Beskrivning av egenskaper, stifttilldelning och exempelkretsar för LM317 linjär spänningsregulator

Vid konstruktion av elektriska kretsar är det ofta nödvändigt att använda spänningsregulatorer med liten eller medelstor kapacitet (upp till 1,5 A) eller referensspänningskällor. Det är praktiskt om en sådan nod finns tillgänglig i en integrerad konstruktion, i form av ett enda chip. Ett utbud av 9 DC-spänningsnivåer från 5 till 24 V täcker serien. 78XX. LM317:s arbetsområde är högre spänningar (upp till 37 V) och nedanför (upp till 1,2 V) inom detta område, mellanspänningar, justerbara regulatorer.

Vad är LM317?

Detta är en linjär spänningsregulator vars utgångsvärde kan ställas in inom vissa gränser eller justeras. Den finns i flera tre stiftpaket. Utgångsspänningsområdet för alla varianter är detsamma, men den maximala strömmen kan variera.

Huvudsakliga egenskaper hos den linjära spänningsregulatorn LM317

LM317:s datablad innehåller fullständig teknisk information, som du hittar genom att läsa databladet. Följande är de parametrar som är mest kritiska om de inte följs, och om de används felaktigt kan mikrokretsen misslyckas. Först och främst är det den maximala driftströmmen. Den anges i föregående avsnitt för olika versioner. Det bör tilläggas att IC:n måste monteras på en kylfläns för att uppnå den maximala strömmen på 1,5 A.

Den maximala spänningen vid utgången av en LM317-baserad regulator kan vara så låg som 40 V. Om detta inte är tillräckligt, välj en analog högspänningsregulator.

Den minsta utgångsspänningen är 1,25 V. Du kan få mindre med denna kretsdesign, men överbelastningsskyddet kommer att utlösas. Detta är inte ett bra alternativ - ett sådant skydd bör fungera mot överskridande av utgångsströmmen, som det gör i andra integrerade regulatorer. I praktiken är det därför inte möjligt att få en regulator som fungerar från noll när en negativ spänning läggs på Adjust-stiftet.

Det minsta värdet för ingångsspänningen anges inte i databladet, men kan bestämmas utifrån följande överväganden:

• Den minsta utgångsspänningen är 1,25 V;
• Det minsta spänningsfallet för Uout=37V är tre volt, och det är logiskt att anta att det inte bör vara mindre för den minsta utgången;

Baserat på dessa två antaganden måste minst 3,5 V appliceras på ingången för att få det minsta utdatavärdet. För stabil drift måste också strömmen genom delaren vara minst 5 mA - så att ADJ-stiftets parasitström inte medför en betydande spänningsförskjutning (i praktiken kan den vara upp till 0,5 mA).

Detta avser information från klassiska datablad från välkända tillverkare (Texas Instruments etc.). De nyare databladen från sydostasiatiska företag (Tiger Electronics etc.) anger denna parameter, men implicit som en skillnad mellan ingångsspänning och utgångsspänning. Det bör vara minst 3 volt för alla spänningar, vilket inte strider mot det tidigare resonemanget.

Den maximala ingångsspänningen bör inte överstiga den konstruerade utgångsspänningen med mer än 40 V. Detta bör också beaktas när man utformar kretsar.

Viktigt! De angivna parametrarna kan endast användas som referens om chipet kommer från en välrenommerad tillverkare. Produkter från okända tillverkare tenderar att prestera sämre.

Pinbeläggning och funktionsprincip

Det har nämnts att LM317 är en linjär regulator. Detta innebär att utgångsspänningen stabiliseras genom omfördelning av energi mellan lasten och reglerelementet.

Transistorn och belastningen bildar en Delare för ingångsspänning.. Om den spänning som ställs in på lasten minskar (på grund av förändringar i strömmen etc.) öppnas transistorn något. Om den ökar stängs den, delningsförhållandet ändras och spänningen på lasten förblir stabil. Nackdelarna med denna krets är välkända:

• är det nödvändigt att ingångsspänningen överstiger utgångsspänningen;
• Reglertransistorn måste avleda mycket ström;
• Verkningsgraden kan inte ens teoretiskt överstiga Uin/Uin-förhållandet.

Men det finns stora fördelar (i förhållande till pulskretsar):

• en relativt enkel och billig mikrokrets;
• Kräver minimalt med externa rörledningar;
• och den största fördelen är att utgångsspänningen är fri från högfrekventa parasitära komponenter (störningar i strömförsörjningen är minimala).

Standardkretsschemat för mikrokretsen är följande:

• Ingångsspänning läggs på ingångsstiftet;
• Output - output;
• Ajust - referensspänning som utgångsspänningen beror på.

Resistorerna R1 och R2 ställer in utgångsspänningen. Den beräknas enligt följande formel:

U out=1,25⋅ (1+R2/R1) +Iadj⋅R2.

Iadj är den parasitära strömmen i inställningsutgången, enligt tillverkaren kan den vara i storleksordningen 5 μA. Praktiken visar att den kan nå värden som är en eller två storleksordningar högre.

Kondensator C1 kan ha en kapacitet på hundratals till flera tusen mikrofarader. I de flesta fall är det utgångskondensatorn i en likriktare. Den måste anslutas till mikrokretsen med en längd på högst 7 cm. Om detta villkor för likriktarkondensatorn inte kan uppfyllas måste en extra kondensator på cirka 100 µF anslutas i omedelbar närhet av ingångsterminalen. Kondensator C3 bör inte ha en kapacitet på mer än 100-200 µF av två skäl:

• För att undvika att stabilisatorn går in i automatiskt oscillationsläge;
• För att undvika en strömstöt på laddningen när strömförsörjningen sätts på.

I det andra fallet kan överbelastningsskyddet utlösas.

Man bör komma ihåg att när strömmen flyter genom motståndDe kommer att bli varma (detta är också möjligt om omgivningstemperaturen stiger). Motståndet för R1 och R2 ändras, och det finns ingen garanti för att de ändras proportionellt. Därför kan utgångsspänningen förändras vid uppvärmning eller kylning. Om detta är kritiskt kan motstånd med en normaliserad temperaturkoefficient användas. De kan särskiljas genom att de har sex ränder på huset. Men dessa element är dyrare och svårare att köpa. Ett annat alternativ är att använda en lämplig spänningsregulator i stället för R2.

Vilka motsvarigheter finns det?

Det finns liknande kretsar som utvecklats av andra företag i andra länder. Fullständiga analoger är:

• GL317;
• SG317;
• UPC317;
• E-GG1900.

Stabilisatorer med högre elektriska egenskaper finns också tillgängliga. Högre strömmar kan levereras:

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

Om en reglerad spänningskälla med en övre gräns på 60 V krävs måste stabilisatorerna LM317HV och LM117HV användas. Indexet HV står för högspänning.

En inhemsk motsvarighet är KR142EN12, men den finns bara i TO-220-paketet. Detta bör beaktas vid utformning av kretskort.

Exempel på LM317-regulatorns kopplingskretsar

Typiska mönster för mikrokretsen finns i databladet. Standardtillämpningen - fast spänningsregulator - beskrivs ovan.

Om ett variabelt motstånd installeras i stället för R2 kan regulatorns utgångsspänning justeras snabbt. Observera att potentiometern är den svaga punkten i kretsen. Även med variabla motstånd av god kvalitet kommer kontaktpunkten mellan glidaren och det ledande skiktet att ha en viss instabilitet i anslutningen. I praktiken kommer detta att leda till ytterligare instabilitet i utgångsspänningen.

Tillverkaren rekommenderar att man för att skydda sig själv har två dioder D1 och D2. Den första dioden ska skydda mot en situation där utgångsspänningen är högre än ingångsspänningen. I praktiken är denna situation mycket sällsynt och kan endast uppstå om det finns andra spänningskällor på utgången. Tillverkaren påpekar att denna diod också skyddar mot en kortslutning vid ingången - kondensator C1 skulle då skapa en urladdningsström av motsatt polaritet, vilket skulle orsaka att chipet skulle gå sönder. Men inuti chipet finns det parallellt med denna diod en kedja av av stabilisatorer och motstånd, som fungerar på exakt samma sätt. Behovet av denna diod är alltså tveksamt. Och D2 kommer i denna situation att skydda stabilisatorns ingång från strömmen från kondensator C2.

Om jag sätter en transistor parallellt med R2 transistorkan AVR:s funktion kontrolleras. När spänning läggs på transistorens bas öppnas den och shuntar R2. Utgångsspänningen sänks till 1,25 V. Här måste man se till att skillnaden mellan ingångsspänningen och utgångsspänningen inte överstiger 40 V.

Potentiometerkontaktens skadliga effekt på utgångsspänningens stabilitet kan minskas genom att en kondensator ansluts parallellt med det variabla motståndet. I detta fall stör inte skyddsdioden D1.

Om AVR:s utgångsström är otillräcklig kan den laddas med en extern transistor.

En spänningsregulator kan göras om till en strömregulator genom att integrera en LM317 i den här kretsen. Utgångsströmmen beräknas med formeln I=1,25⋅R1. Denna typ av inklusion används ofta som drivrutin för lysdioder - lysdioden är påslagen som belastning.

Slutligen finns det en ovanlig inkluderad linjär regulator - en krets som bygger på en kopplingsströmförsörjning.. C3R6-kretsen ger positiv återkoppling för att svängningarna ska uppstå.

LM317-chipet har ett stort antal svagheter. Men konsten i kretsdesign är att använda regulatorns styrkor för att kringgå svagheterna. Alla nackdelar med chipet identifieras och råd ges om hur de kan neutraliseras. Därför är LM317 populär bland tillverkare av professionell och amatörradioutrustning.

Relaterade artiklar: