Lors de la conception de circuits électriques, il est souvent nécessaire d'utiliser des régulateurs de tension de petite ou moyenne capacité (jusqu'à 1,5 A) ou des sources de tension de référence. Il est pratique qu'un tel nœud soit disponible dans une conception intégrée, sous la forme d'une puce unique. Une gamme de 9 tensions continues de 5 à 24 V couvre la série. 78XX. Le créneau de fonctionnement du LM317 est celui des tensions plus élevées (jusqu'à 37 V) et en dessous (jusqu'à 1,2 V) de cette gamme, des tensions intermédiaires, des régulateurs ajustables.
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Qu'est-ce que le LM317
Il s'agit d'un régulateur de tension linéaire, dont la valeur de sortie peut être fixée dans certaines limites ou réajustée. Il est disponible en plusieurs boîtiers à trois broches. La plage de tension de sortie de toutes les variantes est la même, mais le courant maximal peut varier.
| Désignation | Courant maximal, A | Cas |
|---|---|---|
| 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 |
Principales caractéristiques du régulateur de tension linéaire LM317
Les fiches techniques de la LM317 contiennent des informations techniques complètes, qui peuvent être trouvées en lisant la fiche technique. Les paramètres suivants sont ceux dont le non-respect est le plus critique et qui, s'ils sont utilisés de manière incorrecte, peuvent entraîner une défaillance du microcircuit. Tout d'abord, il s'agit du courant de fonctionnement maximal. Elle est donnée dans la section précédente pour différentes versions. Il faut ajouter que pour obtenir le courant maximal de 1,5 A, le CI doit être monté sur un dissipateur thermique.
La tension maximale à la sortie d'un régulateur basé sur le LM317 peut être aussi basse que 40V. Si cela ne suffit pas, choisissez un régulateur analogique à haute tension.
La tension de sortie minimale est de 1,25 V. Vous pouvez obtenir moins avec cette conception de circuit, mais la protection contre les surcharges se déclenchera. Ce n'est pas une bonne option - une telle protection devrait fonctionner contre le dépassement du courant de sortie, comme c'est le cas dans d'autres régulateurs intégrés. En pratique, il n'est donc pas possible d'obtenir un régulateur qui fonctionne à partir de zéro lorsqu'une polarisation négative est appliquée à la broche Adjust.
La valeur minimale de la tension d'entrée n'est pas spécifiée dans la fiche technique, mais peut être déterminée à partir des considérations suivantes :
- La tension de sortie minimale est de 1,25 V ;
- la chute de tension minimale pour Uout=37V est de trois volts, il est logique de supposer que pour la sortie minimale, elle ne devrait pas être inférieure ;
Sur la base de ces deux hypothèses, au moins 3,5 V doivent être appliqués à l'entrée pour obtenir la valeur de sortie minimale. De même, pour un fonctionnement stable, le courant traversant le diviseur doit être d'au moins 5 mA - de sorte que le courant parasite de la broche ADJ n'introduise pas un décalage de tension significatif (en pratique, il peut atteindre 0,5 mA).
Il s'agit d'informations provenant des fiches techniques classiques de fabricants connus (Texas Instruments, etc.). Les fiches techniques les plus récentes des sociétés d'Asie du Sud-Est (Tiger Electronics, etc.) spécifient ce paramètre, mais implicitement comme une différence entre la tension d'entrée et la tension de sortie. Elle devrait être d'au moins 3 volts pour toutes les tensions, ce qui ne contredit pas le raisonnement précédent.
La tension d'entrée maximale ne doit pas dépasser de plus de 40 V la tension de sortie prévue. Il faut également en tenir compte lors de la conception des circuits.
Important ! Les paramètres indiqués ne peuvent être utilisés comme référence que si la puce provient d'un fabricant réputé. Les produits de fabricants inconnus présentent généralement des caractéristiques inférieures.
Affectation des broches et principe de fonctionnement
Il a été mentionné que le LM317 est un régulateur linéaire. Cela signifie que la tension de sortie est stabilisée par la redistribution de l'énergie entre la charge et l'élément régulateur.
Le transistor et la charge forment un diviseur de tension d'entrée. Si la tension fixée sur la charge diminue (en raison de variations du courant, etc.), le transistor s'ouvre légèrement. Si elle augmente, elle se ferme, le rapport de division change et la tension sur la charge reste stable. Les inconvénients de ce circuit sont bien connus :
- il est nécessaire que la tension d'entrée soit supérieure à la tension de sortie ;
- Le transistor de régulation doit dissiper beaucoup d'énergie ;
- Le rendement ne peut même pas théoriquement dépasser le rapport Uin/Uin.
Mais il y a de sérieux avantages (par rapport aux circuits à impulsions) :
- microcircuit relativement simple et peu coûteux ;
- Nécessite un minimum de tuyauterie externe ;
- et le principal avantage est que la tension de sortie est exempte de composants parasites à haute fréquence (les interférences de l'alimentation électrique sont minimes).
Le schéma standard du microcircuit est le suivant :
- est appliquée à la broche Input ;
- Sortie - sortie ;
- Ajust - tension de référence, dont dépend la tension de sortie.
Les résistances R1 et R2 règlent la tension de sortie. Il est calculé selon la formule :
U out=1,25⋅ (1+R2/R1) +Iadj⋅R2.
Iadj est le courant parasite de la sortie de réglage, selon le fabricant il peut être de l'ordre de 5 μA. La pratique montre qu'elle peut atteindre des valeurs supérieures d'un ou deux ordres de grandeur.
Le condensateur C1 peut avoir une capacité de quelques centaines à plusieurs milliers de microfarads. Dans la plupart des cas, il s'agit du condensateur de sortie d'un redresseur. Il doit être connecté au microcircuit avec une longueur maximale de 7 cm. Si cette condition pour le condensateur du redresseur ne peut être respectée, un condensateur supplémentaire d'environ 100 µF doit être connecté à proximité immédiate de la borne d'entrée. Le condensateur C3 ne doit pas avoir une capacité supérieure à 100-200 µF pour deux raisons :
- Pour éviter que le stabilisateur ne passe en mode auto-oscillation ;
- Pour éviter une surcharge de courant sur la charge lorsque l'alimentation est appliquée.
Dans le second cas, la protection contre la surcharge peut être déclenchée.
Il faut se rappeler que lorsque le courant circule dans les résistancesils se réchauffent (cela est également possible si la température ambiante augmente). La résistance de R1 et R2 change, et il n'y a aucune garantie qu'elle change proportionnellement. Par conséquent, la tension de sortie peut changer avec le réchauffement ou le refroidissement. Si cela est critique, on peut utiliser des résistances dont le coefficient de température de résistance est normalisé. Ils se distinguent par la présence de six bandes sur le boîtier. Mais ces éléments sont plus chers et plus difficiles à acheter. Une autre option consiste à utiliser un régulateur de tension approprié à la place de R2.
Quels analogues existent
Il existe des circuits similaires développés par d'autres entreprises dans d'autres pays. Les analogues complets sont :
- GL317 ;
- SG317 ;
- UPC317 ;
- ECG1900.
Des stabilisateurs aux caractéristiques électriques plus élevées sont également disponibles. Des courants plus élevés peuvent être délivrés :
- LM338 - 5A ;
- LM138 - 5 A
- LM350 - 3 A.
Si une source de tension régulée avec une limite supérieure de 60V est nécessaire, les stabilisateurs LM317HV, LM117HV doivent être utilisés. L'indice HV signifie "haute tension".
Un équivalent national est le KR142EN12, mais il n'existe que dans le boîtier TO-220. Il faut en tenir compte lors de la conception des cartes de circuits imprimés.
Exemples de circuits de commutation de régulateurs LM317
Des schémas typiques du microcircuit sont donnés dans la fiche technique. L'application standard - régulateur de tension fixe - est considérée ci-dessus.
Si une résistance variable est installée à la place de R2, la tension de sortie du régulateur peut être ajustée rapidement. Notez que le potentiomètre sera le point faible du circuit. Même avec des résistances variables de bonne qualité, le point de contact entre le curseur et la couche conductrice présentera une certaine instabilité de connexion. En pratique, cela entraînera une instabilité supplémentaire de la tension de sortie.
Pour la protection, le fabricant recommande d'inclure deux diodes D1 et D2. La première diode doit protéger contre une situation où la tension de sortie est supérieure à la tension d'entrée. En pratique, cette situation est très rare et ne peut se produire que s'il existe d'autres sources de tension du côté de la sortie. Le fabricant note que cette diode protège également contre un court-circuit à l'entrée - le condensateur C1 créerait alors un courant de décharge de polarité opposée, ce qui provoquerait la défaillance de la puce. Mais à l'intérieur de la puce, en parallèle à cette diode, il y a une chaîne de de stabilisateurs et des résistances, qui fonctionneront exactement de la même manière. La nécessité de cette diode est donc discutable. Et D2 dans cette situation protégera l'entrée du stabilisateur du courant du condensateur C2.
Si je mets un transistor en parallèle R2 transistorle fonctionnement de l'AVR peut être contrôlé. Lorsqu'une tension est appliquée à la base du transistor, celui-ci s'ouvre et shunte R2. La tension de sortie est réduite à 1,25V. Il faut ici veiller à ce que la différence entre la tension d'entrée et la tension de sortie ne dépasse pas 40V.
L'effet néfaste du contact du potentiomètre sur la stabilité de la tension de sortie peut être réduit en connectant un condensateur en parallèle à la résistance variable. Dans ce cas, la diode de protection D1 n'intervient pas.
Si le courant de sortie du régulateur est insuffisant, il peut être rechargé avec un transistor externe.
Un régulateur de tension peut être transformé en régulateur de courant en incorporant un LM317 dans ce circuit. Le courant de sortie est calculé à l'aide de la formule I=1.25⋅R1. Ce type d'inclusion est souvent utilisé comme pilote pour les LED - la LED est allumée comme une charge.
Enfin, une inclusion inhabituelle d'un régulateur linéaire - un circuit basé sur alimentation à découpage. Le circuit C3R6 fournit une rétroaction positive pour que les oscillations se produisent.
La puce LM317 présente un nombre important de faiblesses. Mais l'art de la conception de circuits consiste à utiliser les points forts du régulateur pour contourner ses points faibles. Tous les inconvénients de la puce sont identifiés, et des conseils sont donnés pour les neutraliser. C'est pourquoi le LM317 est populaire auprès des créateurs d'équipements radio professionnels et amateurs.
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