Beschreibung von Kennlinien, Anschlussbelegungen und Schaltungsbeispielen des linearen Spannungsreglers LM317

Bei der Entwicklung elektrischer Schaltungen ist es oft erforderlich, Spannungsstabilisatoren mit niedriger oder mittlerer Leistung zu verwenden (bis 1,5 A) oder Referenzspannungsquellen. Es ist praktisch, wenn ein solcher Knoten in einem integrierten Design in Form einer einzelnen Mikroschaltung verfügbar ist. Eine Reihe von 9 DC-Nennspannungen von 5 V bis 24 V schließen die Serienregler ab 78XX. Nischenarbeit LM317 - Spannungen sind höher (bis 37 V) und darunter (bis 1,2 V) dieses Bereichs, Zwischenspannungswerte, einstellbare Stabilisatoren.

Was ist der LM317-Chip?

Die Mikroschaltung ist ein linearer Spannungsregler, dessen Ausgangswert innerhalb bestimmter Grenzen eingestellt oder schnell angepasst werden kann. Erhältlich in mehreren Gehäuseoptionen mit drei Leitungen.Der Ausgangsspannungsbereich ist für alle Optionen gleich und der maximale Strom kann variieren.

Hauptmerkmale des linearen Spannungsreglers LM317

Die Datenblätter für den Stabilisator LM317 enthalten vollständige technische Informationen, die durch Studium der Spezifikation gefunden werden können. Nachfolgend sind die Parameter aufgeführt, deren Nichtbeachtung am kritischsten ist und bei falscher Verwendung zum Ausfall der Mikroschaltung führen kann. Zunächst einmal ist dies der maximale Betriebsstrom. Sie ist im vorigen Abschnitt für verschiedene Ausführungsarten angegeben. Es muss hinzugefügt werden, dass die Mikroschaltung auf einem Kühlkörper installiert werden muss, um den höchsten Strom von 1,5 A zu erhalten.

Die maximale Spannung am Ausgang des auf Basis des LM317 aufgebauten Reglers darf nicht mehr als 40 V betragen. Wenn dies nicht ausreicht, müssen Sie ein Hochspannungsanalog des Stabilisators wählen.

Die minimale Ausgangsspannung beträgt 1,25 V. Mit diesem Schaltungsdesign können Sie weniger erreichen, aber der Überlastschutz funktioniert. Dies ist nicht die beste Option - ein solcher Schutz sollte gegen das Überschreiten des Ausgangsstroms wirken, da er in anderen integrierten Stabilisatoren funktioniert. Daher ist es in der Praxis unmöglich, einen Regler zu bekommen, der von Null an arbeitet, wenn eine negative Vorspannung an den Adjust-Pin angelegt wird.

Der Mindestwert der Eingangsspannung ist im Datenblatt nicht angegeben, kann aber aus folgenden Überlegungen ermittelt werden:

• minimale Ausgangsspannung - 1,25 V;
• der minimale Spannungsabfall für Uout = 37 V ist gleich drei Volt, es ist logisch anzunehmen, dass er für die minimale Leistung nicht weniger sein sollte;

Basierend auf diesen beiden Prämissen müssen mindestens 3,5 V am Eingang anliegen, um den minimalen Ausgangswert zu erhalten. Außerdem muss für einen stabilen Betrieb der Strom durch den Teiler mindestens 5 mA betragen, damit der parasitäre Strom des ADJ-Ausgangs keine signifikante Spannungsverschiebung einführt (in der Praxis kann er bis zu 0,5 mA erreichen).

Dies gilt für Angaben aus klassischen Datenblättern namhafter Hersteller (Texas Instruments etc.). In den Datenblättern des neuen Musters von südostasiatischen Unternehmen (Tiger Electronics usw.) wird dieser Parameter angegeben, jedoch in impliziter Form als Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung. Sie sollte bei allen Spannungen mindestens 3 Volt betragen, was der bisherigen Überlegung nicht widerspricht.

Die maximale Eingangsspannung sollte die ausgelegte Ausgangsspannung um nicht mehr als 40 V überschreiten. Dies muss auch bei der Schaltungsentwicklung berücksichtigt werden.

Wichtig! Sie können sich an den angegebenen Parametern orientieren, wenn die Mikroschaltung von einem bekannten Hersteller freigegeben wird. Produkte unbekannter Firmen haben in der Regel niedrigere Eigenschaften

Zweck der Schlussfolgerungen und Funktionsprinzip

Es wurde erwähnt, dass der LM317 zur Klasse der Linearstabilisatoren gehört. Das bedeutet, dass die Stabilisierung der Ausgangsspannung durch die Energieumverteilung zwischen Last und Regelelement erfolgt.

Transistor und Last bilden Eingangsspannungsteiler. Wenn die an der Last eingestellte Spannung abnimmt (aufgrund einer Stromänderung usw.), öffnet der Transistor leicht. Steigt sie an, schließt sie, der Teilungsfaktor ändert sich und die Spannung am Verbraucher bleibt stabil. Die Nachteile eines solchen Schemas sind bekannt:

• es ist notwendig, dass die Eingangsspannung den Ausgang übersteigt;
• am Regeltransistor wird eine große Leistung abgeführt;
• Der Wirkungsgrad kann auch theoretisch das Verhältnis Uout / Uin nicht überschreiten.

Aber es gibt gravierende Vorteile (gegenüber Impulsschaltungen):

• relativ einfacher und kostengünstiger Chip;
• erfordert minimale externe Verrohrung;
• Der Hauptvorteil besteht darin, dass die Ausgangsspannung frei von hochfrequenten parasitären Komponenten ist (Netzstörungen sind minimal).

Standardschema zum Einschalten einer Mikroschaltung:

• Eingangsspannung wird an den Input-Pin angelegt;
• Ausgang Ausgang - Ausgang;
• on Ajust - die Referenzspannung, von der der Ausgang abhängt.

Die Widerstände R1 und R2 stellen die Ausgangsspannung ein. Es wird nach der Formel berechnet:

Uout=1,25⋅ (1+R2/R1) + Iadj⋅R2.

Iadj ist der parasitäre Strom des Stimmwirbels, laut Hersteller kann er innerhalb von 5 µA liegen. Die Praxis zeigt, dass es Werte erreichen kann, die eine oder zwei Größenordnungen höher liegen.

Der Kondensator C1 kann eine Kapazität von Hunderten bis zu mehreren Tausend Mikrofarad haben. In den meisten Fällen ist es der Ausgangskondensator des Gleichrichters. Es muss mit Leitern von höchstens 7 cm Länge an die Mikroschaltung angeschlossen werden.Wenn diese Bedingung für den Gleichrichterkondensator nicht erfüllt werden kann, sollte in unmittelbarer Nähe des Eingangsanschlusses eine zusätzliche Kapazität von etwa 100 Mikrofarad angeschlossen werden. Der Kondensator C3 sollte aus zwei Gründen keine Kapazität von mehr als 100-200 Mikrofarad haben:

• um den Übergang des Stabilisators in den Selbstoszillationsmodus zu vermeiden;
• um den Einschaltstrom zum Laden zu eliminieren, wenn Strom angelegt wird.

Im zweiten Fall kann der Überlastschutz funktionieren.

Vergessen Sie das nicht, wenn Strom durchfließt Widerstände, erwärmen sie sich (dies ist auch bei steigender Umgebungstemperatur möglich).Die Widerstände R1 und R2 ändern sich und es gibt keine Garantie dafür, dass sie sich proportional ändern. Daher kann sich die Spannung am Ausgang beim Aufwärmen oder Abkühlen ändern. Wenn dies kritisch ist, können Widerstände mit einem normierten Temperaturkoeffizienten des Widerstands verwendet werden. Sie können durch das Vorhandensein von sechs Streifen am Körper unterschieden werden. Aber solche Artikel sind teurer und es ist schwieriger, sie zu kaufen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, anstelle von R2 eine Zenerdiode für eine geeignete Spannung zu verwenden.

Was sind die Analoga

Es gibt ähnliche Mikroschaltkreise, die in anderen Unternehmen in anderen Ländern entwickelt werden. Vollständige Analoga sind:

• GL317;
• SG317;
• UPC317;
• EKG1900.

Es werden auch Stabilisatoren mit verbesserten elektrischen Eigenschaften hergestellt. Mehr Strom kann gegeben werden:

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

Wenn eine einstellbare Spannungsquelle mit einer Obergrenze von 60 V erforderlich ist, müssen die Stabilisatoren LM317HV, LM117HV verwendet werden. Index HV bedeutet High Voltage - Hochspannung.

Von den inländischen Mikroschaltungen ist der KR142EN12 ein vollständiges Analogon, wird jedoch nur im TO-220-Gehäuse hergestellt. Dies muss beim Design von Leiterplatten berücksichtigt werden.

Beispiele für Schaltkreise für den Stabilisator LM317

Typische Schemata zum Einschalten der Mikroschaltung sind im Datenblatt angegeben. Eine typische Anwendung ist ein Festspannungsstabilisator, der oben diskutiert wurde.

Wenn Sie anstelle von R2 einen variablen Widerstand installieren, kann die Ausgangsspannung des Reglers schnell angepasst werden. Es muss beachtet werden, dass das Potentiometer eine Schwachstelle in der Schaltung darstellt. Selbst bei variablen Widerständen guter Qualität weist der Kontaktpunkt des Motors mit der leitenden Schicht eine gewisse Verbindungsinstabilität auf. In der Praxis führt dies zu einer zusätzlichen Instabilität der Ausgangsspannung.

Zum Schutz empfiehlt der Hersteller, zwei zu aktivieren Diode D1 und D2.Die erste Diode soll vor einer Situation schützen, in der die Ausgangsspannung höher als die Eingangsspannung ist. Diese Situation ist in der Praxis äußerst selten und kann nur auftreten, wenn ausgangsseitig andere Spannungsquellen vorhanden sind. Der Hersteller weist darauf hin, dass diese Diode auch vor einem Kurzschluss am Eingang schützt - der Kondensator C1 erzeugt in diesem Fall einen Entladestrom mit entgegengesetzter Polarität, der zum Ausfall der Mikroschaltung führt. Aber innerhalb der Mikroschaltung, parallel zu dieser Diode, gibt es eine Kette von Zenerdioden und Widerstände, die genauso funktionieren. Daher ist die Notwendigkeit, diese Diode zu installieren, zweifelhaft. Und D2 schützt in einer solchen Situation den Eingang des Stabilisators vor dem Strom des Kondensators C2.

Wird parallel zu R2 gelegt Transistor, dann kann der Betrieb des Stabilisators gesteuert werden. Wenn Spannung an die Basis des Transistors angelegt wird, öffnet er und überbrückt R2. Die Ausgangsspannung sinkt auf 1,25 V. Hierbei ist darauf zu achten, dass die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung 40 V nicht überschreitet.

Die nachteilige Auswirkung des Potentiometerkontakts auf die Stabilität der Ausgangsspannung kann reduziert werden, indem ein Kondensator parallel zum variablen Widerstand geschaltet wird. In diesem Fall stört die Schutzdiode D1 nicht.

Wenn der Ausgangsstrom des Stabilisators nicht ausreicht, kann er mit einem externen Transistor verstärkt werden.

Sie können einen Stromstabilisator von einem Spannungsregler erhalten, indem Sie den LM317 gemäß diesem Schema einschalten. Der Ausgangsstrom wird nach der Formel I=1,25⋅R1 berechnet. Ein solcher Einschluss wird häufig als Treiber für LEDs verwendet - die LED wird als Last eingeschaltet.

Schließlich wurde eine ungewöhnliche Aufnahme eines linearen Stabilisators - auf seiner Basis wurde eine Schaltung erstellt Schaltnetzteil. Positive Rückkopplung für das Auftreten von Schwingungen setzt die Schaltung C3R6.

Der LM317-Chip hat eine erhebliche Anzahl von Schwächen. Aber die Kunst beim Erstellen von Schaltungen besteht darin, die Vorteile des Stabilisators zu nutzen, um die Nachteile zu umgehen. Alle Minuspunkte des Mikroschaltkreises werden aufgedeckt und Ratschläge gegeben, wie sie neutralisiert werden können. Daher ist der LM317 bei den Herstellern von professionellen und Amateurfunkgeräten beliebt.

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