Pri vývoji elektrických obvodov je často potrebné použiť stabilizátory napätia s nízkym alebo stredným výkonom (až 1,5 A) alebo zdroje referenčného napätia. Je vhodné, ak je takýto uzol dostupný v integrovanom prevedení vo forme jedného mikroobvodu. Rozsah 9 menovitých jednosmerného napätia v rozsahu od 5V do 24V uzatvára sériové regulátory 78XX. Výklenková práca LM317 - napätie je vyššie (až 37 V) a nižšie (až 1,2 V) tohto rozsahu, stredné hodnoty napätia, nastaviteľné stabilizátory.
Obsah
Čo je čip LM317
Mikroobvod je lineárny regulátor napätia, ktorého výstupnú hodnotu je možné nastaviť v určitých medziach alebo rýchlo upraviť. Dostupné v niekoľkých variantoch krytu s tromi prívodmi.Rozsah výstupného napätia pre všetky možnosti je rovnaký a maximálny prúd sa môže líšiť.
| Označenie | Maximálny prúd, 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 |
Kľúčové vlastnosti lineárneho regulátora napätia LM317
Technické listy stabilizátora LM317 obsahujú úplné technické informácie, ktoré nájdete pri preštudovaní špecifikácie. Nižšie sú uvedené parametre, ktorých nedodržanie je najkritickejšie a pri nesprávnom použití môže mikroobvod zlyhať. V prvom rade ide o maximálny prevádzkový prúd. Je uvedený v predchádzajúcej časti pre rôzne typy popravy. Je potrebné dodať, že na získanie najvyššieho prúdu 1,5 A musí byť mikroobvod nainštalovaný na chladiči.
Maximálne napätie na výstupe regulátora postaveného na základe LM317 nemôže byť väčšie ako 40 V. Ak to nestačí, musíte zvoliť vysokonapäťový analóg stabilizátora.
Minimálne výstupné napätie je 1,25 V. S týmto dizajnom obvodu môžete získať menej, ale bude fungovať ochrana proti preťaženiu. Nie je to najlepšia možnosť – takáto ochrana by mala fungovať proti prekročeniu výstupného prúdu, ako to funguje v iných integrovaných stabilizátoroch. Preto v praxi nie je možné získať regulátor, ktorý pracuje od nuly, keď sa na kolík nastavenia aplikuje záporné predpätie.
Minimálna hodnota vstupného napätia nie je uvedená v údajovom liste, ale možno ju určiť z nasledujúcich úvah:
- minimálne výstupné napätie - 1,25 V;
- minimálny pokles napätia pre Uout = 37 V sa rovná trom voltom, je logické predpokladať, že pre minimálny výkon by nemal byť menší;
Na základe týchto dvoch predpokladov musí byť na vstup privedených aspoň 3,5 V, aby sa získala minimálna výstupná hodnota. Taktiež pre stabilnú prevádzku musí byť prúd cez delič minimálne 5 mA - aby parazitný prúd na výstupe ADJ nevnášal výrazný napäťový posun (v praxi môže dosiahnuť až 0,5 mA).
Týka sa to informácií z klasických datasheetov od známych výrobcov (Texas Instruments a pod.). V katalógových listoch novej vzorky od spoločností z juhovýchodnej Ázie (Tiger Electronics atď.) je tento parameter uvedený, ale v implicitnej forme, ako rozdiel medzi vstupným a výstupným napätím. Pre všetky napätia by to malo byť aspoň 3 volty, čo nie je v rozpore s predchádzajúcou úvahou.
Maximálne vstupné napätie by nemalo presiahnuť projektované výstupné napätie o viac ako 40 V. S tým treba počítať aj pri vývoji obvodov.
Dôležité! Môžete sa riadiť deklarovanými parametrami, ak je mikroobvod uvoľnený akýmkoľvek známym výrobcom. Produkty neznámych firiem majú zvyčajne nižšie vlastnosti
Účel záverov a princíp fungovania
Bolo spomenuté, že LM317 patrí do triedy lineárnych stabilizátorov. To znamená, že stabilizácia výstupného napätia sa uskutočňuje v dôsledku prerozdelenia energie medzi záťažou a regulačným prvkom.
Tranzistor a záťaž tvoria delič vstupného napätia. Ak sa napätie nastavené na záťaži zníži (v dôsledku zmeny prúdu atď.), tranzistor sa mierne otvorí. Ak sa zvýši, zatvorí sa, zmení sa deliaci faktor a napätie na záťaži zostane stabilné. Nevýhody takejto schémy sú známe:
- je potrebné, aby vstupné napätie prevyšovalo výstupné;
- na regulačnom tranzistore sa rozptýli veľký výkon;
- Účinnosť, ani teoreticky, nemôže prekročiť pomer Uout/Uin.
Existujú však vážne výhody (v porovnaní s impulznými obvodmi):
- relatívne jednoduchý a lacný čip;
- vyžaduje minimálne vonkajšie potrubie;
- a hlavnou výhodou je, že výstupné napätie je bez vysokofrekvenčných parazitných komponentov (rušenie napájania je minimálne).
Štandardná schéma zapnutia mikroobvodu:
- vstupné napätie je privedené na vstupný kolík;
- na výstup Výstup - výstup;
- on Ajust - referenčné napätie, od ktorého závisí výstup.
Rezistory R1 a R2 nastavujú výstupné napätie. Vypočítava sa podľa vzorca:
Uout=1,25⋅ (1+R2/R1) + Iadj⋅R2.
Iadj je parazitný prúd ladiaceho kolíka, podľa výrobcu môže byť do 5 µA. Prax ukazuje, že môže dosiahnuť hodnoty rádovo alebo dva vyššie.
Kondenzátor C1 môže mať kapacitu od stoviek až po niekoľko tisíc mikrofarád. Vo väčšine prípadov je to výstupný kondenzátor usmerňovača. Musí byť pripojený k mikroobvodu vodičmi nie dlhšími ako 7 cm Ak túto podmienku nemožno splniť pre usmerňovací kondenzátor, potom by sa mala v bezprostrednej blízkosti vstupnej svorky pripojiť dodatočná kapacita približne 100 mikrofaradov. Kondenzátor C3 by nemal mať kapacitu väčšiu ako 100-200 mikrofaradov z dvoch dôvodov:
- aby sa zabránilo prechodu stabilizátora do režimu vlastnej oscilácie;
- aby sa eliminoval nárazový prúd na nabíjanie pri pripojení napájania.
V druhom prípade môže fungovať ochrana proti preťaženiu.
Nezabudnite na to, keď preteká prúd odpory, zohrievajú sa (je to možné aj pri zvýšení okolitej teploty).Odpor R1 a R2 sa mení a nie je zaručené, že sa budú meniť proporcionálne. Preto sa napätie na výstupe pri zahrievaní alebo ochladzovaní môže meniť. Ak je to kritické, možno použiť odpory s normalizovaným teplotným koeficientom odporu. Môžu byť rozlíšené prítomnosťou šiestich pruhov na tele. Takéto predmety sú však drahšie a je ťažšie ich kúpiť. Ďalšou možnosťou je použitie zenerovej diódy pre vhodné napätie namiesto R2.
Aké sú analógy
Podobné mikroobvody sú vyvinuté v iných spoločnostiach v iných krajinách. Kompletné analógy sú:
- GL317;
- SG317;
- UPC317;
- ECG1900.
Vyrábajú sa aj stabilizátory so zvýšenými elektrickými charakteristikami. Je možné poskytnúť viac prúdu:
- LM338 - 5 A;
- LM138 - 5 A
- LM350 - 3 A.
V prípade potreby regulovateľného zdroja napätia s hornou hranicou 60 V je potrebné použiť stabilizátory LM317HV, LM117HV. Index HV znamená High Voltage – vysoké napätie.
Z domácich mikroobvodov je KR142EN12 úplným analógom, ale vyrába sa iba v balení TO-220. Toto je potrebné vziať do úvahy pri navrhovaní dosiek plošných spojov.
Príklady spínacích obvodov pre stabilizátor LM317
Typické schémy zapnutia mikroobvodu sú uvedené v údajovom liste. Typickou aplikáciou je pevný stabilizátor napätia, diskutovaný vyššie.
Ak namiesto R2 nainštalujete premenlivý odpor, výstupné napätie regulátora sa dá rýchlo upraviť. Treba mať na pamäti, že potenciometer bude slabým miestom v obvode. Aj pri dobrej kvalite premenných odporov bude mať kontaktný bod motora s vodivou vrstvou určitú nestabilitu spojenia. V praxi to bude mať za následok dodatočnú nestabilitu výstupného napätia.
Pre ochranu výrobca odporúča povoliť dve dióda D1 a D2.Prvá dióda by mala chrániť pred situáciou, keď je výstupné napätie vyššie ako vstupné. V praxi je táto situácia extrémne zriedkavá a môže nastať len vtedy, ak sú na výstupnej strane iné zdroje napätia. Výrobca poznamenáva, že táto dióda tiež chráni pred prípadným skratom na vstupe - kondenzátor C1 v tomto prípade vytvorí výbojový prúd opačnej polarity, čo povedie k poruche mikroobvodu. Ale vo vnútri mikroobvodu, paralelne s touto diódou, je reťazec zenerove diódy a rezistory, ktoré budú fungovať rovnako. Preto je potreba inštalácie tejto diódy pochybná. A D2 v takejto situácii ochráni vstup stabilizátora pred prúdom kondenzátora C2.
Ak paralelne s R2 dať tranzistor, potom je možné ovládať činnosť stabilizátora. Keď sa na bázu tranzistora privedie napätie, otvorí sa a odpojí R2. Výstupné napätie sa zníži na 1,25 V. Tu je potrebné zabezpečiť, aby rozdiel medzi vstupným a výstupným napätím nepresiahol 40 V.
Škodlivý vplyv kontaktu potenciometra na stabilitu výstupného napätia možno znížiť paralelným zapojením kondenzátora s premenlivým odporom. V tomto prípade nebude rušiť ochranná dióda D1.
Ak výstupný prúd stabilizátora nestačí, je možné ho zosilniť externým tranzistorom.
Prúdový stabilizátor môžete získať z regulátora napätia zapnutím LM317 podľa tejto schémy. Výstupný prúd sa vypočíta podľa vzorca I=1,25⋅R1. Takéto začlenenie sa často používa ako ovládač pre LED diódy - LED je zapnutá ako záťaž.
Nakoniec bolo na jeho základe vytvorené nezvyčajné zaradenie lineárneho stabilizátora - obvod Meniť zdroj energie. Pozitívna spätná väzba pre výskyt kmitov nastavuje obvod C3R6.
Čip LM317 má značné množstvo slabých stránok. Ale umenie vytvárania obvodov je využiť výhody stabilizátora na obídenie nevýhod. Všetky mínusy mikroobvodu sú odhalené, poskytuje sa rada, ako ich neutralizovať. Preto je LM317 obľúbený u tvorcov profesionálnych a amatérskych rádiových zariadení.
Podobné články:
