Pinout Lm317. Nastaviteľné stabilizátory LM317 a LM337. Funkcie aplikácie. Výkonné analógy LM317T - LM350 a LM338

LM317 je lacný integrovaný obvod Regulátor napätia So vstavanou ochranou proti skratu na výstupe a ochranou proti prehriatiu môže byť LM317 premenený na ľahko zostaviteľný lineárny regulátor jednosmerného napätia, ktorý dokáže nastaviteľné. Takéto mikroobvody prichádzajú v rôznych prípadoch, napríklad v TO-220 alebo TO-92. Ak je prípad TO-92, tak posledné dve písmená mena budú LZ t.j. takže: LM317LZ, piny tohto mikroobvodu v rôznych prípadoch sú odlišné, takže musíte byť opatrnejší, existujú aj takéto mikroobvody v prípadoch smd. LM317LZ si môžete objednať hromadne v malej dávke na odkaze: LM317LZ (10ks) , LM317T na odkaze: LM317T (10ks) . Zvážte obvod stabilizátora:

Obrázok 1 - Regulátor jednosmerného napätia na čipe LM317LZ

Obrázok 2 - Regulátor jednosmerného napätia na čipe LM317LZ

Obrázok 3 - Princíp činnosti lineárneho stabilizátora

Ak obvod potrebuje stabilizátor pre nejaké neštandardné napätie, potom je najlepším riešením použiť populárny integrovaný stabilizátor LM317T s nasledujúcimi charakteristikami:

• schopné pracovať v rozsahu výstupných napätí od 1,2 do 37 V;
• výstupný prúd môže dosiahnuť 1,5A;
• maximálny stratový výkon 20 W;
• zabudovaný prúdový limit na ochranu proti skratu;
• vstavaná ochrana proti prehriatiu.

Popis

V mikroobvode LM317T spínací obvod v minimálnej verzii predpokladá prítomnosť dvoch odporov, ktorých hodnoty odporu určujú výstupné napätie, vstupné a výstupné kondenzátory.

Regulátor má dva dôležité parametre: referenčné napätie (Vref) a prúd tečúci z trimovacieho kolíka (Iadj).
Hodnota referenčného napätia sa môže meniť od prípadu k prípadu od 1,2 do 1,3 V a priemer je 1,25 V. Referenčné napätie je napätie, ktoré sa stabilizačný čip snaží udržať na rezistore R1. Ak je teda rezistor R2 uzavretý, výstup obvodu bude 1,25 V a čím väčší je pokles napätia na R2, tým väčšie je výstupné napätie. Ukazuje sa, že 1,25 V na R1 sa sčítava s poklesom na R2 a vytvára výstupné napätie.

Prvýkrát, keď som vypočítal delič pre mikroobvod pomocou vzorca z údajového listu LM317T, dostal som prúd 1 mA a potom som sa veľmi dlho čudoval, prečo je napätie iné. A odvtedy sa pýtam R1 a počítam podľa vzorca:
R2=R1*((Uout/Uop)-1).
Testujem v reálnych podmienkach a objasňujem hodnoty odporov R1 a R2.
Pozrime sa, čo by malo byť pre široko používané napätie 5 a 12 V.

LM317T by som však radil použiť v prípade typických napätí, len keď potrebujete súrne niečo urobiť na kolene a nemáte po ruke vhodnejší čip ako 7805 alebo 7812.

A tu je pinout LM317T:

1. upravovanie
2. Deň voľna
3. Vstup

Mimochodom, domáci analóg LM317 - KR142EN12A má rovnaký spínací obvod.

Na tomto mikroobvode je ľahké vytvoriť nastaviteľný zdroj napájania: namiesto konštantného R2 vložte variabilný, pridajte sieťový transformátor a diódový mostík.

Na LM317 môžete tiež vytvoriť obvod mäkkého štartu: pridajte kondenzátor a prúdový zosilňovač na bipolárny pnp tranzistor.

Spínací obvod pre digitálne riadenie výstupného napätia tiež nie je zložitý. R2 počítame na maximálne požadované napätie a paralelne pridávame reťazce rezistora a tranzistora. Zapnutím tranzistora sa paralelne s vodivosťou hlavného odporu pridá aj vodivosť dodatočného odporu. A výstupné napätie sa zníži.

Obvod stabilizátora prúdu je ešte jednoduchší ako napätie, pretože je potrebný iba jeden odpor. Iout \u003d Uop / R1.
Napríklad týmto spôsobom získame regulátor prúdu pre LED od lm317t:

• pre LED diódy s jednou vlnou I = 350 mA, R1 = 3,6 Ohm, výkon nie menší ako 0,5 W.
• pre trojwattové LED diódy I \u003d 1 A, R1 \u003d 1,2 Ohm, s výkonom najmenej 1,2 W.

Na základe stabilizátora je ľahké vyrobiť nabíjačku pre 12 V batérie, to nám naznačuje datasheet. Pomocou Rs môžete nastaviť limit prúdu a R1 a R2 definujú limit napätia.

Ak obvod potrebuje stabilizovať napätie pri prúdoch vyšších ako 1,5 A, potom môžete stále použiť LM317T, ale v spojení s výkonným bipolárnym tranzistorom so štruktúrou pnp.
Ak potrebujete postaviť bipolárny nastaviteľný stabilizátor napätia, potom nám pomôže analóg LM317T, ale funguje v negatívnom ramene stabilizátora - LM337T.

Tento čip má však aj obmedzenia. Nie je to low-dropout regulátor, naopak, začne dobre fungovať až keď rozdiel medzi výstupným a výstupným napätím presiahne 7V.

Ak prúd nepresahuje 100 mA, potom je lepšie použiť integrované obvody LP2950 a LP2951 s nízkym poklesom.

Výkonné analógy LM317T - LM350 a LM338

Ak výstupný prúd 1,5 A nestačí, môžete použiť:

• LM350AT, LM350T - 3 A a 25 W (balenie TO-220)
• LM350K – 3 A a 30 W (balenie TO-3)
• LM338T, LM338K - 5 A

Výrobcovia týchto stabilizátorov okrem zvýšenia výstupného prúdu sľubujú zníženie prúdu riadiaceho vstupu na 50 μA a zlepšenie presnosti referenčného napätia.
Ale spínacie obvody sú vhodné od LM317.

V poslednej dobe výrazne vzrástol záujem o súčasné obvody stabilizátorov. A v prvom rade je to spôsobené objavením sa zdrojov umelého osvetlenia na báze LED, pre ktoré je stabilná dodávka prúdu životne dôležitá. Najjednoduchší, najlacnejší, ale zároveň výkonný a spoľahlivý stabilizátor prúdu je možné postaviť na báze jedného z integrovaných obvodov (IM): lm317, lm338 alebo lm350.

Datasheet pre lm317, lm350, lm338

Predtým, ako pristúpite priamo k obvodom, zvážte vlastnosti a technické charakteristiky vyššie uvedených lineárnych integrovaných stabilizátorov (LIS).

Všetky tri IM majú podobnú architektúru a sú navrhnuté tak, aby na ich základe stavali nie zložité obvody stabilizátora prúdu alebo napätia, vrátane obvodov používaných s LED. Rozdiely medzi mikroobvodmi spočívajú v technických parametroch, ktoré sú uvedené v nižšie uvedenej porovnávacej tabuľke.

* - závisí od výrobcu IM.

Všetky tri mikroobvody majú zabudovanú ochranu proti prehriatiu, preťaženiu a prípadnému skratu.

Integrované stabilizátory (IC) sa vyrábajú v monolitickom balení niekoľkých možností, najbežnejšou je TO-220. Mikroobvod má tri výstupy:

1. UPRAVIŤ. Výstup na nastavenie (úpravu) výstupného napätia. V režime stabilizácie prúdu je pripojený ku kladnému pólu výstupného kontaktu.
2. VÝKON. Výstup s nízkym vnútorným odporom na vytvorenie výstupného napätia.
3. VSTUP. Výstup pre napájacie napätie.

Schémy a výpočty

Integrované obvody sa najčastejšie používajú v napájacích zdrojoch LED. Zvážte najjednoduchší obvod stabilizátora prúdu (ovládač), ktorý pozostáva iba z dvoch komponentov: mikroobvodu a odporu.
Napätie zdroja energie sa privádza na vstup IM, ovládací kontakt je pripojený k výstupu cez odpor (R) a výstupný kontakt mikroobvodu je pripojený k anóde LED.

Ak vezmeme do úvahy najobľúbenejší IM, Lm317t, potom sa odpor odporu vypočíta podľa vzorca: R \u003d 1,25 / I 0 (1), kde I 0 je výstupný prúd stabilizátora, ktorého hodnota je regulovaná podľa pasových údajov na LM317 a mal by byť v rozsahu 0,01 -1,5 A. Z toho vyplýva, že odpor rezistora môže byť v rozsahu 0,8-120 ohmov. Výkon rozptýlený v rezistore sa vypočíta podľa vzorca: P R \u003d I 0 2 × R (2). Zahrnutie a výpočty IM lm350, lm338 sú úplne podobné.

Vypočítané údaje získané pre rezistor sú zaokrúhlené nahor podľa nominálneho rozsahu.

Pevné odpory sa vyrábajú s malými odchýlkami v hodnote odporu, takže nie je vždy možné získať požadovanú hodnotu výstupného prúdu. Na tento účel je v obvode inštalovaný prídavný ladiaci odpor príslušného výkonu.
To mierne zvyšuje cenu zostavy regulátora, ale zabezpečuje príjem potrebného prúdu na napájanie LED. Keď sa výstupný prúd stabilizuje na viac ako 20% maximálnej hodnoty, na mikroobvode sa vytvára veľa tepla, preto musí byť vybavený radiátorom.

Online kalkulačka lm317, lm350 a lm338

Kvalitný napájací zdroj s nastaviteľným výstupným napätím je snom každého začínajúceho rádioamatéra. V každodennom živote sa takéto zariadenia používajú všade. Vezmite si napríklad akúkoľvek nabíjačku na telefón alebo notebook, napájací zdroj pre detskú hračku, hernú konzolu, telefón na pevnú linku a mnoho ďalších domácich spotrebičov.

Pokiaľ ide o implementáciu okruhu, Konštrukcia zdrojov môže byť rôzna:

• s výkonovými transformátormi, plnohodnotným diódovým mostíkom;
• impulzné meniče sieťového napätia s výstupným regulovaným napätím.

Ale aby bol zdroj spoľahlivý, odolný, je lepšie zvoliť preň spoľahlivú základňu prvkov. Tu sa začínajú objavovať ťažkosti. Napríklad pri výbere domácej výroby ako regulačných, stabilizačných komponentov je prah nízkeho napätia obmedzený na 5 V. Ale čo ak je potrebné 1,5 V? V tomto prípade je lepšie použiť dovezené analógy. Okrem toho sú stabilnejšie a počas prevádzky sa prakticky nezohrievajú. Jedným z najpoužívanejších je integrálny stabilizátor lm317t.

Hlavné charakteristiky, topológia čipu

Čip lm317 je univerzálny. Môže byť použitý ako stabilizátor s konštantným výstupným napätím a ako nastaviteľný regulátor s vysokou účinnosťou. MS má vysoké praktické vlastnosti, vďaka čomu je možné ho použiť v rôznych nabíjacích obvodoch alebo laboratórnych zdrojoch. Zároveň sa nemusíte obávať ani o spoľahlivosť prevádzky pri kritickom zaťažení, pretože mikroobvod je vybavený vnútornou ochranou proti skratu.

Toto je veľmi dobrý doplnok, pretože maximálny výstupný prúd stabilizátora na lm317 nie je väčší ako 1,5 A. prítomnosť ochrany vám nedovolí neúmyselne ho spáliť. Na zvýšenie stabilizačného prúdu je potrebné použiť ďalšie tranzistory. Prúdy až do 10 A alebo viac je možné regulovať použitím vhodných komponentov. Ale o tom si povieme neskôr a v tabuľke nižšie uvádzame hlavné charakteristiky komponentu.

Pinout obvodu

Bol vyrobený integrovaný obvod v štandardnom obale TO-220 s chladičom namontovaným na radiátore. Pokiaľ ide o číslovanie záverov, sú umiestnené podľa GOST zľava doprava a majú nasledujúci význam:

Pin 2 je pripojený k chladiču bez izolátora, takže v zariadeniach, ak je chladič v kontakte s puzdrom, musia sa použiť sľudové izolátory alebo akéhokoľvek iného teplovodivého materiálu. Toto je dôležitý bod, pretože môžete náhodne skratovať závery a na výstupe mikroobvodu jednoducho nebude nič.

Analógy lm317

Niekedy nie je možné nájsť konkrétne požadovaný mikroobvod na trhu, potom môžete použiť podobné. Medzi domácimi komponentmi na lm317 je analóg pomerne výkonný a produktívny. to je čip KR142EN12A. Pri jeho použití však stojí za zváženie skutočnosť, že na výstupe nedokáže poskytnúť napätie nižšie ako 5 V, takže ak je to dôležité, opäť budete musieť použiť ďalší tranzistor alebo nájsť presne požadovaný komponent.

Pokiaľ ide o tvarový faktor, CR má toľko kolíkov ako lm317. Preto nemusíte ani prerábať obvod hotového zariadenia, aby ste upravili parametre regulátora napätia alebo konštantného stabilizátora. Pri vykonávaní zapojenia integrovaného obvodu odporúča sa inštalovať na radiátor s dobrým odvodom tepla a chladiacim systémom. Čo sa pomerne často pozoruje pri výrobe výkonnej LED lampy. Ale pri menovitom zaťažení zariadenie generuje určité teplo.

Okrem domáceho integrovaného obvodu KR142EN12 sa vyrábajú výkonnejšie dovážané analógy, ktorých výstupné prúdy sú 2-3 krát vyššie. Tieto čipy zahŕňajú:

• lm350at, lm350t - 3A;
• lm350k - 3 A, 30 W v inom prípade;
• lm338t, lm338k - 5A.

Výrobcovia týchto komponentov garantujú vyššiu stabilitu výstupného napätia, nízky regulačný prúd, zvýšený výkon pri rovnakom minimálnom výstupnom napätí maximálne 1,3 V.

Funkcie pripojenia

Na lm317t je spínací obvod celkom jednoduchý, skladá sa z minimálneho počtu komponentov. Ich počet však závisí od účelu zariadenia. Ak sa vyrába stabilizátor napätia, bude vyžadovať nasledujúce podrobnosti:

Rs je skratový odpor, ktorý funguje aj ako predradník. Zvoľte okolo 0,2 ohmu, ak je požadovaný maximálny výstupný prúd do 1,5 A.

Odporové delenie s R1, R2, pripojené k výstupu a puzdru, a regulačné napätie prichádza zo stredného bodu a tvorí hlbokú spätnú väzbu. Vďaka tomu je dosiahnutý minimálny koeficient zvlnenia a vysoká stabilita výstupného napätia. Ich odpor sa volí na základe pomeru 1:10: R1=240 Ohm, R2=2,4 kOhm. Toto je typický obvod regulátora napätia s výstupným napätím 12 V.

Ak chcete navrhnúť stabilizátor prúdu, bude to vyžadovať ešte menej komponentov:

R1, čo je šunt. Nastavujú výstupný prúd, ktorý by nemal presiahnuť 1,5 A.

Aby bolo možné správne vypočítať obvod jedného alebo druhého zariadenia, vždy môžete použiť kalkulačku lm317. Čo sa týka výpočtu Rs, dá sa určiť obvyklým vzorcom: Iout. = Uop/R1. Na lm317 sa stabilizátor prúdu LED ukazuje ako dostatočne kvalitný, ktorý môže byť vyrobený v niekoľkých typoch v závislosti od výkonu LED:

• pre pripojenie jednowattovej LED s odberom prúdu 350mA musíte použiť Rs = 3,6 Ohm. Jeho výkon je vybraný najmenej 0,5 W;
• na napájanie trojwattových LED diód budete potrebovať 1,2 ohmový odpor, prúd bude 1 A a rozptylový výkon bude najmenej 1,2 wattu.

Na lm317 je stabilizátor prúdu LED celkom spoľahlivý, ale je dôležité správne vypočítať odpor bočníka a zvoliť jeho výkon. V tejto veci vám pomôže kalkulačka. Tiež na báze LED a na základe tohto MS sa vyrábajú rôzne výkonné svietidlá a domáce reflektory.

Budovanie výkonných regulovaných napájacích zdrojov

Interný tranzistor lm317 nie je dostatočne výkonný, na jeho zvýšenie budete musieť použiť externé prídavné tranzistory. V tomto prípade sa komponenty vyberajú bez obmedzení, pretože ich ovládanie vyžaduje oveľa nižšie prúdy, ktoré je mikroobvod celkom schopný poskytnúť.

Regulovaný napájací zdroj lm317 s externým tranzistorom sa príliš nelíši od bežného zapnutia. Namiesto konštanty R2 je nainštalovaný premenlivý odpor a základňa tranzistora je pripojená k vstupu mikroobvodu cez ďalší obmedzovací odpor, ktorý vypína tranzistor. Ako riadený sa používa bipolárny kľúč s vodivosťou p-n-p. V tomto dizajne mikroobvod pracuje s prúdmi rádovo 10 mA.

Pri navrhovaní bipolárnych zdrojov napájania budete musieť použiť doplnkový pár tohto čipu, čo je lm 337. A na zvýšenie výstupného prúdu sa používa tranzistor s vodivosťou n-p-n. V spätnom ramene stabilizátora sú komponenty zapojené rovnako ako v hornom. Primárny okruh je transformátor alebo impulzná jednotka, čo závisí od kvality obvodu a jeho účinnosti.

Niektoré funkcie práce s čipom lm317

Pri návrhu napájacích zdrojov s malým výstupným napätím, pri ktorom rozdiel medzi vstupnou a výstupnou hodnotou nepresahuje 7 V, je lepšie použiť iné, citlivejšie mikroobvody s výstupným prúdom do 100 mA - LP2950 a LP2951. Pri nízkom výskyte nie je lm317 schopný poskytnúť potrebný stabilizačný koeficient, čo môže viesť k nežiaducim pulzáciám počas prevádzky.

Ďalšie praktické obvody na lm317

Okrem bežných stabilizátorov a regulátorov napätia založených na tomto mikroobvode existujú aj môžete vytvoriť digitálny regulátor napätia. To si bude vyžadovať samotný mikroobvod, sadu tranzistorov a niekoľko odporov. Zapnutím tranzistorov a príchodom digitálneho kódu z PC alebo iného zariadenia sa zmení odpor R2, čo vedie aj k zmene prúdu obvodu v rozsahu napätia od 1,25 do 1,3 V.

LM317 sa viac ako kedykoľvek predtým hodí na dizajn jednoduchých regulovaných napájacích zdrojov a elektroniky s rôznymi výstupnými charakteristikami, ako variabilným výstupným napätím, tak prednastaveným napätím a prúd zaťaženie.

Na uľahčenie výpočtu požadovaných výstupných parametrov slúži špecializovaný kalkulátor LM317, ktorý je možné stiahnuť z odkazu na konci článku spolu s datasheetom LM317.

Špecifikácie stabilizátora LM317:

• Poskytuje výstupné napätie od 1,2 do 37 V.
• Zaťažovací prúd do 1,5A.
• Prítomnosť ochrany pred možným skratom.
• Spoľahlivá ochrana mikroobvodu pred prehriatím.
• Chyba výstupného napätia 0,1 %.

Tento lacný integrovaný obvod je dostupný v balíkoch TO-220, ISOWATT220, TO-3 a D2PAK.

Účel kolíkov mikroobvodu:

Online kalkulačka LM317

Nižšie je uvedená online kalkulačka na výpočet regulátora napätia na základe LM317. V prvom prípade sa na základe požadovaného výstupného napätia a odporu rezistora R1 vypočíta rezistor R2. V druhom prípade, ak poznáte odpory oboch odporov (R1 a R2), môžete vypočítať napätie na výstupe stabilizátora.

Pozrite si kalkulačku na výpočet aktuálneho stabilizátora na LM317.

Príklady použitia stabilizátora LM317 (schémy zapojenia)

stabilizátor prúdu

The stabilizátor prúdu možno použiť v obvodoch rôznych nabíjačiek batérií resp regulované napájacie zdroje. Štandardný obvod nabíjačky je zobrazený nižšie.

V tomto spínacom obvode sa používa metóda nabíjania jednosmerným prúdom. Ako je zrejmé z diagramu, nabíjací prúd závisí od odporu odporu R1. Hodnota tohto odporu je v rozsahu od 0,8 ohm do 120 ohm, čo zodpovedá nabíjaciemu prúdu od 10 mA do 1,56 A:

5V napájací zdroj s elektronickým spínaním

Nižšie je schéma 15 voltového napájacieho zdroja s mäkkým štartom. Potrebná plynulosť zapnutia stabilizátora je nastavená kapacitou kondenzátora C2:

Spínací obvod s nastaviteľným výstupom Napätie