Регулируемый стабилизатор напряжения на lm317 своими руками

Регулируемый стабилизатор напряжения на lm317 своими руками

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:

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

Читайте также:  Варочная панель куперсберг fa6vs02

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).

Читайте также:  Народные приметы октября для детей

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:

Лабораторный блок питания на LM317

Лабораторный блок питания необходим радиолюбителю, без него как без рук. Для начинающих радиолюбителей я предлагаю собрать схему простого стабилизатора с регулировкой по напряжению на микросхеме LM317, на очень распространенных и не дорогих радиоэлементах. Диапазон выходного напряжения от 1,5 до 37В. Ток может достигать 5А, зависит от используемого силового транзистора и теплоотвода. Входной трансформатор можно использовать любой выдающий нужный вам ток и напряжение до 37В. Стабилизатор не боится короткого замыкания, однако держать длительное время выводы замкнутыми не рекомендуется, так как КТ818 и LM317 при этом начинают достаточно ощутимо греться и при неэффективном теплоотводе могут выйти из строя.

Принципиальная схема стабилизатора с регулировкой по напряжению

Печатная плата стабилизатора с регулировкой по напряжению

Скачать печатную плату стабилизатора на LM317

Достоинства данного стабилизатора.

  • простота в изготовлении
  • надежность
  • дешевизна
  • доступность компонентов

Недостатки

  • низкий КПД.
  • необходимость использования массивных радиаторов.
  • не смотря на компактность самой платы. Размеры стабилизатора с радиатором достаточно внушительного размера.

Для изготовления данного устройства Вам понадобится:

  • Стабилизатор LM317 -1шт.
  • Транзистор КТ818 -1шт. в пластиковом корпусе (TO-220)
  • Диод КД522 или аналогичный -1шт.
  • Резистор R1 -47ОМ желательно от 1Вт -1шт.
  • Резистор R3 220Ом от 0.25 Вт -1шт.
  • Переменный резистор линейный — 5кОм -1шт.
  • Конденсатор электролитический 1000мФ от 50В -1шт.
  • Конденсатор электролитический 100мФ от 50В -1шт.
  • Диодный мост током от 5А

Данная схема не критична к точному соблюдению номиналов радио элементов. Например резистор R1 может быть от 30 до 50 Ом, резистор R3 от 200 до 240Ом. Диод можно не ставить.

Фильтрующие конденсаторы можно поставить и большей емкостью, однако стоит учитывать, что конденсатор дает небольшой прирост по напряжению.

Транзистор КТ818 можно заменить аналогичными импортного производства 2N5193, 2N6132, 2N6469, 2N5194, 2N6246, 2N6247.

Сборка стабилизатора на LM317

Сборка стабилизатора выполняется на одностороннем стеклотекстолите и выглядит примерно так.

Диодную сборку следует выбирать исходя из максимального тока способного дать трансформатор.

Транзистор и микросхему я установил на радиатор через изолирующие прокладки. Радиатор выбрал максимально большой из имеющихся и подходящий под мой корпус. Закрепил его двумя болтами к нижней крышке корпуса.

На радиатор установил кулер от старой видеокарты, для более эффективного охлаждения. В верхней и задней крышке просверлил вентиляционные отверстия.

У выбранного мной трансформатора для стабилизатора на LM317 только одна вторичная обмотка на 27В. По этому для питания вольтметра и вентилятора я использовал плату от зарядного устройства мобильного телефона. Она выдает напряжение 5В и ток до 900мА.

Готовый блок питания выглядит так.

Простой двух полярный стабилизатор напряжения на LM317.

За основу устройства взята схема описанная в выше, и добавлено плечо стабилизации отрицательного напряжения.

Характеристики и достоинства двух полярного стабилизатора

  • напряжение стабилизации от 1,2 до 36 В;
  • максимальный ток до 5 А;
  • используется малое количество элементов;
  • простота в выборе трансформатора, так как можно использовать вторичную обмотку без центрального отвода;
Читайте также:  Стол кухонный овальный раздвижной деревянный

Детали устанавливаются на односторонний стеклотекстолит. Транзистор VT1, VT2 и микросхемы LM317 и LM337 следует устанавливать на радиаторы. При установке на общий радиатор следует использовать изолирующие прокладки и втулки.

Скачать печатную плату

На этом все. Если у Вас есть замечания или предложения по данной статье, прошу написать администратору сайта.

На этом все. Если у Вас есть замечания или предложения по данной статье, прошу написать администратору сайта.

Ток на выходе блока питания может увеличиться вследствие уменьшения сопротивления нагрузки (простой пример, короткое замыкание), также изменение тока нагрузки происходит из-за изменения напряжения питания её. Стабилизатор тока на lm317 обеспечивает стабильность тока (ограничение тока) на выходе в случаях описанных выше.

Данный стабилизатор может быть применён в схемах питания светодиодов, зарядных устройствах (ЗУ), лабораторных источников питания и так далее.

Если, к примеру, рассматривать светодиоды, то необходимо учитывать тот факт, что для них нужно ограничивать ток, а не напряжение. На кристалл можно подать 12В и он не сгорит, при условии, что ток будет ограничен до номинального (в зависимости от маркировки и типа светодиода).

Основные технические характеристики LM317

Максимальный выходной ток 1.5А

Максимальное входное напряжение 40В

Выходное напряжение от 1.2В до 37В

Более подробные характеристики и графики можно посмотреть в даташите на стабилизатор.

Схема стабилизатора тока на lm317

Плюс данного стабилизатора в том, что он является линейным и не вносит высокочастотные помехи, например как некоторые импульсные стабилизаторы. Минусом является низкий КПД (в счёт своей линейности), и поэтому происходит значительный нагрев кристалла микросхемы. Как вы уже поняли, микросхему необходимо обеспечить хорошим радиатором.

За величину тока стабилизации (ограничения) отвечает резистор R1. С помощью данного резистора можно выставить ток стабилизации, например 100мА, тогда даже при коротком замыкании на выходе схемы будет протекать ток, равный 100мА.

Сопротивление резистора R1 рассчитывается по формуле:

R1=1,2/Iнагрузки

Изначально необходимо определиться с величиной тока стабилизации. Например, мне необходимо ограничить ток потребления светодиодов равный 100мА. Тогда,

R1=1,2/0,1A=12 Ом.

То есть, для ограничения тока 0,1A необходимо установить резистор R1=12 Ом. Проверим на железе… Для проверки собрал схему на макетной плате. Резистор на 12 Ом искать было лень, зацепил в параллель два по 22 Ома (были под рукой).

Выставил напряжение холостого хода, равное 12В (можно выставить любое). После чего, я замкнул выход на землю, и стабилизатор LM317 ограничил ток 0,1А. Расчеты подтвердились.

При увеличении или уменьшении напряжения ток остается стабильным.

Резистор можно припаять на выводы микросхемы, но не стоит забывать, что через резистор протекает весь ток нагрузки, поэтому при больших токах нужен резистор повышенной мощности.

Если использовать данный стабилизатор тока на LM317 в лабораторном блоке питания, то необходимо устанавливать переменный резистор проволочного типа, простой переменный резистор не выдержит токи нагрузки протекающие через него.

Для ленивых представляю таблицу значений резистора R1 в зависимости от нужного тока стабилизации.

Ток R1 (стандарт)
0.025 51 Ом
0.05 24 Ом
0.075 16 Ом
0.1 13 Ом
0.15 8.2 Ом
0.2 6.2 Ом
0.25 5.1 Ом
0.3 4.3 Ом
0.35 3.6 Ом
0.4 3 Ома
0.45 2.7 Ома
0.5 2.4 Ома
0.55 2.2 Ома
0.6 2 Ома
0.65 2 Ома
0.7 1.8 Ома
0.75 1.6 Ома
0.8 1.6 Ома
0.85 1.5 Ома
0.9 1.3 Ома
0.95 1.3 Ома
1 1.3 Ома

Таким образом, применив галетный переключатель и несколько резисторов, можно собрать схему регулируемого стабилизатора тока с фиксированными значениями.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector