При разработването на електрически вериги често се налага да се използват стабилизатори на напрежение с ниска или средна мощност (до 1,5 А) или източници на еталонно напрежение. Удобно е, ако такъв възел се предлага в интегриран дизайн, под формата на единична микросхема. Диапазон от 9 номинални стойности на DC напрежение в диапазона от 5V до 24V затваря серийните регулатори 78XX. Нишова работа LM317 - напреженията са по-високи (до 37 V) и по-долу (до 1,2 V) от този диапазон, междинни стойности на напрежението, регулируеми стабилизатори.
Съдържание
Какво представлява чипът LM317
Микросхемата е линеен регулатор на напрежението, чиято изходна стойност може да се задава в определени граници или бързо да се регулира. Предлага се в няколко варианта на корпус с три проводника.Диапазонът на изходното напрежение за всички опции е еднакъв, а максималният ток може да варира.
| Обозначаване | Максимален ток, А | Кадър |
|---|---|---|
| LM317T | 1,5 | ТО-220 |
| LM317LZ | 0,1 | ТО-92 |
| LM317P | 1,5 | ISOWAT-220 |
| LM317D2T | 1,5 | D2PAK |
| LM317K | 0,1 | ДО-3 |
| LM317LD | 1,5 | SO-8 |
Основни характеристики на линейния регулатор на напрежението LM317
Листовете с данни за стабилизатора LM317 съдържат пълна техническа информация, която може да бъде намерена чрез изучаване на спецификацията. По-долу са параметрите, чието неспазване е най-критично и ако се използва неправилно, микросхемата може да се повреди. На първо място, това е максималният работен ток. Той е даден в предишния раздел за различни видове изпълнение. Трябва да се добави, че за да се получи най-високият ток от 1,5 A, микросхемата трябва да бъде инсталирана на радиатор.
Максималното напрежение на изхода на регулатора, изграден на базата на LM317, може да бъде не повече от 40 V. Ако това не е достатъчно, трябва да изберете високоволтов аналог на стабилизатора.
Минималното изходно напрежение е 1,25 V. С този дизайн на веригата можете да получите по-малко, но защитата от претоварване ще работи. Това не е най-добрият вариант - такава защита трябва да работи срещу превишаване на изходния ток, както работи в други интегрирани стабилизатори. Следователно на практика е невъзможно да се получи регулатор, който работи от нула, когато се приложи отрицателно отклонение към щифта за настройка.
Минималната стойност на входното напрежение не е посочена в листа с данни, но може да бъде определена от следните съображения:
- минимално изходно напрежение - 1,25 V;
- минималният спад на напрежението за Uout = 37 V е равен на три волта, логично е да се предположи, че за минималния изход трябва да бъде не по-малко;
Въз основа на тези две предпоставки трябва да се приложи най-малко 3,5 V към входа, за да се получи минималната изходна стойност. Също така, за стабилна работа, токът през делителя трябва да бъде най-малко 5 mA - така че паразитният ток на ADJ изхода да не внесе значително изместване на напрежението (на практика може да достигне до 0,5 mA).
Това се отнася за информация от класически таблици с данни от известни производители (Texas Instruments и др.). В листовете с данни на новата извадка от компании от Югоизточна Азия (Tiger Electronics и др.), този параметър е посочен, но в неявна форма, като разликата между входното и изходното напрежение. Трябва да бъде най-малко 3 волта за всички напрежения, което не противоречи на предишните разсъждения.
Максималното входно напрежение не трябва да надвишава проектираното изходно напрежение с повече от 40 V. Това също трябва да се има предвид при разработването на схеми.
Важно! Можете да се ръководите от декларираните параметри, ако микросхемата е пусната от всеки известен производител. Продуктите на неизвестни фирми обикновено имат по-ниски характеристики
Цел на изводите и принцип на действие
Беше споменато, че LM317 принадлежи към класа на линейните стабилизатори. Това означава, че стабилизирането на изходното напрежение се осъществява поради преразпределението на енергията между товара и регулиращия елемент.
Съставяне на транзистор и товар делител на входно напрежение. Ако напрежението, зададено на товара, намалее (поради промяна в тока и т.н.), транзисторът се отваря леко. Ако се увеличи, той се затваря, коефициентът на разделяне се променя и напрежението при товара остава стабилно. Недостатъците на такава схема са известни:
- необходимо е входното напрежение да надвишава изходното;
- голяма мощност се разсейва на регулиращия транзистор;
- Ефективността, дори теоретично, не може да надвишава съотношението Uout / Uin.
Но има сериозни предимства (по отношение на импулсните вериги):
- сравнително прост и евтин чип;
- изисква минимална външна тръба;
- и основното предимство е, че изходното напрежение не съдържа високочестотни паразитни компоненти (смущенията в захранването са минимални).
Стандартна схема за включване на микросхема:
- входното напрежение се прилага към входния щифт;
- to output Output - изход;
- on Ajust - референтното напрежение, от което зависи изходът.
Резисторите R1 и R2 задават изходното напрежение. Изчислява се по формулата:
Uout=1,25⋅ (1+R2/R1) + Iadj⋅R2.
Iadj е паразитният ток на щифта за настройка, според производителя може да бъде в рамките на 5 µA. Практиката показва, че може да достигне стойности с порядък или два по-високи.
Кондензатор C1 може да има капацитет от стотици до няколко хиляди микрофарада. В повечето случаи това е изходният кондензатор на токоизправителя. Той трябва да бъде свързан към микросхемата с проводници не по-дълги от 7 см. Ако това условие не може да бъде изпълнено за изправителния кондензатор, тогава в непосредствена близост до входния терминал трябва да се включи допълнителен капацитет от приблизително 100 микрофарада. Кондензатор C3 не трябва да има капацитет от повече от 100-200 микрофарада по две причини:
- за да се избегне преминаването на стабилизатора в режим на самотрептене;
- за елиминиране на пусковия ток за зареждане при подаване на захранване.
Във втория случай може да работи защитата от претоварване.
Не забравяйте, че когато тече ток резистори, те се нагряват (това е възможно и при повишаване на температурата на околната среда).Съпротивлението R1 и R2 се променят и няма гаранция, че те ще се променят пропорционално. Следователно напрежението на изхода при загряване или охлаждане може да се промени. Ако това е критично, могат да се използват резистори с нормализиран температурен коефициент на съпротивление. Те могат да бъдат разграничени по наличието на шест ивици по тялото. Но такива артикули са по-скъпи и е по-трудно да ги купите. Друг вариант е да използвате ценеров диод за подходящо напрежение вместо R2.
Какви са аналозите
Има подобни микросхеми, разработени в други компании в други страни. Пълните аналози са:
- GL317;
- SG317;
- UPC317;
- ЕКГ1900.
Произвеждат се и стабилизатори с повишени електрически характеристики. Може да се даде повече ток:
- LM338 - 5 A;
- LM138 - 5 А
- LM350 - 3 A.
Ако се изисква регулируем източник на напрежение с горна граница от 60 V, трябва да се използват стабилизатори LM317HV, LM117HV. Индекс HV означава високо напрежение - високо напрежение.
От домашните микросхеми KR142EN12 е пълен аналог, но се произвежда само в пакета TO-220. Това трябва да се има предвид при проектирането на печатни платки.
Примери за комутационни вериги за стабилизатора LM317
Типичните схеми за включване на микросхемата са дадени в листа с данни. Типично приложение е стабилизатор с фиксирано напрежение, разгледан по-горе.
Ако инсталирате променлив резистор вместо R2, тогава изходното напрежение на регулатора може бързо да се регулира. Трябва да се има предвид, че потенциометърът ще бъде слабо място във веригата. Дори с променливи резистори с добро качество, контактната точка на двигателя с проводящия слой ще има известна нестабилност на връзката. На практика това ще доведе до допълнителна нестабилност на изходното напрежение.
За защита производителят препоръчва да активирате две диод D1 и D2.Първият диод трябва да предпазва от ситуация, при която изходното напрежение е по-високо от входното. На практика тази ситуация е изключително рядка и може да възникне само ако има други източници на напрежение от изходната страна. Производителят отбелязва, че този диод също така предпазва от късо съединение на входа - кондензаторът C1 в този случай ще създаде разряден ток с обратна полярност, което ще доведе до повреда на микросхемата. Но вътре в микросхемата, успоредно на този диод, има верига от ценерови диоди и резистори, които ще работят по същия начин. Следователно необходимостта от инсталиране на този диод е съмнителна. И D2 в такава ситуация ще защити входа на стабилизатора от тока на кондензатора C2.
Ако е успоредно на R2 поставете транзистор, тогава работата на стабилизатора може да се контролира. Когато напрежението се приложи към основата на транзистора, той се отваря и шунтира R2. Изходното напрежение намалява до 1,25 V. Тук е необходимо да се гарантира, че разликата между входното и изходното напрежение не надвишава 40 V.
Вредният ефект на контакта на потенциометъра върху стабилността на изходното напрежение може да бъде намален чрез свързване на кондензатор успоредно с променливото съпротивление. В този случай защитният диод D1 няма да пречи.
Ако изходният ток на стабилизатора не е достатъчен, той може да бъде усилен с външен транзистор.
Можете да получите стабилизатор на ток от регулатор на напрежението, като включите LM317 според тази схема. Изходният ток се изчислява по формулата I=1.25⋅R1. Такова включване често се използва като драйвер за светодиоди - светодиодът се включва като товар.
И накрая, необичайно включване на линеен стабилизатор - на негова основа беше създадена верига превключване на тока. Положителна обратна връзка за възникване на трептения задава веригата C3R6.
Чипът LM317 има значителен брой слабости. Но изкуството на създаването на схеми е да се използват предимствата на стабилизатора, за да се заобиколят недостатъците. Разкриват се всички минуси на микросхемата, дават се съвети как да ги неутрализираме. Поради това LM317 е популярен сред създателите на професионално и любителско радио оборудване.
Подобни статии:
