Применение lm317. Lm317 — регулируемый стабилизатор напряжения и тока

Справочники по компонентам (или datasheets) являются необходимейшим элементом
при разработке электронных схем. Однако, у них есть одна, но неприятная особенность.
Дело в том, что документация на любой электронный компонент (например, микросхему)
всегда должна быть готова еще до того, как эта микросхема начнет выпускаться.
В итоге, реально мы имеем ситуцию, когда микросхемы уже поступили в продажу,
а еще ни одно изделие на их основе не было создано.
А, значит, все рекомендации и особенно схемы приложений, приводимые в datasheets,
носят теоретический, рекомендательный характер.
Эти схемы в основном демонстрируют принципы работы электронных компонентов,
но они не проверены на практике и не должны поэтому слепо приниматься во внимание
при разработке.
Это нормальное и логичное положение дел, если только со временем и по мере
накопления опыта в документацию вносятся изменения и дополнения.
Практика же показывает обратное,- в большинстве случаев все схемные решения,
приводимые в datasheet, так и остаются на теоретическом уровне.
И, к сожалению, частенько это не просто теории, а грубые ошибки.
И еще большее сожаление вызывает несоответствие реальных (и важнейших)
параметров микросхемы, заявленным в документации.

В качестве типичного примера подобных datasheets приведем справочник на LM317,-
трех-выводной регулируемый стабилизатор напряжения, который, кстати, выпускается
уже лет 20. А схемы и данные в его datasheet все те же …

Итак, недостатки LM317, как микросхемы и ошибки в рекомендациях по ее использованию.

1. Защитные диоды.
Диоды D1 и D2 служат для защиты регулятора,-
D1 для защиты от короткого замыкания на входе, а D2 для защиты от разряда
конденсатора C2 “через низкое выходное сопротивление регулятора” (цитата).
На самом деле, диод D1 не нужен, поскольку никогда не бывает ситуации, когда
напряжение на входе регулятора меньше, чем напряжение на выходе.
Поэтому, диод D1 никогда не открывается, а значит и не защищает регулятор.
Кроме, конечно, случая короткого замыкания на входе. Но это – нереальная ситуация.
Диод D2 может открываться, конечно, Но, конденсатор C2 прекрасно разряжается
и без него, через резисторы R2 и R1 и через сопротивление нагрузки.
И как-то специально его разряжать нет необходимости.
Кроме того, упоминание в Datasheet о “разряде С2 через выход регулятора”
не более, чем ошибка, потому, как схема выходного каскада регулятора –
это эмиттерный повторитель.
И конденсатору C2 просто нет может разряжаться через выход регулятора.

2. Теперь — о самом неприятном, а именно о несоответствии реальных
электрических характеристик заявленным.

В Datasheets всех производителей есть параметр Adjustment Pin Current
(ток по входу подстройки). Параметр весьма интересный и важный, определяющий,
в частности, максимальную величину резистора в цепи входа Adj.
А также и значение конденсатора C2. Заявленное типовое значение тока Adj равно 50 мкА.
Что весьма впечатляет и полностью устраивало бы меня, как схемотехника.
Если бы на самом деле оно не было бы в 10 раз больше, т.е. 500 мкА.

Это — реальное несоответствие, проверенное на микросхемах разных производителей
и на протяжении многих лет.
А началось все с недоумения — почему это на выходе во всех схемах такой низкоомный делитель?
А вот потому и низкоомный, что иначе невозможно получить на выходе LM317
минимальный уровень напряжения.

Самое интересное, что в методике измерения тока Adj низкоомный делитель
на выходе так же присутствует. Что фактически означает, что этот делитель включен
параллельно с электродом Adj.
Только с таким хитрым подходом и можно «влезть» в рамки типовой величины в 50 мкА.
Но это — довольно изящная, но уловка. «Особые условия измерения».

Я понимаю, весьма трудно добиться стабильного тока заявленной величины в 50 мкА.
Так не пишите липу в Datasheet. Иначе — это обман покупателя. А честность — лучшая политика.

3. Еще о самом неприятном.

В Datasheets LM317 есть параметр Line Regulation, который определяет
рабочий диапазон напряжений. И диапазон указан таки не плохой — от 3 до 40 Вольт.
Вот только одно маленькое НО …
Внутренняя часть LM317 содержит стабилизатор тока, в котором использован
стабилитрон на напряжение 6,3 В.
Поэтому, эффективное регулирование начинается с напряжения Вход-Выход в 7 Вольт.
Кроме того, выходной каскад LM317 — это транзистор n-p-n, включенный по схеме
эмиттерного повторителя. И на «раскачке» у него — такие же повторители.
Поэтому эффективная работа LM317 при напряжении в 3 В невозможна.

4. О схемах, обещающих получить на выходе LM317 регулируемое напряжение от ноля Вольт.

Минимальная величина напряжения на выходе LM317 составляет 1,25 В.
Можно было бы получить и меньше, если бы не встроенная схема защиты от
короткого замыкания на выходе. Не самая хорошая схема, мягко говоря …
В других микросхемах схема защиты от КЗ срабатывает при превышении тока нагрузки.
А в LM317 — при снижении выходного напряжение ниже 1,25 В. Простенько и со вкусом,-
закрылся себе транзистор при напряжении база-эмиттер ниже 1,25 В и все тут.
Вот поэтому, все схемы приложений, которые обещают получить на выходе
LM317 регулируемое напряжение, начиная аж от ноля вольт — не работают.
Все эти схемы предлагают подключить контакт Adj через резистор к источнику
отрицательного напряжения.
Но уже при напряжении между выходом и контактом Adj менее 1,25 В
сработает схема защиты от КЗ.
Все эти схемы — чистая теоретическая фантазия. Их авторы не знают, как работает LM317.

5. Способ защиты от КЗ на выходе, используемый в LM317, также накладывает
известные ограничения на запуск регулятора,- в ряде случаев запуск будет затруднен,
поскольку невозможно различить режим короткого замыкания и режим нормального включения,
когда выходной конденсатор еще не заряжен.

6. Рекомендации по номиналам конденсатора на выходе LM317 очень впечатляют,-
это диапазон от 10 до 1000 мкФ. Что в сочетании с величиной выходного сопротивления
регулятора порядка одной тысячной Ома является полным бредом.
Даже студенты знают, что конденсатор на входе стабилизатора существенно,
мягко говоря, эффективнее, чем на выходе.

7. О принципе регулирования выходного напряжения LM317.

LM317 представляет собой операционный усилитель, в котором регулирование
выходного напряжения осуществляется по НЕ инвертирующему входу Adj.
Другими словами — по цепи Положительной обратной связи (ПОС).

Чем это плохо? А тем, что все помехи с выхода регулятора через вход Adj проходят внутрь LM317,
а затем — опять на нагрузку. Хорошо еще, что коэффициент передачи по цепи ПОС меньше единицы …
А то получили бы автогенератор.
И не удивительно в связи с этим, что в цепи Adj рекомендуется ставить конденсатор С2.
Хоть как-то отфильтровывать помехи и повышать устойчивость к самовозбуждению.

Весьма занятным представляется и тот факт, что в цепи ПОС, внутри LM317,
имеется конденсатор 30 пФ. Что увеличивает уровень пульсаций на нагрузке с повышением частоты.
Правда, это честно показано на диаграмме Ripple Rejection. Вот только зачем этот конденсатор?
Он был бы весьма полезен, если бы регулирование осуществлялось по цепи
Отрицательной обратной связи. А в цени ПОС он только ухудшает устойчивость.

Кстати, и с самим понятием Ripple Rejection не все «по понятиям».
В общепринятом понимании эта величина означает, насколько хорошо регулятор
фильтрует пульсации со ВХОДА.
А для LM317 она фактически означает степень собственной ущербности
и показывает, как же хорошо LM317 борется с пульсациями, которые сама же
берет с выхода и опять загоняет внутрь самой себя.
В других регуляторах регулирование осуществляется по цепи
Отрицательной обратной связи, что максимально улучшает все параметры.

8. О минимальном токе нагрузки для LM317.

В Datasheet указан минимальный ток нагрузки в 3,5 мА.
При меньшем токе LM317 неработоспособна.
Весьма странная особенность для стабилизатора напряжения.
Значит, надо следить не только за максимальным током нагрузки, но и за минимальным тоже?
Это так же означает, что при токе нагрузки, равном 3,5 мА КПД регулятора не превышает 50 %.
Большое Вам спасибо, господа разработчики …

1. Рекомендации по применению защитных диодов для LM317 носят обще-теоретический характер и рассматривают ситуации, которых не бывает на практике.
А, поскольку, в качестве защитных диодов предлагается использовать мощные диоды Шоттки, то получаем ситуацию, когда стоимость (ненужной) защиты превышает цену самой LM317.

2. В Datasheets LM317 приведен неверный параметр на ток по входу Adj.
Он измерен в «особых» условиях при подключении низкоомного выходного делителя.
Эта методика измерения не соответствует общепринятому понятию «ток по входу» и показывает неспособность достичь при изготовлении LM317 заданных параметров.
А также и является обманом покупателя.

3. Параметр Line Regulation указан как диапазон от 3 до 40 Вольт.
На некоторых схемах приложений LM317 «работает» при напряжении вход-выход аж в два вольта.
На самом деле, диапазон эффективного регулирования равен 7 — 40 Вольт.

4. Все схемы получения на выходе LM317 регулируемого напряжения, начиная с ноля вольт, — практически не работоспособны.

5. Способ защиты от короткого замыкания LM317 на практике иногда применяется.
Он прост, но не является лучшим. В ряде случаев запуск регулятора будет вообще невозможен.

7. В LM317 реализован ущербный принцип регулирования выходного напряжения,-
по цепи Положительной обратной связи. Надо бы хуже, да некуда.

8. Ограничение на минимальный ток нагрузки свидетельствует о плохой схемотехнике LM317 и явно ограничивает варианты ее использования.

Суммируя все недостатки LM317 можно дать рекомендации:

а) Для стабилизации постоянных «типовых» напряжений 5, 6, 9, 12, 15, 18, 24 В целесообразно использовать трех-выводные стабилизаторы серии 78xx, а не LM317.

б) Для построения действительно эффективных стабилизаторов напряжения следует использовать микросхемы типа LP2950, LP2951, способных работать при напряжении вход-выход менее 400 милливольт.
В сочетании с мощными транзисторами при необходимости.
Эти же микросхемы эффективно работают и в качестве стабилизаторов тока.

в) В большинстве случаев операционный усилитель, стабилитрон и мощный транзистор (особенно полевой) дадут гораздо лучшие параметры, чем LM317.
И уж точно — лучшую регулировку, а также и широчайший диапазон по типам и номиналам резисторов и конденсаторов.

г). И, не доверяйте слепо Datasheets.
Любые микросхемы делаются и, что характерно, продаются людьми …

Регулируемый трехвыводной стабилизатор положительного напряжения LM317 обеспечивает ток нагрузки 100 мА в диапазоне выходного напряжения от 1.2 до 37 В. Стабилизатор очень удобен в применении и требуют только два внешних резистора для обеспечения выходного напряжения. Кроме того, нестабильность по напряжению и току нагрузки у стабилизатора LM317 имеет лучшие показатели, чем у традиционных стабилизаторов с фиксированным значением выходного напряжения.

Достоинством ИС ЛМ317 является также и то, что она выпускается в стандартном транзисторном корпусе ТО-92, удобном для установки и монтажа. В дополнение к улучшенным, по сравнению с традиционными стабилизаторами, имеющими фиксированное значение выходного напряжения, технико-эксплуатационным показателям, стабилизатор LM317L имеет все (доступные только для ИС) средства защиты от перегрузки, включая встроенные схемы ограничения внутреннего тока, от перегрева и коррекции области безопасной работы.

Все средства защиты от перегрузки стабилизатора функционируют также и в случае, когда управляющий вывод (ADJ) отсоединен. При нормальных условиях работы, стабилизатор LM317. He требует подключения дополнительных конденсаторов, за исключением ситуации, когда ИС стабилизатора установлена далеко от конденсатора фильтра первичного питания; в такой ситуации требуется входной шунтирующий конденсатор. Альтернативный выходной конденсатор позволяет улучшить показатели переходных процессов в стабилизаторе, а шунтирование конденсатором управляющего вывода ИС повышает значение коэффициента сглаживания пульсаций напряжения, что трудно достижимо в остальных известных трехвыводных стабилизаторах.

Кроме замены традиционных стабилизаторов с фиксированным значением выходного напряжения, LM317 удобен для работы в широком диапазоне возможных вариантов применения. Так, в частности, "плавающий" по реальному падению выходного напряжения режим работы стабилизатора, при котором на ИС влияет только разность между входным и выходным напряжением, позволяет использовать его в схемах с высоковольтным стабилизированным питанием, причем работа стабилизатора в такой схеме может продолжаться неопределенно долго, до тех пор, пока разность между входным и выходным напряжением не превысит предельно допустимого значения.

Кроме того, LM317 удобен для создания очень простых регулируемых импульсных стабилизаторов, стабилизаторов с программируемым выходом, либо для создания прецизионного стабилизатора тока на базе ЛМ317, путем подключения постоянного резистора между управляющим и выходным выводами ИС. Создание вторичных источников питания, которые остаются работоспособными при эпизодических коротких замыканиях выходных цепей, возможно благодаря фиксации уровня напряжения на управляющем выводе ИС относительно земли, которое программирует удерживание выходного напряжения на уровне 1.2 В (для такого уровня напряжения, у подавляющего большинства типов нагрузок ток достаточно мал). ИС LM317 выпускается в стандартном транзисторном корпусе ТО-92, и работает в температурном диапазоне -25 +125"С.

Схема зарядного устройства на ЛМ317 приведена ниже. В ней используется способ заряда постоянным током. Ток заряда зависит от сопротивления R1. Номинал сопротивления должен быть в пределах от 0,8 Ом до 120 Ом, что равно зарядному току от 10 мА до 1,56 A:

Стабилизированный блок питания на 5 Вольт с электронным включением:

Блок питания на 15 вольт с плавным запуском . Необходиую плавность включения задается уровнем емкости конденсатора С2:

Схема регулируемого блока питания на 2-30 Вольт на LM317

Выходное напряжение можно регулировать в диапазоне от 1,2 до 37 вольт.

Мощный Дарлингтон транзистор Q1 необходим для увеличения тока ЛМ317, т.к без радиатора микросборка может выдать на выходе лишь 100 мА ток, но его вполне достаточно для управления транзистором. D1 и D2 защитные диоды от черезмерного заряда емкостей. Параллельно электролитическим конденсаторам для снижения ВЧ шумов установлены 100 нФ конденсаторы. Транзистору Q1 желательно поставить на радиатор, максимальная выходная мощность БП - 125 ватт.

Программируемый источник питания на LM317 схема

Приведенная на рисунке ниже схема позволяет изменять выходное напряжение путем включения и отключения транзисторов. При включении транзистора сопротивление R будет соединено с землей, что влияет на U вых. Максимальное напряжение схемы составляет 27 Вольт при входном уровне в 28 В.

В качестве биполярных транзисторов T1-T4 можно использовать 2N2222 или их аналоги. В таблице слева показано выходное напряжение схемы и соответствующее ему сопротивление R при соединении одного из контактов A-D с U входным.

Данная схема ограничивает ток и обеспечивает нормальную работу светодиода. Этот драйвер может запитать светодиоды мощностью 0,2-5 ватт от 9-25 Вольт

Не без помощи трансформатора напряжение из переменки 220 Вольт понижаем и до 25 Вольт (можно использовать трансформатор и на другое удобное вам напряжение), далее переменное напряжение превращается в постоянное с помощью заклинания "диодный мост" и сглаживается за счет конденсатора С1, затем на высокостабильный регулятор напряжения

Схема устройства достаточно проста. Напряжение, поступающее со вторичных обмоток трансформатора на 24 вольта, выпрямляется и на выходе фильтра получается постоянное напряжение 80В, которое подается на стабилизатор напряжения,с его выхода получается постоянное напряжение 52 Вольта, чтобы не превысить максимум порогового напряжения на микросхеме

В этом электронном справочнике среди прочих полезностей, имеется расчет интегрального стабилизатора напряжения LM317

Довольно простое ЗУ автоматического типа можно собрать на микросхеме LM317, которая представляет из себя типовой линейный стабилизатор напряжения с регулируемым выходным напряжением. Микросборка может также работать в роли стабилизатора тока.

Если вы решили переоборудовать ваш автомобиль под светодиодное освещение, вам понадобится как минимум стабилизатор тока на lm317 для светодиодов. Собрать элементарный стабилизатор совершенно несложно, но чтобы избежать плачевных оплошностей даже при такой простой задаче не помешает минимальный ликбез. Многие люди, не связанные с радиоэлектроникой, часто смешивают такие понятия, как стабилизатор тока и стабилизатор напряжения.

Легко о простом. Сила тока, напряжение и их стабилизация

От напряжения зависит, насколько стремительно электроны движутся по проводнику. Многие страстные любители жёсткого компьютерного разгона увеличивают напряжение ядра центрального процессора, благодаря чему тот начинает функционировать быстрее.

Сила тока – это плотность движения электронов внутри электрического проводника. Данный параметр чрезвычайно важен радиоэлементам, работающим по принципу термоэлектронной вторичной эмиссии, в частности, источникам света. Если площадь поперечного сечения проводника не в состоянии пропустить поток электронов, избыток тока начинает выделяться в виде тепла, вызывая значительный перегрев детали.

Для лучшего понимания процесса проанализируем плазменную дугу (на её основе работает электроподжег газовых плит и котлов). При очень высоком напряжении скорость свободных электронов до такой степени велика, что они могут легко «пролетать» расстояние между электродами, формируя плазменный мостик.

А это электронагреватель. При прохождении через него электронов они передают свою энергию нагревательному элементу. Чем выше сила тока, тем плотнее поток электронов, тем сильнее нагревается термоэлемент.

Для чего необходима стабилизация тока и напряжения

Любой радиоэлектронный компонент, будь то лампочка или центральный процессор компьютера, требует для оптимальной работы чётко лимитированное количество электронов, которое течёт по проводникам.

Поскольку речь в нашей статье идёт о стабилизаторе для светодиодов, о них и поговорим.

При всех своих преимуществах светодиоды имеют один минус – высокая чувствительность к параметрам питания. Даже умеренное превышение силы и напряжения может привести к выгоранию светоизлучающего материала и выходу из строя диода.

Сейчас очень модно переделывать систему освещения автомобиля под LED освещение. Их цветовая температура намного ближе к естественному освещению, чем у ксенона и ламп накаливания, что значительно меньше утомляет водителя при длительных поездках.

Однако это решение требуется особый технический подход. Номинальный ток питания автомобильного LED-диода – 0,1-0,15 мА, а пусковой аккумулятора – сотни ампер. Этого хватит, чтобы выжечь очень много дорогостоящих элементов освещения. Что бы этого избежать используют стабилизатор 12 вольт для светодиодов в авто.

Ампераж в автомобильной сети постоянно меняется. Например, автомобильный кондиционер «кушает» до 30 ампер, при его отключении электроны, «выделенные» на его работу уже не вернутся назад в генератор и аккумулятор, а перераспределятся между остальными электроприборами. Если лампе накаливания, рассчитанной на 1-3 А дополнительные 300 мА роли не сыграют, то диоду с током питания 150 мА несколько таких скачков могут стать фатальными.

Ради гарантии длительной работы автомобильных светодиодов используют стабилизатор тока на lm317 для мощных светодиодов.

Типы стабилизаторов

По способу ограничения силы тока выделяют два типа устройств:

Линейный;
Импульсный.

Работает по принципу делителя напряжения. Он выпускает из себя ток заданного параметра, рассеивая избытки в виде тепла. Принцип работы такого прибора можно сравнить с лейкой оснащённой дополнительным сливным отверстием.

Преимущества

доступная цена;
простая схема монтажа;
легко собрать своими руками.

Недостаток — из-за нагрева плохо приспособлен к работе с большой нагрузкой.

Как овощерезка через специальный каскад нарезает входящий ток, выдавая строго дозированную норму.

Преимущества

предназначен для высоких нагрузок;
не греется во время работы.

Недостатки

требует источника питания для собственной работы;
создает электромагнитное излучения;
относительно высокая цена;
сложен для самостоятельного изготовления.

Учитывая малую силу тока в автомобильных светодиодах можно собрать простой стабилизатор для светодиодов своими руками. Наиболее доступный и простой драйвер светодиодных ламп и лент собирают на микросхеме lm317.

Краткое описание lm317

Радиоэлектронный модуль LM317 является микросхемой, применяемой в семах стабилизации тока и напряжения.

Диапазон стабилизации напряжения от 1,7 до 37 В обеспечит устойчивую яркость светодиода, не зависящую от частоты оборота двигателя;
Поддержка выходного тока до 1,5 А позволит подключить несколько фотоизлучателей;
Высокая стабильность допускает колебания выходных параметров лишь 0,1% от номинала;
Имеет встроенную защиту по ограничению тока и каскад отключения при перегреве;
Корпус микросхемы является землёй, поэтому при креплении саморезом к корпусу автомобиля уменьшается количество монтажных проводов.

Область применения

Стабилизатор напряжения и тока для светодиодов в бытовых условиях (в том числе для светодиодных лент);
Стабилизатор напряжения и тока для светодиодов в авто;

Схемы стабилизаторов тока для светодиодов

Схема простейшего стабилизатора

Самый простой стабилизатор напряжения на 12 вольт можно собрать по такой схеме. Резистор R1 ограничивает выходящую силу тока, R2 – выходящее напряжение. Конденсаторы, применяемые в данной схеме, уменьшают пульсации напряжения и увеличивают стабильность работы.

Потребности автомобилиста удовлетворит простейший механизм стабилизации, поскольку напряжение питания в сети автомобиля достаточно стабильно.

Чтобы сделать стабилизатор для диодов в авто потребуется:

Микросхема lm317;
Резистор как регулятор тока для светодиодов;
Инструменты пайки и монтажа.

Собираем по вышеприведенной схеме

Расчет резистора для драйвера светодиода

Мощность и сопротивление резистора рассчитывают исходя из силы тока источника питания и тока, необходимого светодиодам. Для автомобильного светодиода мощностью 150 мА сопротивление резистора должно быть 10-15 Ом, а расчетная мощность 0,2-0,3 Вт.

Как собрать своими руками смотрите в видео:

Доступность и простота конструкции драйвера на микросхеме lm317 позволяет безболезненно переоснастить системы электрического освещения любого автомобиля.

Блок питания – это непременный атрибут в мастерской радиолюбителя. Я тоже решил собрать себе регулируемый БП, так как надоело каждый раз покупать батарейки или пользоваться случайными адаптерами. Вот его краткая характеристика: БП регулирует выходное напряжение от 1,2 Вольта до 28 Вольт. И обеспечивает нагрузку до 3 А (зависит от трансформатора), что чаще всего достаточно для проверки работоспособности радиолюбительских конструкций. Схема проста, как раз для начинающего радиолюбителя. Собранная на основе дешёвых компонентов - LM317 и КТ819Г .

Схема регулируемого блока питания LM317

Список элементов схемы:

Стабилизатор LM317
Т1 - транзистор КТ819Г
Tr1 - трансформатор силовой
F1 - предохранитель 0.5А 250В
Br1 - диодный мост
D1 - диод 1N5400
LED1 - светодиод любого цвета
C1 - конденсатор электролитический 3300 мкф*43В
C2 - конденсатор керамический 0.1 мкф
C3 - конденсатор электролитический 1 мкф*43В
R1 - сопротивление 18K
R2 - сопротивление 220 Ом
R3 - сопротивление 0.1 Ом*2Вт
Р1 - сопротивление построечное 4.7K

Цоколёвка микросхемы и транзистора

Корпус взял от БП компьютера. Передняя панель изготовленная из текстолита, желательно установить вольтметр на этой панели. Я не установил, потому что пока не нашёл подходящего. Также на передний панели установил зажимы для выходных проводов.

Входную розетку оставил для питания самого БП. Печатная плата сделанная для навесного монтажа транзистора и микросхемы стабилизатора. Их закрепил на общем радиаторе через резиновую прокладку. Радиатор взял солидный (на фото его видно). Его нужно брать как можно больший - для хорошего охлаждения. Всё-таки 3 ампера - это немало!

В радиолюбительской практике широкое применение находят микросхемы регулируемых стабилизаторов LM317 и LM337 . Свою популярность они заслужили благодаря низкой стоимости, доступности, удобного для монтажа исполнению, хорошим параметрам. При минимальном наборе дополнительных деталей эти микросхемы позволяют построить стабилизированный блок питания с регулируемым выходным напряжением от 1,2 до 37 В при максимальном токе нагрузки до 1,5А.

Но! Часто бывает, при неграмотном или неумелом подходе радиолюбителям не удаётся добиться качественной работы микросхем, получить заявленные производителем параметры. Некоторые умудряются вогнать микросхемы в генерацию.

Как получить от этих микросхем максимум и избежать типовых ошибок?

Об этом по-порядку:

Микросхема LM317 является регулируемым стабилизатором ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО напряжения, а микросхема LM337 - регулируемым стабилизатором ОТРИЦАТЕЛЬНОГО напряжения.

Обращаю особое внимание, что цоколёвки у этих микросхем различные !

Увеличение по клику

Выходное напряжение схемы зависит от номинала резистора R1 и рассчитывается по формуле:

Uвых=1,25*(1+R1/R2)+Iadj*R1

где Iadj ток управляющего вывода. По даташиту составляет 100мкА, как показывает практика реальное значение 500 мкА.

Для микросхемы LM337 нужно изменить полярность выпрямителя, конденсаторов и выходного разъёма.

Но скудное даташитовское описание не раскрывает всех тонкостей применения данных микросхем.

Итак, что нужно знать радиолюбителю, чтобы получить от этих микросхем МАКСИМУМ!
1. Чтобы получить максимальное подавление пульсаций входного напряжения необходимо:

Увеличить (в разумных пределах, но минимум до 1000 мкФ) емкость входного конденсатора C1. Максимально подавив пульсации на входе, мы получим минимум пульсаций на выходе.
Зашунтировать управляющий вывод микросхемы конденсатором на 10мкФ. Это увеличивает подавление пульсаций на 15-20дБ. Установка емкости больше указанного значения ощутимого эффекта не даёт.

Схема примет вид:

2. При выходном напряжении больше 25В в целях защиты микросхемы, для быстрого и безопасного разряда конденсаторов необходимо подключить защитные диоды:

Важно: для микросхем LM337 полярность включения диодов следует поменять!

3. Для защиты от высокочастотных помех электролитические конденсаторы в схеме необходимо зашунтировать плёночными конденсаторами небольшой ёмкости.

Получаем итоговый вариант схемы:

Увеличение по клику

4. Если посмотреть внутреннюю структуру микросхем, можно увидеть, что внутри в некоторых узлах применены стабилитроны на 6,3В. Так что нормальная работа микросхемы возможна при входном напряжении не ниже 8В !

Хотя в даташите и написано, что разница между входным и выходным напряжениями должна составлять минимум 2,5-3 В, как происходит стабилизация при входном напряжении менее 8В, остаётся только догадываться.

5. Особое внимание следует уделить монтажу микросхемы. Ниже приведена схема с учётом разводки проводников:

Увеличение по клику

Пояснения к схеме:

длинна проводников (проводов) от входного конденсатора C1 до входа микросхемы (А-В) не должна превышать 5-7 см . Если по каким-то причинам конденсатор удалён от платы стабилизатора, в непосредственной близости от микросхемы рекомендуется установить конденсатор на 100 мкФ.
для снижения влияния выходного тока на выходное напряжение (повышение стабильности по току) резистор R2 (точка D) необходимо подсоединять непосредственно к выходному выводу микросхемы или отдельной дорожкой /проводником (участок C-D). Подсоединение резистора R2 (точка D) к нагрузке (точка Е) снижает стабильность выходного напряжения.
проводники до выходного конденсатора (С-E) также не следует делать слишком длинными. Если нагрузка удалена от стабилизатора, то на стороне нагрузки необходимо подключить байпасный конденсатор (электролит на 100-200 мкФ).
так же с целью снижения влияния тока нагрузки на стабильность выходного напряжения «земляной» (общий) провод необходимо развести «звездой» от общего вывода входного конденсатора (точка F).

Удачного творчества!

14 комментариев к “Регулируемые стабилизаторы LM317 и LM337. Особенности применения”

Главный редактор:
Август 19, 2012
Отечественные аналоги микросхем:
LM317 — 142ЕН12
LM337 — 142ЕН18
Микросхема 142ЕН12 выпускалась с разными вариантами цоколёвки, так что будьте внимательны при их использовании!
В связи с широкой доступностью и низкой стоимостью оригинальных микросхем
лучше не тратить время, деньги и нервы.
Используйте LM317 и LM337.
Сергей Храбан:
Март 9, 2017
Здравствуйте, уважаемый Главный Редактор! Я у Вас зарегистрирован и мне тоже очень хочется прочесть всю статью, изучить Ваши рекомендации по применению LM317. Но, к сожалению, что-то не могу просмотреть всю статью. Что мне необходимо сделать? Порадуйте меня, пожалуйста, полной статьей.
С уважением Сергей Храбан
Главный редактор:
Март 10, 2017
Теперь радует?
Сергей Храбан:
Март 13, 2017
Я Вам очень благодарен, спасибо большое! Всех благ!
Oleg:
Июль 21, 2017
Уважаемый главный редактор! Собрал двух полярник на lm317 и lm337. Все прекрасно работает за исключением разности напряжений в плечах. Разница не велика, но осадок имеется. Не могли бы Вы подсказать, как добиться равных напряжений, а главное причина подобного перекоса в чем. Заранее благодарен Вам за ответ. С пожеланием творческих успехов Олег.
Главный редактор:
Июль 21, 2017
Уважаемый Олег, разница напряжений в плечах обусловлена:
2. отклонение значений задающих резисторов. Следует помнить, что резисторы имеют допуски 1%, 5%, 10% и даже 20%. То есть, если на резисторе написано 2кОм, его реально сопротивление может быть в районе 1800—2200 Ом (при допуске 10%)
Даже если Вы поставите многооборотные резисторы в цепи управления и с их помощью точно выставите необходимые значения, то... при изменении температуры окружающей среды напряжения всё равно уплывут. Так как резисторы не факт что прогреются (остынут) одинаково или изменяться на одинаковую величину.
Решить Вашу проблему можно, используя схемы с операционными усилителями, которые отслеживают сигнал ошибки (разницу выходных напряжений) и производят необходимую корректировку.
Рассмотрение таких схем выходит за рамки данной статьи. Гугл в помощь.
Oleg:
Июль 27, 2017
Уважаемый редактор!Благодарю Вас за подробный ответ, который вызвал уточнения- насколько критично для унч, предварительных каскадов, питание с разностью в плечах в 0,5- 1 вольт? С уважением Олег
Главный редактор:
Июль 27, 2017
Разность напряжений в плечах чревата в первую очередь несимметричным ограничением сигнала (на больших уровнях) и появлением на выходе постоянной составляющей и др.
Если тракт не имеет разделительных конденсаторов, то даже незначительное постоянное напряжение, появившееся на выходе первых каскадов, будет многократно усилено последующими каскадами и на выходе станет существенной величиной.
Для усилителей мощности с питанием (обычно) 33-55В разница напряжений в плечах может быть 0,5-1В, для предварительных усилителей лучше уложиться в 0,2В.
Oleg:
Август 7, 2017
Уважаемый редактор! Благодарю вас за подробные, обстоятельные ответы. И, если позволите, еще вопрос: Без нагрузки разность напряжений в плечах составляет 0,02- 0,06 вольт. При подключении нагрузки положительное плечо +12 вольт, отрицательное -10,5 вольт. С чем связан такой перекос? Можно ли подстроить равенство выходных напряжений не на холостом ходу, а под нагрузкой. С уважением Олег
Главный редактор:
Август 7, 2017
Если делать всё правильно, то стабилизаторы надо настраивать под нагрузкой. МИНИМАЛЬНЫЙ ток нагрузки указан в даташите. Хотя, как показывает практика, получается и на холостом ходу.
А вот то, что отрицательное плечо проседает аж на 2В, это неправильно. Нагрузка одинаковая?
Тут либо ошибки в монтаже, либо левая (китайская) микросхема, либо что-то ещё. Ни один доктор не будет ставить диагноз по телефону или переписке. Я тоже на расстоянии лечить не умею!
А Вы обратили внимание что у LM317 и LM337 разное расположение выводов! Может в этом проблема?
Oleg:
Август 8, 2017
Благодарю Вас за ответ и терпение. Я не прошу детального ответа. Речь идет о возможных причинах, не более. Стабилизаторы нужно настраивать под нагрузкой: то есть, условно, я подключаю к стабилизатору схему, которая будет от него запитываться и выставляю в плечах равенство напряжений. Я правильно понимаю процесс настройки стабилизатора? С уважением Олег
Главный редактор:
Август 8, 2017
Олег, не очень! Так можно схему спалить. На выход стабилизатора нужно прицепить резисторы (нужной мощности и номинала), настроить выходные напряжения и лишь после этого подключать питаемую схему.
По даташиту у LM317 минимальный выходной ток 10мА. Тогда при выходном напряжении 12В на выход надо повесить резистор на 1кОм и отрегулировать напряжение. На входе стабилизатора при этом должно быть минимум 15В!
Кстати, как запитаны стабилизаторы? От одного трансформатора/обмотки или разных? При подключении нагрузки минус проседает на 2В -а как дела на входе этого плеча?
Oleg:
Август 10, 2017
Доброго здоровья, уважаемый редактор! Транс мотал сам, одновременно две обмотки двумя проводами. На выходе на обоих обмотках по 15,2 вольта. На конденсаторах фильтра по 19,8 вольт. Сегодня, завтра проведу эксперимент и отпишусь.
Кстати у меня был казус. Собрал стабилизатор на 7812 и 7912, умощнил их транзисторами tip35 и tip36. В результате до 10 вольт регулировка напряжения в обоих плечах шла плавно, равенство напряжений было идеальным. Но выше...это было что- то. Напряжение регулировалось скачками. Причем поднимаясь в одном плече, во втором шло вниз. Причина оказалась в tip36, которые заказывал в Китае. Заменил транзистор на другой, стабилизатор стал идеально работать. Я часто покупаю детали в Китае и пришел к такому выводу: Покупать можно, но нужно выбирать поставщиков, которые продают радиодетали, изготовленные на заводах, а не в цехах какого- нибудь не понятного ИП. Выходит чуть дороже, но и качество соответствующее. С уважением Олег.
Oleg:
Август 22, 2017
Доброго вечера, уважаемый редактор! Только сегодня появилось время. Транс со средней точкой, напряжение на обмотках 17,7 вольт. На выход стабилизатора повесил резисторы по 1 ком 2 ватта. Напряжение в обоих плечах выставил 12,54 вольта. Отключил резисторы, напряжение осталось прежним- 12,54 вольта. Подключил нагрузку (10 штук ne5532)стабилизатор работает прекрасно.
Благодарю Вас за консультации. С уважением Олег.