Při vývoji elektrických obvodů je často nutné použít stabilizátory napětí s nízkým nebo středním výkonem (až 1,5A) nebo zdroje referenčního napětí. Je vhodné, pokud je takový uzel k dispozici v integrovaném provedení ve formě jednoho mikroobvodu. Rozsah 9 jmenovitých stejnosměrných napětí v rozmezí od 5V do 24V uzavírá sériové regulátory 78XX. Výklenek LM317 - napětí jsou vyšší (až 37 V) a níže (až 1,2V) tohoto rozsahu, střední hodnoty napětí, nastavitelné stabilizátory.
Obsah
Co je čip LM317
Mikroobvod je lineární regulátor napětí, jehož výstupní hodnotu lze nastavit v určitých mezích nebo rychle upravit. K dispozici v několika variantách pouzdra se třemi přívody.Rozsah výstupního napětí pro všechny možnosti je stejný a maximální proud se může lišit.
| Označení | Maximální proud, A | Rám |
|---|---|---|
| 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 |
Klíčové vlastnosti lineárního regulátoru napětí LM317
Technické listy stabilizátoru LM317 obsahují úplné technické informace, které lze nalézt prostudováním specifikace. Níže jsou uvedeny parametry, jejichž nedodržení je nejkritičtější a při nesprávném použití může mikroobvod selhat. Především se jedná o maximální provozní proud. Je uveden v předchozí části pro různé typy provedení. Nutno dodat, že pro získání nejvyššího proudu 1,5 A je nutné mikroobvod nainstalovat na chladič.
Maximální napětí na výstupu regulátoru postaveného na bázi LM317 nemůže být větší než 40 V. Pokud to nestačí, musíte zvolit vysokonapěťový analog stabilizátoru.
Minimální výstupní napětí je 1,25 V. S tímto obvodem můžete získat méně, ale bude fungovat ochrana proti přetížení. Není to nejlepší varianta – taková ochrana by měla fungovat proti překročení výstupního proudu, jako funguje u jiných integrovaných stabilizátorů. Proto je v praxi nemožné získat regulátor, který pracuje od nuly, když je na nastavovací kolík aplikováno záporné předpětí.
Minimální hodnota vstupního napětí není uvedena v datovém listu, ale lze ji určit z následujících úvah:
- minimální výstupní napětí - 1,25 V;
- minimální úbytek napětí pro Uout = 37 V se rovná třem voltům, je logické předpokládat, že pro minimální výkon by neměl být menší;
Na základě těchto dvou předpokladů musí být na vstup přivedeno alespoň 3,5 V, aby se získala minimální výstupní hodnota. Také pro stabilní provoz musí být proud děličem minimálně 5 mA - aby parazitní proud výstupu ADJ nezaváděl výrazný napěťový posun (v praxi může dosahovat až 0,5 mA).
Týká se to informací z klasických datasheetů od známých výrobců (Texas Instruments apod.). V datasheetech nového vzorku od společností z jihovýchodní Asie (Tiger Electronics atd.) je tento parametr uveden, ale v implicitní podobě, jako rozdíl mezi vstupním a výstupním napětím. Mělo by to být alespoň 3 volty pro všechna napětí, což není v rozporu s předchozí úvahou.
Maximální vstupní napětí by nemělo překročit projektované výstupní napětí o více než 40 V. I to je třeba vzít v úvahu při vývoji obvodů.
Důležité! Můžete se řídit deklarovanými parametry, pokud je mikroobvod uvolněn jakýmkoli známým výrobcem. Produkty neznámých firem mají obvykle nižší vlastnosti
Účel závěrů a princip fungování
Bylo zmíněno, že LM317 patří do třídy lineárních stabilizátorů. To znamená, že stabilizace výstupního napětí se provádí díky redistribuci energie mezi zátěží a regulačním prvkem.
Tranzistor a zátěž tvoří dělič vstupního napětí. Pokud se napětí nastavené na zátěži sníží (změnou proudu apod.), tranzistor se mírně otevře. Pokud se zvýší, uzavře se, změní se dělicí faktor a napětí na zátěži zůstane stabilní. Nevýhody takového schématu jsou známé:
- je nutné, aby vstupní napětí převyšovalo výstupní;
- velký výkon je rozptýlen na regulačním tranzistoru;
- Účinnost, ani teoreticky, nemůže překročit poměr Uout/Uin.
Existují však vážné výhody (ve srovnání s pulzními obvody):
- relativně jednoduchý a levný čip;
- vyžaduje minimální vnější potrubí;
- a hlavní výhodou je, že výstupní napětí je bez vysokofrekvenčních parazitních složek (rušení napájení je minimální).
Standardní schéma pro zapnutí mikroobvodu:
- vstupní napětí je přivedeno na vstupní kolík;
- na výstup Výstup - výstup;
- on Ajust - referenční napětí, na kterém závisí výstup.
Rezistory R1 a R2 nastavují výstupní napětí. Vypočítá se podle vzorce:
Uout=1,25⋅ (1+R2/R1) + Iadj⋅R2.
Iadj je parazitní proud ladicího kolíku, podle výrobce může být do 5 µA. Praxe ukazuje, že může dosáhnout hodnot o řád nebo dva vyšší.
Kondenzátor C1 může mít kapacitu od stovek do několika tisíc mikrofaradů. Ve většině případů se jedná o výstupní kondenzátor usměrňovače. Musí být připojen k mikroobvodu vodiči ne delšími než 7 cm Pokud tuto podmínku nelze splnit pro usměrňovací kondenzátor, pak by měla být v bezprostřední blízkosti vstupní svorky připojena další kapacita cca 100 mikrofaradů. Kondenzátor C3 by neměl mít kapacitu větší než 100-200 mikrofaradů ze dvou důvodů:
- aby se zabránilo přechodu stabilizátoru do režimu vlastní oscilace;
- aby se eliminoval nárazový proud k nabíjení při připojení napájení.
V druhém případě může fungovat ochrana proti přetížení.
Nezapomeňte, že když protéká proud rezistory, zahřívají se (to je možné i při zvýšení okolní teploty).Odpory R1 a R2 se mění a není zaručeno, že se budou měnit úměrně. Proto se napětí na výstupu při zahřívání nebo ochlazování může měnit. Pokud je to kritické, lze použít rezistory s normalizovaným teplotním koeficientem odporu. Lze je odlišit přítomností šesti pruhů na těle. Takové předměty jsou ale dražší a je obtížnější je koupit. Další možností je místo R2 použít zenerovu diodu pro vhodné napětí.
Jaké jsou analogy
Podobné mikroobvody jsou vyvinuty v jiných společnostech v jiných zemích. Kompletní analogy jsou:
- GL317;
- SG317;
- UPC317;
- ECG1900.
Vyrábí se také stabilizátory se zvýšenými elektrickými charakteristikami. Více proudu lze poskytnout:
- LM338 - 5 A;
- LM138 - 5 A
- LM350 - 3 A.
V případě požadavku na regulovatelný zdroj napětí s horní hranicí 60 V je nutné použít stabilizátory LM317HV, LM117HV. Index HV znamená High Voltage - vysoké napětí.
Z domácích mikroobvodů je KR142EN12 úplným analogem, ale vyrábí se pouze v balení TO-220. To je třeba vzít v úvahu při návrhu desek plošných spojů.
Příklady spínacích obvodů pro stabilizátor LM317
Typická schémata pro zapínání mikroobvodu jsou uvedena v datovém listu. Typickou aplikací je pevný stabilizátor napětí, diskutovaný výše.
Pokud místo R2 nainstalujete proměnný odpor, lze výstupní napětí regulátoru rychle upravit. Je třeba mít na paměti, že potenciometr bude slabým místem v obvodu. I s kvalitními proměnnými odpory bude mít kontaktní bod motoru s vodivou vrstvou určitou nestabilitu spojení. V praxi to bude mít za následek další nestabilitu výstupního napětí.
Pro ochranu výrobce doporučuje povolit dva dioda D1 a D2.První dioda by měla chránit před situací, kdy je výstupní napětí vyšší než vstupní. V praxi je tato situace extrémně vzácná a může nastat pouze v případě, že jsou na výstupní straně jiné zdroje napětí. Výrobce poznamenává, že tato dioda také chrání před případným zkratem na vstupu - kondenzátor C1 v tomto případě vytvoří vybíjecí proud opačné polarity, což povede k poruše mikroobvodu. Ale uvnitř mikroobvodu, paralelně s touto diodou, je řetězec zenerovy diody a rezistory, které budou fungovat stejně. Potřeba instalace této diody je proto pochybná. A D2 v takové situaci ochrání vstup stabilizátoru před proudem kondenzátoru C2.
Je-li paralelně k R2 dát tranzistor, pak lze ovládat činnost stabilizátoru. Když je na bázi tranzistoru přivedeno napětí, otevře se a odpojí R2. Výstupní napětí klesá na 1,25 V. Zde je nutné zajistit, aby rozdíl mezi vstupním a výstupním napětím nepřesáhl 40 V.
Škodlivý vliv kontaktu potenciometru na stabilitu výstupního napětí lze snížit zapojením kondenzátoru paralelně s proměnným odporem. V tomto případě nebude rušit ochranná dioda D1.
Pokud výstupní proud stabilizátoru nestačí, lze jej zesílit externím tranzistorem.
Stabilizátor proudu můžete získat z regulátoru napětí zapnutím LM317 podle tohoto schématu. Výstupní proud se vypočítá podle vzorce I=1,25⋅R1. Takové zahrnutí se často používá jako ovladač pro LED - LED je zapnuta jako zátěž.
Nakonec bylo na jeho základě vytvořeno neobvyklé zařazení lineárního stabilizátoru - obvod spínaný zdroj. Kladnou zpětnou vazbu pro výskyt kmitů nastavuje obvod C3R6.
Čip LM317 má značné množství slabin. Ale umění vytváření obvodů spočívá ve využití výhod stabilizátoru k obejití nevýhod. Všechny mínusy mikroobvodu jsou odhaleny, jsou uvedeny rady, jak je neutralizovat. Proto je LM317 oblíbený u tvůrců profesionálních i amatérských rádiových zařízení.
Podobné články:
