Стабилизатор напряжения на микросхеме lm317

Регулируемый трехвыводный линейный стабилизатор напряжения и тока LM317t, характеристики которого позволяют используется его в схемах включения регулируемых блоков питания. Очень часто используется в светодиодных устройствах.

В этой статье Вы узнаете основные возможности этой микросхемы, eё распиновку, технические параметры и принцип работы. Увидите, как используя всего несколько радиодеталей можно добиться получения необходимых выходных параметров.

Контакты микросхемы

Изготовляется в универсальном транзисторном корпусе, позволяющем размещать его на плате или теплоотводе. Наиболее распространённая модель LM317 встречается в корпусе TO-220 с буквой «Т» в конце маркировки. Буква «t» обозначает тип корпуса.

Цоколевка стабилизатора LM317 производится по трем контактам. Если смотреть на устройство спереди, то первый контакт слева (Adj) — это регулируемый вывод, средний (Vout) – выход и последний справа (Vin) — вход.

Vin — это вывод, на него подается входное напряжение, которое нужно регулировать. Например, на него может подаваться 12 В, которое устройство будет понижать до 10 В на Vout.
Vout — это вывод, на который выводится напряжение. Поверхность радиатора соединена с этим выводом микросхемы.
Регулируемый (Adj) — это вывод, который позволяет регулировать выходное напряжение через подстрочный резистор.

Встречается в различных видов корпусов.
Номера контактов разных типов корпусов микросхемы.

Характеристики

Технические параметры LM317 при температуре окружающей среды +25 °C:

физические:

корпус TO-220, TO-220FP, TO-3, D2PAK, SOT-23;
материал корпуса — пластмасса;

электрические:

диапазон от 1.25 до 37 В;
сила тока на выходе не более 1.5 А;
нестабильность на выходе до 0,1 %;
опорное (Vref) от 0,1 до 1,3 В;
ток вытекающий из вывода подстройки (Iadj) от 50 до 100 мкА (µA);

внутренняя защита:

от короткого замыкания (Internal Short-Circuit Current Limiting);
от тепловой перегрузки (Thermal Overload Protection);
ограничение по максимальной рассеиваемой мощности (Output Safe-Area Compensation);

Наличие параметра Output Safe-Area Compensatio означает, что в микросхеме есть датчики “теплового ограничения”, которые ограничивают максимальную рассеиваемую мощности, при её превышении она выключится и не пострадает.

Все системы защиты от перегрузок остаются полностью работоспособными даже если вход регулирования отключен.

Схема включения

Зная номера контактов и их назначение можно понизить напряжение, подаваемое на вход микросхемы до необходимого значения. Для этого надо изменить сопротивление R1, подключенного к регулируемому выводу Adj. Давайте посмотрим как это выглядит.

Как видно на схеме включения lm317 к контакту Adj надо подключить два резистора R1 и R2. Они определяют напряжение, которое понижает стабилизатор и выдает на выход. Посмотрим следующую формулу выходного напряжения.

Исходя из формулы видно, что величина Vout зависит от значения резистора R2.Чем больше увеличивается значение сопротивления R2, тем больше будет выходное напряжение.

Пример стабилизации напряжения на LM317

Допустим надо подать на микросхему 12 вольт и отрегулировать его до 5. Исходя из формулы, приведенной выше, для того, чтобы LM317 выдал 5 вольт и выступал в роли регулятора напряжения, значение R2 должно быть 720 Ом.

Соберите указанную выше схему. Затем с помощью мультиметра проверьте выходное напряжение, поместив его щупы на конденсатор емкостью 1 мкФ. Если схема собрана правильно, то на её выходе будет около 5 вольт.

Входной конденсатор С1 можно не использовать, если корпус микросхемы расположен не менее 15 сантиметров от входного сглаживающего фильтра. Выходной конденсатор С2 добавляют для сглаживания переходных процессов.

Теперь замените резистор R2 и установите на его место номинал со значением 1,5 кОм. Теперь на выходе должно быть около 10 В. Это преимущество этих миросхем. Вы можете настроить их на любое напряжение в пределах диапазона, указанного в его характеристиках.

Принцип работы

Соберем простой стабилизатор напряжения используя LM317 согласно схеме.

Подключим на вход Vin источник постоянного питания. Как уже было написано ранее, к этим контактам надо подать входное напряжение, которое микросхема затем понизит в зависимости от нагрузки. Оно должно быть больше, чем на выходе.

Допустим используя эту схему надо получить 5 В нагрузке. Следовательно, на вход Vin надо подать больше чем 5 вольт. Как правило, если микросхема LM317, не является регулятором с малым падением надо, чтобы входное напряжение примерно на 2 вольта было выше выходного. Поскольку мы хотим 5 вольт на выходе, мы подадим к регулятору 7 вольт.

Регулятор с малым падением напряжения – устройство с низким падением на переходе, примерно от 1 до 1,5 вольт. В качестве регулирующего элемента обычно используется одинарный npn-транзистор.

Контакт Adj позволяет отрегулировать напряжение на выходе до уровня, который мы хотим.Рассчитаем, какое значение сопротивления R2 даст на выходе устройства 5 вольт. Используя формулу для выходного напряжения можно узнать значение сопротивления R2.

Так как сопротивление R1 равно 240 Ом, а выходное напряжение равно 5 В, то R2 согласно формуле будет равно 720 Ом. Таким образом, при значении R2 =720 Ом, LM317 будет выдавать 5 В, при подаче на её вход более 5 Вольт.

Драйвер тока

Драйвер тока (LED Driver) поддерживает ток и напряжение в цепи нагрузки в независимости от поданного на него постоянного питания. Известно, что светодиод является полупроводниковым прибором, который следует запитать током, указанным в характеристиках светодиода.

Используя схему стабилизации как показано в DataSheet можно собрать на LM317 простую схему драйвера тока.

Для ее работы зная потребляемый светодиодом ток, необходимо подобрать сопротивление подстроечного резистора R1. У маломощных светодиодов ток потребления составляет порядка 20 мА или 0,02 А. Для подбора необходимого сопротивления используют формулу, где Iout это ток на выходе микросхемы, необходимый для питания светодиодов.

Используя формулу, получаем значение номинала резистора с сопротивлением 62.5 Ома. Для избежания перегрева микросхемы подбирают необходимую мощности резистора по формуле.

Собрав схему и подав питание, получают простейший драйвер стабилизации тока для светодиодов. Светодиод будет включаться, с требуемой яркостью, которая не будет зависеть от поданного постоянного питания на вход микросхемы.

Номинал необходимого резистора R1, можно подобрать, используя обычный подстроечный проволочный резистор на сопротивление 0.5 кОм. Для этого сначала проверяют его сопротивление между среднем и любым из крайних выводов. С помощью мультиметра, вращая регулирующий стержень, добиваемся значения сопротивления 500 Ом, чтобы не сжечь подключенный светодиод при включении.

Затем подключают в схему со светодиодом. Чтобы выбрать подходящий номинал резистора, после подачи питания изменяют сопротивление подстроечного резистора до требуемого тока светодиода.

Онлайн-калькулятор

Для расчета параметров радиоэлементов в схемах с LM317 в сети интернет существует множество онлайн-калькуляторов:

для расчета резистора R2, при известном выходном напряжении и сопротивлении резистора R1;
для вычисления напряжения на выходе стабилизатора, при известном сопротивлении двух резисторов (R1 и R2);
для расчета сопротивления и мощности резистора, при известном значении силы тока на выходе микросхемы и др.

Как проверить lm317 мультиметром ?

Мультиметром микросхемы проверить нельзя, так как это не транзистор. Что-то протестировать между контактами конечно можно, но это не гарантирует исправность микросхемы, так как она содержит большое количество различных радиоэлементов (транзисторов, резисторов и др.

), которые не соединены с выводами напрямую и не «прозваниваются». Самым эффективный способ, это собрать простой стенд используя макетную плату для проверки и запитать все от батарейки, . Стенд должен представлять собой простейший стабилизатор (пару конденсаторов и резисторов).

Зарубежные и российские аналоги

Чем можно заменить lm317 ? Полными аналогами микросхемы являются GL317, SG317, UPC317, ECG1900. Очень известным отечественным аналогом lm317t c фиксированным напряжением является микросхема KP142ЕН12. Если нужен регулируемый линейный стабилизатор, то подойдет КРЕН12А (можно и Б).

Безопасность при эксплуатации

Максимальное напряжение между входом и выходом не должно превышать 40 В. Мощность рассеивания не более 20 Вт. Температура пайки не должна превышать 260 °С, при соблюдении расстоянии от корпуса микросхемы более 1,6 мм и времени нагревания до 10 секунд. Температура хранения устройства должна находится в пределах от -65 до + 150 °С, рабочая температура не более + 150 °С.

Это максимальные значения, которые могут привести к повреждению устройства или повлиять на стабильность его работы. Микросхема хорошо защищена от тепловой перегрузки и короткого замыкания контактов. Однако не стоит превышать допустимые параметры при эксплуатации, для избежания выхода её из строя и достижения максимально надежной работы.

Производители

LM317t выпускают многие именитые производители, ниже представим их вместе с DataSheet:

Texas Instruments Incorporated;
ON Semiconductor;
ST Microelectronics.

LM317 и LM317T схемы включения, datasheet

Микросхема уже не одно десятилетие является хитом среди начинающих радиолюбителей благодаря своей простоте и надежности. На основе этой микросхемы можно собрать регулируемый блок питания на LM317, стабилизатор тока, светодиодный драйвер и другие БП. Для этого потребуется несколько внешних радиодеталей, для LM317 схема включения работает сразу, настройки не требуется.

Микросхемы ЛМ317 и LM317T datasheet полностью одинаковые, отличаются только корпусом. Никаких отличий или разницы нет, совсем нет.

Так же написал обзоры и datasheet других популярных ИМС TL431, LM358 LM358N, LM494. C хорошими иллюстрациями, понятными и простыми схемами.

Содержание

1. Характеристики
2. Аналоги
3. Типовые схемы включения
4. Калькуляторы
5. Схемы включения
6. Радиоконструкторы
7. Datasheet, даташит

Характеристики

Основное назначение это стабилизация положительного напряжения. Регулировка происходит линейным способом, в отличие от импульсных преобразователей.

Так же популярна LM317T, с ней не встречался, поэтому пришлось долго искать правильный даташит на неё. Оказалось, что они полностью идентичны по параметрам, букв «T» в конце маркировки обозначает корпус TO-220 на 1,5 Ампер.

Скачать даташиты:

полный LM317, LM317T datasheet;
LM117, LM217, LM317, LM317T datasheet.

Характеристики

LM317	LM338	LM350
Входное Вольт	1,2 – 37В	1,2 – 37В	1,2 – 37В
Напряжение на выходе	до 36В	до 36В	до 36В
Сила тока	1,5А	5А	3А
Нагрев	до 125°	—	—
Защита	от перегрева от замыкания	—	—
Нестабильность на выходе	0,1%	—	—

Даже при наличии интегрированных систем защиты не следует эксплуатировать на пределе возможностей. Если выйдет из строя, неизвестно сколько Вольт будет на выходе, можно будет спалить дорогостоящую нагрузку.

Приведу основные электрические характеристики из LM317 datasheet на русском . Не все знают технические термины на английском.

В даташите указана огромная сфера применения, проще написать где она не используется.

Аналоги

КР142ЕН12

Микросхем которые имеют практически такой же функционал много, отечественных и зарубежных. Добавлю в список более мощные аналоги, чтобы избежать включения нескольких параллельно. Самый известный LM317 аналог, это отечественная КР142ЕН12.

LM117 LM217 – расширенный диапазон рабочих температур от -55° до +150°;
LM338, LM138, LM350 — аналоги на 5А, 5А и 3А соответственно;
LM317HV, LM117HV — напряжение на выходе до 60V, если вам не достаточно стандартных 40V.

Полные аналоги:

GL317;
SG317;
UPC317;
ECG1900.

Типовые схемы включения

Преобразователь с пониженными пульсациями LM317T
Регулируемый источник тока
Схема с предварительным стабилизатором
Регулятор 1,25 — 20 Вольт с регулируемым током
Параллельное подключение с одним регулятором
Схема для зарядки аккумуляторов на LM317T
Схема зарядки аккумулятора на 50мА
Схема плавного включения питания
Регулирование двумя LM317T синусоиды переменного тока
Зарядное устройство на 6V с ограничением Ампер
Параллельное подключение для увеличения мощности
Блок питания с большим током LM317T

Калькуляторы

Для максимального облегчения расчётов на основе LM317T разработано множество программ LM317 калькуляторов и онлайн калькуляторов. Указав исходные параметры сразу можно просчитать несколько вариантов и увидеть характеристики требуемых радиодеталей.

Онлайн калькулятор стабилизатора тока на LM317

Программа для расчета источников напряжения и тока с учётом LM317 характеристик LM317T . Расчёт схем включения мощных преобразователей с использованием транзисторов, TL431, M5237. Так же ИМС 7805, 7809, 7812.

Скачать программу калькулятор для LM317, LM317T

Схемы включения

Стабилизатор LM317 зарекомендовал себя универсальной микросхемой способной стабилизировать напряжение и Амперы. За десятки лет разработаны сотни схем включения LM317T различного применения. Основное назначение, это стабилизатор напряжения в блоках питания. Для увеличения силы количества Ампер на выходе есть несколько вариантов:

подключение параллельно;
установка на выходе силовых транзисторов, получим до 20А;
замена на мощные аналоги LM338 до 5A или LM350 до 3А.

Для построения двухполярного блока питания применяются стабилизаторы отрицательного напряжение LM337.

Считаю, что параллельное подключение не самый лучший вариант из-за разницы в характеристиках стабилизаторов. Невозможно настроить несколько штук точно на одинаковые параметры, чтобы распределить нагрузку равномерно.

Благодаря разбросу, на один нагрузка всегда будет больше чем на другие. Вероятность выхода из строя нагруженного элемента выше, если он сгорит, то резко возрастёт нагрузка на другие, которые могут не выдержать её.

Чтобы не подключать параллельно, лучше использовать для силовой части DC-DC преобразователя напряжения транзисторы на выходе. Они рассчитаны на большой ток и отвод тепла у них лучше из-за больших размеров.

Современные импульсные микросхемы уступают по популярности, её простоту трудно превзойти. Стабилизатор тока на lm317 для светодиодов прост в настройке и расчётах, в настоящее время до сих пор применяется на небольших производствах электронных блоков.

Светодиодный драйвер
Светодиодный драйвер до 5А
Зарядное для аккумуляторов
Регулируемый двухполярный блок питания от 0 до 36В
Двухполярный БП LM317 и LM337, для получения положительного и отрицательного напряжения.

Радиоконструкторы

Для начинающих радиолюбителей могу порекомендовать радиоконструкторы от китайцев на Aliexpress. Такой конструктор оптимальный способ собрать устройство по схеме включения, не надо изготавливать плату и подбирать детали. Любой конструктор можно доработать по своему усмотрению, главное чтобы плата была. Стоимость конструктора от 100 руб с доставкой, готовый модуль в сборе от 50 руб.

Datasheet, даташит

Микросхема очень популярная, выпускает множеством производителей, включая китайских. Мои коллегам попадались ЛМ317 с плохими параметрами, которые не тянут заявленный ток. Покупали у китайцев, которые любят всё подделывать и копировать, при этом ухудшая характеристики.

Линейный стабилизатор напряжения или тока LM317

Магазины Китая
BANGGOOD.COM
Радиотовары
Хобби
Пункт №18

Здравствуйте. Предлагаю вниманию обзор интегрального линейного регулируемого стабилизатора напряжения (или тока) LM317 по цене 18 центов за штуку. В местном магазине такой стабилизатор стоит на порядок больше, поэтому меня и заинтересовал этот лот. Решил проверить, что продаётся по такой цене и оказалось, что стабилизатор вполне качественный, но об этом ниже. В обзоре тестирование в режиме стабилизатора напряжения и тока, а также проверка защиты от перегрева.

Заинтересовавшихся прошу…

Стабилизаторы бывают линейные и импульсные. Линейный стабилизатор представляет собой делитель напряжения, на вход которого подаётся входное (нестабильное) напряжение, а выходное (стабилизированное) напряжение снимается с нижнего плеча делителя. Стабилизация осуществляется путём изменения сопротивления одного из плеч делителя: сопротивление постоянно поддерживается таким, чтобы напряжение на выходе стабилизатора находилось в установленных пределах. При большом отношении величин входного/выходного напряжений линейный стабилизатор имеет низкий КПД, так как большая часть мощности Pрасс = (Uin — Uout) * It рассеивается в виде тепла на регулирующем элементе. Поэтому регулирующий элемент должен иметь возможность рассеивать достаточную мощность, то есть должен быть установлен на радиатор нужной площади. Преимущество линейного стабилизатора — простота, отсутствие помех и небольшое количество используемых деталей. Недостаток — низкий КПД, большое тепловыделение. Импульсный стабилизатор напряжения — это стабилизатор напряжения, в котором регулирующий элемент работает в ключевом режиме, то есть бо́льшую часть времени он находится либо в режиме отсечки, когда его сопротивление максимально, либо в режиме насыщения — с минимальным сопротивлением, а значит, может рассматриваться как ключ. Плавное изменение напряжения происходит благодаря наличию интегрирующего элемента: напряжение повышается по мере накопления им энергии и снижается по мере отдачи её в нагрузку. Такой режим работы позволяет значительно снизить потери энергии, а также улучшить массогабаритные показатели, однако имеет свои особенности. Преимущество импульсного стабилизатора — высокий КПД, низкое тепловыделение. Недостаток — бОльшее количество элементов, наличие помех. Лот состоит из 10 микросхем в корпусе ТО-220. Стабилизаторы пришли в полиэтиленовом пакете, обмотанным вспененным полиэтиленом. Сравнение с наверно самым известным линейным стабилизатором 7805 на 5 вольт в таком же корпусе.

Тестирование:

Подобные стабилизаторы выпускаются многими производителями, вот ссылка на руководство от Texas Instruments. Расположение ножек следующее:1 — регулировка; 2 — выход; 3 — вход.

Собираем простейший стабилизатор напряжения по схеме из руководства:Вот что удалось получить при 3 положениях переменного резистора:Результаты, прямо скажем так, не очень. Стабилизатором это назвать язык не поворачивается.

Далее я нагрузил стабилизатор 25 Омным резистором и картина полностью преобразилась: Далее я решил проверить зависимость выходного напряжения от тока нагрузки, для чего задал входное напряжения 15В, подстроечным резистором выставил выходное напряжение около 5В, и выход нагрузил переменным 100 Омным проволочным резистором. Вот что получилось:Ток более 0,8А получить не удалось, т.к. начало падать входное напряжение (БП слабый). В результате этого тестирования, стабилизатор с радиатором нагрелся до 65 градусов: Для проверки работы стабилизатора тока, была собрана следующая схема:Вместо переменного резистора я использовал постоянный, вот результаты тестирования:Стабилизация по току тоже хорошая. Ну и как обзор может быть без сжигания героя? Для этого я собрал снова стабилизатор напряжения, на вход подал 15В, выход настроил на 5В, т.е. на стабилизаторе упало 10В, и нагрузил на 0,8А, т.е. на стабилизаторе выделялось 8Вт мощности. Радиатор убрал. Результат продемонстрировал на следующем видео:

Да, защита от перегрева тоже работает, сжечь стабилизатор не удалось. Стабилизатор вполне работоспособен и может быть использован как стабилизатор напряжения (при условии наличия нагрузки), так и стабилизатор тока. Также есть множество различных схем применения для увеличения выходной мощности, использования в качестве зарядного устройства для аккумуляторов и др. Стоимость сабжа вполне приемлемая, учитывая, что в оффлайне я могу купить такой минимум за 30 рублей, а в известном российском интернет магазине за 19 рублей, что существенно дороже обозреваемого. На сём разрешите откланяться, удачи!

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Планирую купить +38 Добавить в избранное Обзор понравился +59 +88

LM317T схема включения

В случае если в схеме нужен стабилизатор на какое-то не стандартное напряжение, то прекрасное решение использование популярного интегрального стабилизатора LM317T с характеристиками:

способен работать в диапазоне выходных напряжений от 1,2 до 37 В;
выходной ток может достигать 1,5 А;
максимальная рассеиваемая мощность 20 Вт;
встроенное ограничение тока, для защиты от короткого замыкания;
встроенную защиту от перегрева.

У микросхемы LM317T схема включения в минимальном варианте предполагает наличие двух резисторов, значения сопротивлений которых определяют выходное напряжение, входного и выходного конденсатора.

У стабилизатора два важных параметра: опорное напряжение (Vref) и ток вытекающий из вывода подстройки (Iadj).
Величина опорного напряжения может меняться от экземпляра к экземпляру от 1,2 до 1,3 В, а в среднем составляет 1,25 В.

Опорное напряжение это то напряжение которое микросхема стабилизатора стремиться поддерживать на резисторе R1. Таким образом если резистор R2 замкнуть, то на выходе схемы будет 1,25 В, а чем больше будет падение напряжения на R2 тем больше будет напряжение на выходе.

Получается что 1,25 В на R1 складываться с падением на R2 и образует выходное напряжение.

Второй параметр – ток вытекающий из вывода подстройки по сути является паразитным, производители обещают что он в среднем составит 50 мкА, максимум 100 мкА, но в реальных условиях он может достигать 500 мкА. Поэтому чтобы обеспечить стабильное выходное напряжение приходиться через делитель R1-R2 гнать ток от 5 мА.

А это значит что сопротивление R1 не может больше 240 Ом, кстати именно такое сопротивление рекомендуют в схемах включения из datasheet.
Первый раз, когда я посчитал делитель для микросхемы по формуле из LM317T datasheet, я задавался током 1 мА, а потом я очень долго удивлялся почему напряжение реальное напряжение отличается.

И с тех пор я задаюсь R1 и считаю по формуле:
R2=R1*((Uвых/Uоп)-1).
Тестирую в реальных условиях и уточняю значения сопротивлений R1 и R2.

Посмотрим какие должны быть для широко распространенных напряжений 5 и 12 В.

R1, Ом	R2, Ом
LM317T схема включения 5v	120	360
LM317T схема включения 12v	240	2000

Но я бы посоветовал использовать LM317T в случае типовых напряжений, только когда нужно срочно что-то сделать на коленке, а более подходящей микросхемы типа 7805 или 7812 нету под рукой.

А вот расположение выводов LM317T:

Регулировочный
Выходной
Входной

Кстати у отечественного аналога LM317 — КР142ЕН12А схема включения точно такая же.

На этой микросхеме несложно сделать регулируемый блок питания: вместо постоянного R2 поставьте переменный, добавьте сетевой трансформатор и диодный мост.

На LM317 можно сделать и схему плавного пуска: добавляем конденсатор и усилитель тока на биполярном pnp-транзисторе.

Схема включения для цифрового управления выходным напряжением тоже не сложна. Рассчитываем R2 на максимальное требуемое напряжение и параллельно добавляем цепочки из резистора и транзистора. Включение транзистора будет добавлять в параллель к проводимости основного резистора, проводимость дополнительного. И напряжение на выходе будет снижаться.

Схема стабилизатора тока ещё проще, чем напряжения, так как резистор нужен только один. Iвых = Uоп/R1.
Например, таким образом мы получаем из lm317t стабилизатор тока для светодиодов:

для одноватных светодиодов I = 350 мА, R1 = 3,6 Ом, мощностью не менее 0,5 Вт.
для трехватных светодиодов I = 1 А, R1 = 1,2 Ом, мощностью не менее 1,2 Вт.

На основе стабилизатора легко сделать зарядное устройство для 12 В аккумуляторов, вот что нам предлагает datasheet. С помощью Rs можно настроить ограничение тока, а R1 и R2 определяют ограничение напряжения.

Если в схеме потребуется стабилизировать напряжения при токах более 1,5 А, то все также можно использовать LM317T, но совместно с мощным биполярным транзистором pnp-структуры.
Если нужно построить двуполярный регулируемый стабилизатор напряжения, то нам поможет аналог LM317T, но работающий в отрицательном плече стабилизатора — LM337T.

Но у данной микросхемы есть и ограничения. Она не является стабилизатором с низким падением напряжения, даже наоборот начинает хорошо работать только когда разница между выходным и выходным напряжением превышает 7 В.

Если ток не превышает 100мА, то лучше использовать микросхемы с низким падением LP2950 и LP2951.

Мощные аналоги LM317T — LM350 и LM338

Если выходного тока в 1,5 А недостаточно, то можно использовать:

LM350AT, LM350T — 3 А и 25 Вт (корпус TO-220)
LM350K — 3 А и 30 Вт (корпус TO-3)
LM338T, LM338K — 5 А

Производители этих стабилизаторов кроме увеличения выходного тока, обещают сниженный ток регулировочного входа до 50мкА и улучшенную точность опорного напряжения.
А вот схемы включения подходят от LM317.

Линейный стабилизатор напряжения с регулировкой на LM317 и NPN транзисторе

EandV 11-05-2020, 15:28 25 887 Электроника Добавлено 15 комментариев Всем привет!Сегодня речь пойдет об ещё одном линейном стабилизаторе напряжения на базе микросхемы LM317. Выглядит готовый модуль следующим образом:

Видео по теме:

В предыдущих статьях я уже рассказывал о различных схемах линейных стабилизаторов напряжения. Например, была статья про стабилизатор на базе TL431 и NPN транзисторов, а также на базе LM317, усиленной PNP транзистором. Сегодня я хочу рассказать про другую схему: если мы захотим усилить LM317 не PNP, а NPN транзистором.

Основные характеристики:

• Входное напряжение до 35В (LM317 способна работать с входным напряжением до 40В, но лучше оставить запас)• Выходное напряжение 0,8В-37В (максимальное выходное напряжение зависит от тока, чем больше ток, тем меньше максимальное выходное напряжение)• Ток до 8.5А (с транзистором TIP35C при максимальном входном напряжении 19,5В, а вообще зависит от выбранного транзистора и рассеиваемой на нем мощности, об этом более подробно будет описано дальше)• Стабилизация выходного напряжения при изменении входного• Стабилизация выходного напряжения при изменении тока нагрузки (по качеству стабилизации будет информация ниже)• Отсутствие защиты от КЗ• Отсутствие защиты по токуМодуль собран по следующей схеме:

Пояснения по схеме:

Чтобы сделать проект более бюджетным и доступным все компоненты либо выпаяны из старой техники, либо куплены на Али Экспресс. В частности, LM317 и транзистор TIP35C куплены там, поэтому скорее всего не оригинальные (транзистор — 100% не оригинальный, микросхема – под вопросом).

LM317 имеет 3 вывода, они обозначены на схеме и картинке в нижнем правом углу цифрами.Микросхема управляет мощным биполярным транзистором VT1. Я для этой цели использовал, вышеупомянутый TIP35С. Эмиттер, коллектор и база также обозначены на схеме и на картинке в нижнем правом углу.

Транзисторы TIP36C и TIP35С являются комплементарной парой, поэтому основные характеристики у них сходные: напряжение – 50В, ток коллектора – 25А (8-9А, для конкретно моих транзисторов, купленных на Али Экспресс), статический коэффициент передачи тока около 10.

По поводу подбора транзистора и рассеиваемой им мощности

Очень важно следить за мощностью, которую рассеивает транзистор. Оригинальные транзисторы в корпусах TO-247, ТО-218, ТО-3P и аналогичных по габаритам, могут максимально рассеивать до 70-100 Вт мощности (в зависимости от конкретной модели и экземпляра транзистора). Но лично я стараюсь нагружать транзисторы не максимально, чтобы продлить им жизнь, т.е. 60 Вт максимум, а лучше 40-50.

Что касается транзисторов с Али Экспресс в вышеупомянутых корпусах, то лучше, чтобы максимальная рассеиваемая мощность не превышала 50-55 Вт. Т.е. при мощности больше 55 Вт они с вероятность 80% выйдут из строя. Токи для таких транзисторов не должны превышать 8-9А.

Рассчитывается мощность, которую рассеивает транзистор по следующей формуле:P = (U выход -U вход)*I коллектораНапример, входное напряжение – 15 В, выходное напряжение — 11 В, ток у нас 6 АР = (15В-11В) *6А = 24 ВтОтдельно хочу обратить внимание на то, как меняется мощность, рассеиваемая на транзисторе в линейных стабилизаторах напряжения.

Рассмотрим следующий пример: входное напряжение – 19,5 В, выходное напряжение мы установили — 2 В, наша нагрузка потребляет ток в 8,5А. Казалось бы, что должно быть:Р = (19,5В-2В) *8,5А = 148,7 ВтНо на самом деле нет. Я провел небольшой тест на транзисторе TIP35C: выставлял разное выходное напряжение, замерял ток и рассчитывал рассеиваемую мощность.

Результаты приведены в таблице:Как видно: чем больше мы закрываем наш транзистор, тем сильнее при этом уменьшается ток, и тем больше уменьшается выходное напряжение. В данном эксперименте максимальная мощность, рассеянная на транзисторе, не превысила 55 Ватт, что способен выдержать даже мой поддельный транзистор. Т.е. в вышеуказанном примере нашей нагрузке будет не хватать тока, но наш транзистор не выйдет из строя. Но если входное напряжение у нас будет больше, например 35В, то стабилизатор ток в 8,5А не выдержит при большой разнице между входным и выходным напряжением. В общем, для каждого режима работы транзистора нужно делать отдельный расчет рассеиваемой мощности, зная разницу между входным и выходным напряжением и реальный ток коллектора.Продолжим рассмотрение схемы. Резисторы R1 (переменный) и R2 задают напряжение, которое наша схема будет стабилизировать. Резистор R2 можно взять номиналом от 200 до 300 Ом, мощность любая. Потенциометр R1 – номинал 4.7К-5К Ом. Для всех аналогичных схем на LM317 работает принцип: чем больше сопротивление резистора R1 относительно резистора R2, тем выше выходное напряжение. Указанные выше компоненты составляют ядро схемы.Всё остальное — дополнительные элементы для улучшения стабильности и некоторых защит.Хочу обратить внимание, что обратная связь снимается не с выхода (в данном случае с эмиттера) транзистора, а с его базы. Поэтому данная схема является не совсем полноценным стабилизаторам напряжения, скорее транзистор повторяет напряжение, стабилизированное микросхемой. В интернете есть ещё вот такой вариант схемы:Здесь добавлен резистор R3, который как раз создает полноценную обратную связь. Но испытание данного варианта схемы выявило серьезный недостаток: при изменении тока нагрузки выходное напряжение заметно меняется. Например, при установленном выходном напряжении 12,6В и уменьшении тока нагрузки с 3,1А до 1,5А выходное напряжение увеличилось с 12,6В до 13,9В, т.е. на 1,3В. При аналогичной проверке предыдущей версии схемы эта разница была всего 0,2-0,3В. При увеличении тока нагрузки выходное напряжение наоборот уменьшается в обоих версиях схемы, но в первой версии схемы это не так выражено.Я решил остановить свой выбор на первой версии схемы, т.к. там гораздо меньше риск зажарить нагрузку повышенным напряжением при уменьшении потребляемого тока. Прокомментирую оставшиеся элементы схемы. Конденсатор C2 (керамический 0,1 мкФ) – припаивается параллельно переменному резистору и улучшает стабильность регулировки. Также для стабильности на базу транзистора добавлен конденсатор С6. Чтобы при разряде конденсатора C2 защитить вывод микросхемы LM317 ставится диод D2. Диод D1 защищает транзистор от обратного тока. Диод D3 служит для защиты схемы от ЭДС самоиндукции при питании электродвигателей. Конденсаторы C4 (электролитический 1000 мкФ) и C5 (керамический 1-10 мкФ) образуют входной фильтр, а конденсаторы C1 (электролитический 1000-3300 мкФ) и C3 (керамический 1-10 мкФ) образуют выходной фильтр. Электролитические конденсаторы нужно подбирать по напряжению с запасом, в идеале процентов на 40 больше примерно. Например, если входное напряжение будет 20В, то конденсатор С4 лучше брать 35В, а не 25В. Резистор R4 на 10к Ом (мощность любая) создает небольшую нагрузку для стабильности работы схемы на холостом ходу и помогает быстрее разрядить конденсаторы.

Процесс сборки:

Сначала попробовал различные варианты схемы, собрав их навесным монтажом.Далее спаял готовый модуль на макетной плате. Я добавил небольшой радиатор. С таким радиатором схема может долго работать только на малых токах. Для полноценного использования схемы, нужен радиатор, способный рассеивать больше тепла. Транзистор крепится к радиатору на термопасту без изолирующих втулок и прокладок — для улучшения теплоотдачи, а LM317 я от радиатора изолировал. На фланце микросхемы LM317 находится её выходной контакт, по схеме он не должен замыкаться с коллектором транзистора VT1, который привинчен к радиатору без изоляции. При отсутствии изоляции между транзистором и радиатором, на радиаторе будет входное напряжение. Об этом нужно помнить и размещать устройство в корпусе из диэлектрического материала, либо другими способами изолировать радиатор от корпуса.Далее я протестировал готовый модуль при помощи блока питания и электронной нагрузки. В целом схема рабочая, но, как и прочие линейные стабилизаторы, обладает низким КПД и высоким нагревом. Особенности и характеристики данной схемы уже были описаны ранее. Для каких-то целей это критично, для каких-то нет, в любом случае собирать и тестировать данный модуль лично мне было интересно.

Всем спасибо за внимание, надеюсь, статья была для Вас полезной! Как всегда, готов ответить на вопросы и обсудить критику по существу в х к данной статье.

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Подборки: LM317 Стабилизатор

7.9

Идея

7.7

Описание

Исполнение

Итоговая оценка: 7.52