaa lähtöjännitteen epävakauteen.
Suojauksen vuoksi valmistaja suosittelee, että mukana on kaksi diodit D1 ja D2. Ensimmäisen diodin pitäisi suojata tilannetta vastaan, jossa lähtöjännite on suurempi kuin tulojännite. Käytännössä tämä tilanne on hyvin harvinainen, ja se voi esiintyä vain, jos lähtöpuolella on muita jännitelähteitä. Valmistaja huomauttaa, että tämä diodi suojaa myös oikosululta tulossa - kondensaattori C1 loisi tällöin vastakkaisen napaisuuden purkausvirran, joka aiheuttaisi sirun vikaantumisen. Mutta sirun sisällä tämän diodin rinnalla on ketju, jossa on useita vakauttajat ja vastukset, jotka toimivat täsmälleen samalla tavalla. Tämän diodin tarve on siis kyseenalainen. Ja D2 suojaa tässä tilanteessa säätimen tuloa kondensaattorin C2 virralta.
Jos laitan transistorin rinnakkain R2 transistorivoidaan ohjata AVR:n toimintaa. Kun transistorin pohjaan syötetään jännite, se avautuu ja kytkee R2:n. Lähtöjännite pienenee 1,25 V:iin. Tällöin on huolehdittava siitä, että tulojännitteen ja lähtöjännitteen välinen ero ei ylitä 40V.
Potentiometrin kosketuksen haitallista vaikutusta lähtöjännitteen vakauteen voidaan vähentää kytkemällä kondensaattori muuttuvan vastuksen rinnalle. Tässä tapauksessa suojadiodi D1 ei häiritse.
Jos AVR:n lähtövirta on riittämätön, sitä voidaan ladata ulkoisella transistorilla.
Jännitteensäätimestä voidaan tehdä virtasäädin liittämällä LM317 tähän piiriin. Lähtövirta lasketaan kaavalla I=1,25⋅R1. Tällaista sisällyttämistä käytetään usein LEDien ohjaimena - LED kytketään päälle kuormana.
Lopuksi, epätavallinen sisällyttäminen lineaarinen säädin - piiri perustuu kytkentävirtalähde. C3R6-piiri antaa positiivisen takaisinkytkennän värähtelyjen syntymiselle.
LM317-sirulla on useita heikkouksia. Piirisuunnittelun taito on kuitenkin käyttää säätimen vahvuuksia säätimen heikkouksien ohittamiseen. Kaikki sirun haitat yksilöidään ja annetaan neuvoja niiden poistamiseksi. Siksi LM317 on suosittu ammatti- ja amatööriradiolaitteiden valmistajien keskuudessa.
Aiheeseen liittyvät artikkelit:
