Электротехника

LM317: характеристики: схема подключения стабилизатора тока

Автор admin

Что из себя представляет микросхема LM317

Микросхема представляет собой линейный стабилизатор напряжения, выходное значение которого можно устанавливать в определенных пределах или оперативно регулировать. Выпускается в нескольких вариантах корпуса с тремя выводами. Диапазон выходного напряжения у всех вариантов одинаковый, а максимальный ток может различаться.

ОбозначениеМаксимальный ток, АКорпус

LM317T 1,5 TO-220
LM317LZ 0,1 ТО-92
LM317P 1,5 ISOWAT-220
LM317D2T 1,5 D2PAK
LM317K 0,1 ТО-3
LM317LD 1,5 SO-8

Отличительные особенности LM317

  • Обеспечения выходного напряжения от 1,2 до 37 В.
  • Ток нагрузки до 1,5 A.
  • Наличие защиты от возможного короткого замыкания.
  • Надежная защита микросхемы от перегрева.
  • Погрешность выходного напряжения 0,1%.

Основные характеристики линейного стабилизатора напряжения LM317

В даташитах на стабилизатор LM317 содержится полная техническая информация, с которой можно ознакомиться, изучив спецификацию. Ниже приведены параметры, несоблюдение которых наиболее критично и при неверном применении микросхема может выйти из строя. В первую очередь, это максимальный рабочий ток. Он приведен в предыдущем разделе для разных видов исполнения. Надо добавить, что для получения наибольшего тока в 1,5 А микросхему обязательно надо устанавливать на теплоотводе.

Максимальное напряжение на выходе регулятора, построенного на основе LM317, может быть не более 40 В. Если этого мало, надо выбрать высоковольтный аналог стабилизатора.

Минимальное напряжение на выходе составляет 1,25 В. При таком построении схемы можно получить и меньше, но сработает защита от перегрузки. Это не самый удачный вариант – такая защита должна работать от превышения выходного тока, как это работает в других интегральных стабилизаторах. Поэтому на практике получить регулятор, работающий от нуля при подаче отрицательного смещения на вывод Adjust, нельзя.

Минимальное значение входного напряжения в даташите не указано, но может быть определено из следующих соображений:

  • минимальное выходное напряжение – 1,25 В;
  • минимальное падение напряжения для Uвых=37 В равно трем вольтам, логично предположить, что для минимального выходного оно должно быть не меньше;

Исходя из этих двух посылок, на вход надо подавать не меньше 3,5 В для получения минимального выходного значения. Также для стабильной работы ток через делитель должен быть не менее 5 мА – чтобы паразитный ток вывода ADJ не вносил значительного сдвига напряжения (на практике он может достигать до 0,5 мА).

Это относится к информации из классических даташитов известных производителей (Texas Instruments и т.п.). В даташитах нового образца от фирм Юго-Восточной Азии (Tiger Electronics и т.д.) этот параметр указывается, но в неявном виде, как разница между входным и выходным напряжением. Она должна составлять минимум 3 вольта для всех напряжений, что не противоречит предыдущим рассуждениям.

Максимальное же входное напряжение не должно превышать проектируемое выходное более, чем на 40 В. Это надо также учитывать при разработке схем.

Важно! На заявленные параметры можно ориентироваться, если микросхема выпущена каким-либо известным производителем. Продукция неизвестных фирм обычно имеет более низкие характеристики

Виды LM317

Микросхема продается в нескольких варианта корпуса, в зависимости от потребности в размерах, нагрузки и подключении, а также типу монтажа схемы — каждый может выбрать наиболее подходящий ему вариант.

Наиболее популярна LM317T в корпусе TO-220 на 1.5 Ампер. Это считается универсальным вариантом, так как может использоваться в навесном монтаже, а также поверхностном. Радиатор в таком корпусе позволяет отводить излишнее тепло и испытывать более серьезные нагрузки, чем его собратья, а при необходимости его можно прикрепить к большему радиатору.

Таблица параметров разных вариантов исполнения LM317

Part Number Корпус Рабочая температура Макс. ток нагрузки Напряжение стабилизации Макс. входное напряжение Маркировка
на корпусе
Производитель
LM317K TO-3 0…+125 °C 1.5 A 1.2 … 37 V 40 V LM317K STEEL P+
  • National Semiconductor
LM317AH TO-39 -40…+125 °C 0.5 A 1.2 … 37 V 40 V LM317AH P+
  • National Semiconductor
LM317H TO-39 0…+125 °C 0.5 A 1.2 … 37 V 40 V LM317H P+
  • National Semiconductor
LM317AT TO-220 -40…+125 °C 1.5 A 1.2 … 37 V 40 V LM317AT P+
  • National Semiconductor
LM317BT TO-220 -40…+125 °C 1.5 A 1.2 … 37 V 40 V LM317B
  • STMicroelectronics
  • ON Semiconductor
LM317T TO-220 0…+125 °C 1.5 A 1.2 … 37 V 40 V LM317T
  • National Semiconductor
  • STMicroelectronics
  • ON Semiconductor
LM317S TO-263-3
(D2PAK-3)
0…+125 °C 1.5 A 1.2 … 37 V 40 V LM317S P+
  • National Semiconductor
LM317EMP SOT-223 0…+125 °C 1 A 1.2 … 37 V 40 V N01A
  • National Semiconductor
LM317AEMP SOT-223 -40…+125 °C 1 A 1.2 … 37 V 40 V N07A
  • National Semiconductor
LM317MDT TO-252-3
(DPAK-3)
0…+125 °C 0.5 A 1.2 … 37 V 40 V LM317MDT
  • National Semiconductor
LM317AMDT TO-252-3
(DPAK-3)
-40…+125 °C 0.5 A 1.2 … 37 V 40 V LM317AMDT
  • National Semiconductor
LM317D2T-TR TO-263-3
(D2PAK-3)
0…+125 °C 1.5 A 1.2 … 37 V 40 V LM317D2T
  • STMicroelectronics
  • ON Semiconductor
LM317BD2T TO-263-3
(D2PAK-3)
-40…+125 °C 1.5 A 1.2 … 37 V 40 V LM317BD2T
  • ON Semiconductor
LM317P TO-220FP 0…+125 °C 1.5 A 1.2 … 37 V 40 V LM317P
  • STMicroelectronics
LM317KTE KTE
(R-PSFM-G3)
0…+125 °C 1.5 A 1.2 … 37 V 40 V LM317
  • Texas Instruments
LM317KTT TO-263-3
(D2PAK-3)
0…+125 °C 1.5 A  1.2 … 37 V 40 V LM317
  • Texas Instruments
LM317DCY SOT-223 0…+125 °C 1.5 A 1.2 … 37 V 40 V L3
  • Texas Instruments
LM317KC TO-220 0…+125 °C 1.5 A 1.2 … 37 V 40 V LM317
  • Texas Instruments
LM317MDT TO-252-3
(DPAK-3)
0…+125 °C 0.5 A 1.2 … 37 V 40 V LM317M
  • Fairchild Semiconductor
LM317MT TO-220 0…+125 °C 0.5 A 1.2 … 37 V 40 V LM317M
  • Fairchild Semiconductor
LM317LCD SOIC-8 0…+125 °C 0.1 A 1.25 … 32 V 35 V L317LC
  • Texas Instruments
LM317LCLP TO-92 0…+125 °C 0.1 A 1.25 … 32 V 35 V L317LC
  • Texas Instruments
LM317LCPK SOT-89 0…+125 °C 0.1 A 1.25 … 32 V 35 V LA
  • Texas Instruments
LM317LCPW TSSOP-8 0…+125 °C 0.1 A 1.25 … 32 V 35 V L317LC
  • Texas Instruments
LM317LID SOIC-8 -40…+125 °C 0.1 A 1.25 … 32 V 35 V L317LI
  • Texas Instruments
LM317LILP TO-92 -40…+125 °C 0.1 A 1.25 … 32 V 35 V L317LI
  • Texas Instruments
LM317LIPK SOT-89 -40…+125 °C 0.1 A 1.25 … 32 V 35 V LB
  • Texas Instruments
LM317LIPW TSSOP-8 -40…+125 °C 0.1 A 1.25 … 32 V 35 V L317LI
  • Texas Instruments
LM317LD SO-8 0…+125 °C 0.1 A 1.2 … 37 V 40 V LM317L
  • STMicroelectronics
LM317LZ TO-92 0…+125 °C 0.1 A 1.2 … 37 V 40 V LM317LZ
  • STMicroelectronics
LM317MABDTG TO-252-3
(DPAK-3)
-40…+125 °C 0.5 A 1.2 … 37 V 40 V 317ABG
  • ON Semiconductor
LM317MABTG TO-220 -40…+125 °C 0.5 A 1.2 … 37 V 40 V LM317MABT
  • ON Semiconductor
LM317MADTRKG TO-252-3
(DPAK-3)
0…+125 °C 0.5 A 1.2 … 37 V 40 V 317MAG
  • ON Semiconductor
LM317MBDTG TO-252-3
(DPAK-3)
-40…+125 °C 0.5 A 1.2 … 37 V 40 V 317MBG
  • ON Semiconductor
LM317MBSTT3G SOT−223 -40…+125 °C 0.5 A 1.2 … 37 V 40 V 317MB
  • ON Semiconductor
LM317MBTG TO-220 -40…+125 °C 0.5 A 1.2 … 37 V 40 V LM317MBT
  • ON Semiconductor
LM317MDTG TO-252-3
(DPAK-3)
0…+125 °C 0.5 A 1.2 … 37 V 40 V 317MG
  • ON Semiconductor
LM317MSTT3G SOT−223 0…+125 °C 0.5 A 1.2 … 37 V 40 V 317M
  • ON Semiconductor
LM317MTG  TO-220 0…+125 °C 0.5 A 1.2 … 37 V 40 V LM317MT
  • ON Semiconductor
LM317HV TO-3 0…+125 °C 1.5 A 1.25 … 57 V 60 V LM317HV
  • Texas Instruments
LM317HVT TO-220 0…+125 °C 1.5 A 1.25 … 57 V 60 V LM317HVT P+
  • Texas Instruments

В зависимости от схемы включения LM317 может использоваться в качестве стабилизатора напряжения или тока.

Назначение выводов и принцип работы

Упоминалось, что LM317 относится к классу линейных стабилизаторов. Это означает, что стабилизация выходного напряжения осуществляется за счёт перераспределения энергии между нагрузкой и регулирующим элементом.

Принципмальная схема микросхемы LM317.

Транзистор и нагрузка составляют делитель входного напряжения. Если заданное на нагрузке напряжение уменьшается (по причине изменения тока и т.п.), транзистор приоткрывается. Если увеличивается – закрывается, коэффициент деления изменяется и напряжение на нагрузке остается стабильным. Недостатки такой схемы известны:

  • необходимо, чтобы входное напряжение превышало выходное;
  • на регулирующем транзисторе рассеивается большая мощность;
  • КПД даже теоретически не может превышать отношение Uвых/Uвх.

Зато имеются серьезные плюсы (относительно импульсных схем):

  • относительно простая и недорогая микросхема;
  • требует минимальной внешней обвязки;
  • и главное достоинство – выходное напряжение свободно от высокочастотных паразитных составляющих (помехи по питанию минимальны).

Стандартная схема включения микросхемы:

  • на вывод Input подается входное напряжение;
  • на вывод Output – выходное;
  • на Ajust – опорное напряжение, от которого зависит выходное.

Стандартная схема включения микросхемы LM317.

Резисторы R1 и R2 задают выходное напряжение. Оно рассчитывается по формуле:

Uвых=1,25⋅ (1+R2/R1) +Iadj⋅R2.

Iadj является паразитным током вывода настройки, по данным изготовителя он может быть в пределах 5 мкА. Практика показывает, что он может достигать значений на порядок-два выше.

Конденсатор С1 может иметь ёмкость от сотен до нескольких тысяч микрофарад. В большинстве случаев им служит выходной конденсатор выпрямителя. Он должен быть подключен к микросхеме проводниками длиной не более 7 см. Если это условие для конденсатора выпрямителя выполнить нельзя, то следует подключить дополнительную ёмкость примерно в 100 мкФ в непосредственной близости от входного вывода. Конденсатор С3 не должен иметь ёмкость более 100-200 мкФ по двум причинам:

  • чтобы избежать перехода стабилизатора в режим автоколебаний;
  • чтобы устранить бросок тока на заряд при подаче питания.

Во втором случае может сработать защита от перегрузки.

Не стоит забывать, что при протекании тока через резисторы, они нагреваются (это также возможно при повышении температуры окружающей среды). Сопротивление R1 и R2 изменяются, и нет гарантии, что они изменятся пропорционально. Поэтому напряжение на выходе с прогревом или охлаждением может изменяться. Если это критично, можно использовать резисторы с нормированным температурным коэффициентом сопротивления. Их можно отличить по наличию шести полосок на корпусе. Но стоят такие элементы дороже и купить их сложнее. Другой вариант – вместо R2 использовать стабилитрон на подходящее напряжение.

Предельно допустимые значения

Параметр Обозн. Величина Ед. изм.

Диапазон регулирования VВХ−VВЫХ −0.3…40 V
Мощность рассеяния PD Внутр.огранич. W
Корпус 221A
TA = +25°C
Тепловое сопротивление θJA 65 °C/W
кристалл-воздух
Тепловое сопротивление θJC 5 °C/W
кристалл-корпус
Корпус 936 (D2PAK−3) PD Внутр.огранич. W
TA = +25°C
Тепловое сопротивление θJA 70 °C/W
кристалл-воздух
Тепловое сопротивление θJC 5 °C/W
кристалл-корпус
Диапазон рабочих температур TJ − 55…+150 °C
Диапазон температур хранения Tstg − 65…+150 °C

Примечания:

  1. Превышение предельно допустимых значений, указанных в таблице, может привести к необратимым повреждениям микросхемы.
  2. Рекомендуемые условия работы не должны превышать работу устройства с предельно допустимыми значениями параметров.
  3. Длительная работа с предельно допустимыми значениями в будущем может повлиять на надежность работы устройства.

Изготовление стабилизатора на LM-317 для светодиода своими руками

Для этого понадобятся следующие детали и устройства:

  • ИПТ (источник постоянного тока);
  • ИМС LM-317;
  • резистор R сопротивлением от 1 до 110 Ом и запасом мощности, рассчитанным по уже рассмотренной формуле;
  • светодиод.

ИПТ может быть импульсным или трансформаторным, включающим в себя выпрямительный блок из диодного моста и конденсатора (С = 1000-2000 мкФ). К закреплённому на радиаторе стабилизатору припаиваются согласно схеме резистор и светодиод. От ИПТ подаётся напряжение, как показано на схеме ниже.

Для установки подсветки на автомобиль, большего количества led-ламп можно увеличить ток стабилизатора до 3 А. Для этого в схему включают мощный транзистор КТ 818.

Как проверить LM317?

В отличие от транзисторов, данную микросхему невозможно проверить мультиметром. Такой способ никак не гарантирует правильную работу из-за большого количества внутренних элементов, не соединенных с выводами. Поэтому, если какой-то из них выйдет из строя, то проверить это мультиметром будет проблематично. Самый простой способ проверки работы LM317 — это создать простейший стенд на макетной плате, а запитать его можно будет всего лишь от батарейки.

Таким образом, вы сможете быстро убедиться в полностью рабочем состоянии элемента, даже если необходимо проверить несколько штук.

Производители LM317

Так как LM317 является самым популярным стабилизатором напряжения, то ее выпускают крупнейшие предприятия по производству микросхем:

  • Texas Instruments
  • STMicroelectronics
  • ONS
  • UTC

Где купить LM317

Стабилизатор применяется крайне широко, поэтому проблем с покупкой не возникает, он доступен почти во всех интернет-магазинах радиоэлектронных компонентов. Но к нам этот товар, как и другие радиоэлектронные компоненты, попадает по крайне завышенной цене, поэтому выгоднее всего купить его на AliExpress по этой ссылке .

Рекомендую к просмотру:

Какие существуют аналоги

Существуют подобные микросхемы, разработанные в других фирмах других стран. Полными аналогами являются:

  • GL317;
  • SG317;
  • UPC317;
  • ECG1900.

Также выпускаются стабилизаторы с повышенными электрическими характеристиками. Больший ток могут выдать:

  • LM338 – 5 А;
  • LM138 – 5 А
  • LM350 – 3 А.

Если требуется регулируемый источник напряжения с верхним пределом в 60 В, надо применять стабилизаторы LM317HV, LM117HV. Индекс HV означает High Voltage – высокое напряжение.

Из отечественных микросхем полным аналогом является КР142ЕН12, но она выпускается только в корпусе ТО-220. Это надо учитывать при разработке печатных плат.

Примеры схем включения стабилизатора LM317

Типовые схемы включения микросхемы приведены в даташите. Стандартное применение — стабилизатор с фиксированным напряжением — рассмотрен выше.

Схема включения LM317 с переменным резистором R2.

Если вместо R2 установить переменный резистор, то выходное напряжение регулятора можно оперативно регулировать. Надо учитывать, что потенциометр будет слабым местом в схеме. Даже у переменных резисторов хорошего качества место контакта движка с проводящим слоем будет иметь некоторую нестабильность соединения. На практике это выльется в дополнительную нестабильность выходного напряжения.

Схема включения LM317 с двумя диодами D1 и D2.

Для защиты производитель рекомендует включить два диода D1 и D2. Первый диод должен защищать от ситуации, когда напряжение на выходе будет выше входного. На практике это ситуация крайне редкая, и может возникнуть только если со стоны выхода есть другие источники напряжения. Производитель отмечает, что этот диод также защищает от случая короткого замыкания на входе – конденсатор С1 в этом случае создаст разрядный ток противоположной полярности, что приведет микросхему к выходу из строя. Но внутри микросхемы параллельно этому диоду стоит цепочка из стабилитронов и резисторов, которая сработает точно также. Поэтому необходимость установки этого диода сомнительна. А D2 в такой ситуации защитит вход стабилизатора от тока конденсатора С2.

Схема включения LM317 с транзистором.

Если параллельно R2 поставить транзистор, то работой стабилизатора можно управлять. При подаче напряжения на базу транзистора, он открывается и шунтирует R2. Напряжение на выходе уменьшается до 1,25 В. Здесь надо следить, чтобы разница между входным и выходным напряжением не превысила 40 В.

Схема включения микросхемы LM317 с конденсатором, включенным параллельно переменному резистору.

Вредное воздействие контакта потенциометра на стабильность выходного напряжения можно уменьшить подключением параллельно переменному сопротивлению конденсатора. В этом случае защитный диод D1 не помешает.

Схема включения LM317 с внешним транзисторм.

Если выходного тока стабилизатора не хватает, его можно умощнить внешним транзистором.

Схема стабилизатора тока на LM317.

Из стабилизатора напряжения можно получить стабилизатор тока, включив LM317 по такой схеме. Выходной тока рассчитывается по формуле I=1,25⋅R1. Подобное включение часто используется в качестве драйвера для светодиодов – LED включается в качестве нагрузки.

Схема импульсного блока питания на LM317.

Наконец, необычное включение линейного стабилизатора – на его основе создана схема импульсного блока питания. Положительную обратную связь для возникновения колебаний задает цепь C3R6.

Микросхема LM317 имеет значительное количество слабых сторон. Но искусство создания схем и состоит в том, чтобы, используя плюсы стабилизатора, обходить недостатки. Все минусы микросхемы выявлены, даны советы по их нейтрализации. Поэтому LM317 пользуется популярностью у создателей профессиональной и любительской радиоаппаратуры.

Безопасная эксплуатация LM317

Стоит помнить об эксплуатационных характеристиках радиокомпонента и не использовать его в критических условиях. Мощность рассеивания по официальной информации – 20 Вт, а разница входного и выходного напряжений не должна превышать 40 В. Во время пайки температура должна не превышать 260 C. Использовать можно при температуре от 0C до 125C, а хранить от -65C до 150C. Все это официально заявленные характеристики, в реальности они могут расходиться от экземпляра к экземпляру и быть заниженными.

Не стоит использовать элемент при максимальных и минимальных обозначенных значениях. При такой эксплуатации уровень стабильности и надежности значительно упадет. А также крайне желательно использовать радиатор для отвода тепла, так как иначе заявленные характеристики могут не совпадать с реальными.

Источники

  • https://odinelectric.ru/equipment/electronic-components/opisanie-lm317
  • https://www.joyta.ru/3799-lm317-reguliruemyj-stabilizator-napryazheniya-i-toka/
  • https://www.RusElectronic.com/lm317/
  • https://power-on.tech/%D1%80%D0%B5%D0%B3%D1%83%D0%BB%D0%B8%D1%80%D1%83%D0%B5%D0%BC%D1%8B%D0%B9-%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D0%B9%D0%BD%D1%8B%D0%B9-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80-lm317/
  • https://radiosvod.ru/mikroshema/lm317
  • https://amperof.ru/elektropribory/stabilizator-toka-lm317-svetodiodov.html

[свернуть]
Adblock
detector