Bij het ontwikkelen van elektrische circuits is het vaak nodig om spanningsstabilisatoren met een laag of gemiddeld vermogen te gebruiken (tot 1,5 A) of referentiespanningsbronnen. Het is handig als zo'n knooppunt beschikbaar is in een geïntegreerd ontwerp, in de vorm van een enkele microschakeling. Een reeks van 9 gelijkstroomspanningswaarden variërend van 5V tot 24V sluit de serieregelaars af 78XX. Nichewerk LM317 - spanningen zijn hoger (tot 37 V) en onder (tot 1,2 V) van dit bereik, tussenspanningswaarden, instelbare stabilisatoren.
Inhoud
Wat is de LM317-chip?
De microschakeling is een lineaire spanningsregelaar waarvan de uitgangswaarde binnen bepaalde grenzen kan worden ingesteld of snel kan worden aangepast. Verkrijgbaar in verschillende behuizingsvarianten met drie kabels.Het uitgangsspanningsbereik voor alle opties is hetzelfde en de maximale stroom kan variëren.
| Aanduiding | Maximale stroom, A | Kader |
|---|---|---|
| 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 |
Belangrijkste kenmerken van LM317 lineaire spanningsregelaar:
De datasheets voor de LM317-stabilisator bevatten volledige technische informatie, die u kunt vinden door de specificatie te bestuderen. Hieronder staan de parameters waarvan de niet-naleving de meest kritische is en bij onjuist gebruik kan de microschakeling uitvallen. Allereerst is dit de maximale bedrijfsstroom. Het wordt in de vorige sectie gegeven voor verschillende soorten uitvoering. Hieraan moet worden toegevoegd dat om de hoogste stroom van 1,5 A te verkrijgen, de microschakeling op een koellichaam moet worden geïnstalleerd.
De maximale spanning aan de uitgang van de regelaar, gebouwd op basis van de LM317, kan niet meer zijn dan 40 V. Als dit niet genoeg is, moet u een hoogspanningsanaloog van de stabilisator kiezen.
De minimale uitgangsspanning is 1,25 V. Met dit circuitontwerp kunt u minder krijgen, maar de overbelastingsbeveiliging werkt. Dit is niet de beste optie - een dergelijke bescherming zou moeten werken tegen het overschrijden van de uitgangsstroom, zoals het werkt in andere geïntegreerde stabilisatoren. Daarom is het in de praktijk onmogelijk om een regelaar te krijgen die vanaf nul werkt wanneer een negatieve voorspanning wordt toegepast op de afstelpen.
De minimale waarde van de ingangsspanning wordt niet aangegeven in de datasheet, maar kan worden bepaald aan de hand van de volgende overwegingen:
- minimale uitgangsspanning - 1,25 V;
- de minimale spanningsval voor Uout = 37 V is gelijk aan drie volt, het is logisch om aan te nemen dat deze voor de minimale output niet minder mag zijn;
Op basis van deze twee uitgangspunten moet minimaal 3,5 V op de ingang worden toegepast om de minimale uitgangswaarde te verkrijgen. Voor een stabiele werking moet de stroom door de verdeler ook minimaal 5 mA zijn - zodat de parasitaire stroom van de ADJ-uitgang geen significante spanningsverschuiving veroorzaakt (in de praktijk kan deze oplopen tot 0,5 mA).
Dit geldt voor informatie uit klassieke datasheets van bekende fabrikanten (Texas Instruments, etc.). In de datasheets van het nieuwe monster van Zuidoost-Aziatische bedrijven (Tiger Electronics, enz.) wordt deze parameter aangegeven, maar in een impliciete vorm, als het verschil tussen de ingangs- en uitgangsspanning. Het moet minimaal 3 volt zijn voor alle spanningen, wat niet in tegenspraak is met de vorige redenering.
De maximale ingangsspanning mag de ontworpen uitgangsspanning niet met meer dan 40 V overschrijden. Hiermee moet ook rekening worden gehouden bij het ontwikkelen van circuits.
Belangrijk! U kunt zich laten leiden door de opgegeven parameters als de microschakeling is vrijgegeven door een bekende fabrikant. Producten van onbekende bedrijven hebben meestal lagere kenmerken
Doel van de conclusies en werkingsprincipe
Er werd vermeld dat de LM317 tot de klasse van lineaire stabilisatoren behoort. Dit betekent dat de stabilisatie van de uitgangsspanning wordt uitgevoerd door de herverdeling van energie tussen de belasting en het regelelement.
Transistor en belasting make-up ingangsspanningsdeler:. Als de op de belasting ingestelde spanning daalt (door stroomverandering, enz.), gaat de transistor iets open. Als deze toeneemt, sluit deze, verandert de delingsfactor en blijft de spanning bij de belasting stabiel. De nadelen van een dergelijk schema zijn bekend:
- het is noodzakelijk dat de ingangsspanning de uitgang overschrijdt;
- een groot vermogen wordt op de regulerende transistor gedissipeerd;
- Efficiëntie, zelfs theoretisch, kan de Uout / Uin-verhouding niet overschrijden.
Maar er zijn serieuze voordelen (ten opzichte van pulscircuits):
- relatief eenvoudige en goedkope chip;
- vereist minimale externe leidingen;
- en het belangrijkste voordeel is dat de uitgangsspanning vrij is van hoogfrequente parasitaire componenten (stroomtoevoerinterferentie is minimaal).
Standaardschema voor het inschakelen van een microschakeling:
- ingangsspanning wordt toegepast op de ingangspen;
- output output - output;
- op Ajust - de referentiespanning waarvan de output afhangt.
Weerstanden R1 en R2 stellen de uitgangsspanning in. Het wordt berekend met de formule:
Uout=1,25⋅ (1+R2/R1) + Iadj⋅R2.
Iadj is de parasitaire stroom van de afstempin, volgens de fabrikant kan deze binnen 5 µA zijn. De praktijk leert dat het waarden kan bereiken die een orde van grootte of twee hoger liggen.
Condensator C1 kan een capaciteit hebben van honderden tot enkele duizenden microfarads. In de meeste gevallen is dit de uitgangscondensator van de gelijkrichter. Het moet op de microschakeling worden aangesloten met geleiders van niet langer dan 7 cm.Als aan deze voorwaarde niet kan worden voldaan voor de gelijkrichtcondensator, moet een extra capaciteit van ongeveer 100 microfarads worden aangesloten in de directe omgeving van de ingangsklem. Condensator C3 mag om twee redenen geen capaciteit hebben van meer dan 100-200 microfarad:
- om de overgang van de stabilisator naar de zelfoscillatiemodus te voorkomen;
- om de inschakelstroom te elimineren die moet worden opgeladen wanneer de stroom wordt ingeschakeld.
In het tweede geval kan de overbelastingsbeveiliging werken.
Vergeet niet dat wanneer er stroom doorstroomt weerstanden, worden ze warm (dit kan ook als de omgevingstemperatuur stijgt).De weerstanden R1 en R2 veranderen en er is geen garantie dat ze proportioneel veranderen. Daarom kan de spanning aan de uitgang bij opwarmen of afkoelen veranderen. Als dit kritisch is, kunnen weerstanden met een genormaliseerde temperatuurcoëfficiënt van weerstand worden gebruikt. Ze kunnen worden onderscheiden door de aanwezigheid van zes strepen op het lichaam. Maar dergelijke artikelen zijn duurder en het is moeilijker om ze te kopen. Een andere optie is om een zenerdiode te gebruiken voor een geschikte spanning in plaats van R2.
Wat zijn de analogen?
Er zijn vergelijkbare microschakelingen ontwikkeld in andere bedrijven in andere landen. Volledige analogen zijn:
- GL317;
- SG317;
- UPC317;
- ECG1900.
Er worden ook stabilisatoren met verhoogde elektrische eigenschappen geproduceerd. Meer stroom kan worden gegeven:
- LM338 - 5A;
- LM138 - 5 A
- LM350 - 3A.
Als een instelbare spanningsbron met een bovengrens van 60 V vereist is, moeten stabilisatoren LM317HV, LM117HV worden gebruikt. Index HV betekent Hoogspanning - hoogspanning.
Van de huishoudelijke microschakelingen is de KR142EN12 een volledig analoog, maar deze wordt alleen geproduceerd in het TO-220-pakket. Hiermee moet rekening worden gehouden bij het ontwerpen van printplaten.
Voorbeelden van schakelcircuits voor de LM317-stabilisator
Typische schema's voor het inschakelen van de microschakeling worden gegeven in de datasheet. Een typische toepassing is een vaste spanningsstabilisator, hierboven besproken.
Als je een variabele weerstand installeert in plaats van R2, dan kan de uitgangsspanning van de regelaar snel worden aangepast. Houd er rekening mee dat de potentiometer een zwak punt in het circuit zal zijn. Zelfs met variabele weerstanden van goede kwaliteit, zal het contactpunt van de motor met de geleidende laag enige instabiliteit van de verbinding hebben. In de praktijk zal dit leiden tot extra instabiliteit van de uitgangsspanning.
Ter bescherming raadt de fabrikant aan om twee diode D1 en D2.De eerste diode moet beschermen tegen een situatie waarin de uitgangsspanning hoger is dan de ingang. In de praktijk is deze situatie uiterst zeldzaam en kan deze alleen optreden als er andere spanningsbronnen aan de uitgangszijde zijn. De fabrikant merkt op dat deze diode ook beschermt tegen kortsluiting aan de ingang - de condensator C1 zal in dit geval een ontlaadstroom van de tegenovergestelde polariteit creëren, wat zal leiden tot het falen van de microschakeling. Maar binnen de microschakeling, parallel aan deze diode, is er een keten van zenerdiodes en weerstanden, die precies hetzelfde zullen werken. Daarom is de noodzaak om deze diode te installeren twijfelachtig. En D2 zal in een dergelijke situatie de ingang van de stabilisator beschermen tegen de stroom van de condensator C2.
Als parallel aan R2 zet transistor, dan kan de werking van de stabilisator worden gecontroleerd. Wanneer er spanning op de basis van de transistor wordt aangelegd, opent deze en shunt R2. De uitgangsspanning daalt tot 1,25 V. Hier moet ervoor worden gezorgd dat het verschil tussen de ingangs- en uitgangsspanning niet groter is dan 40 V.
Het nadelige effect van het potentiometercontact op de stabiliteit van de uitgangsspanning kan worden verminderd door een condensator parallel aan de variabele weerstand aan te sluiten. In dit geval zal de beschermende diode D1 niet storen.
Als de uitgangsstroom van de stabilisator niet voldoende is, kan deze worden versterkt met een externe transistor.
U kunt een stroomstabilisator krijgen van een spanningsregelaar door de LM317 volgens dit schema in te schakelen. De uitgangsstroom wordt berekend met de formule I=1,25⋅R1. Een dergelijke opname wordt vaak gebruikt als driver voor LED's - de LED wordt ingeschakeld als belasting.
Eindelijk, een ongebruikelijke opname van een lineaire stabilisator - op basis daarvan is een circuit gemaakt van stroomvoorziening veranderen. Positieve feedback voor het optreden van oscillaties stelt de schakeling C3R6 in.
De LM317-chip heeft een aanzienlijk aantal zwakke punten. Maar de kunst van het maken van circuits is om de voordelen van de stabilisator te gebruiken om de nadelen te omzeilen. Alle minnen van de microschakeling worden onthuld, er wordt advies gegeven om ze te neutraliseren. Daarom is de LM317 populair bij de makers van professionele en amateurradioapparatuur.
Vergelijkbare artikelen:
