Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Аналог lm317 стабилизатор тока

Использование ИМС LM317 в качестве регулируемого стабилизатора напряжения от 0 до 3 В

Fairchild LM317

Большинству разработчиков известно, что недорогой трехвыводной регулируемый стабилизатор напряжения, такой, например, как LM317, выпускаемый Fairchild Semiconductor, они могут использовать, как правило, только в диапазоне напряжений от 36 В до 3 В. Без специальных решений сделать минимальное выходное напряжение такой ИМС менее 1.25 В невозможно. Это связано с тем, что напряжение внутреннего опорного источника таких стабилизаторов равно именно 1.25 В, и без дополнительного потенциального смещения их выходное напряжение не может быть меньше этой величины [1]. Одним из способов решения этой проблемы является смещение потенциала вывода установки выходного напряжения (обозначаемого в спецификациях как Adj или VADJ) с помощью дополнительного источника опорного напряжения на основе двух диодов [2].

Рисунок 1.Схема недорогого простого регулируемого стабилизатора напряжения
с диапазоном от 0 до 3 В.

Хотя для диапазона выходных напряжений от 1.2 до 15 В или для стабилизаторов более высокого напряжения такой подход вполне приемлем, для получения сверхнизких напряжений, как фиксированных, так и регулируемых, он не подходит. Используемые в [2] два диода 1N4001 не обеспечивают необходимое смещение потенциала в 1.2 В и, к тому же, вносят дополнительную температурную нестабильность порядка 2.5 мВ/К [3]. Таким образом, при изменении окружающей температуры в диапазоне 20 °С (это типичная ситуации для помещения), дополнительный температурный дрейф выходного напряжения составит примерно 100 мВ. А это более 6% для выходного напряжения 1.5 В, и уже 10% для напряжения 1 В.

Проблему можно решить, например, с помощью ИМС источников опорного напряжения, таких как LM185 компании Fairchild или AD589 от Analog Devices. Однако, помимо того, что эти устройства дороги, они требуют не только дополнительной регулировки нуля, но еще и согласования. Это связано с разбросом опорных напряжений, которые могут лежать в диапазоне от 1.215 В до 1.255 В для LM185 и от 1.2 В до 1.25 В для AD589. Заметим, что опорное напряжение ИМС LM317 может находиться в пределах от 1.2 В до 1.3 В.

На Рисунке 1 представлен вариант недорогого регулируемого стабилизатора напряжения с диапазоном выходных напряжений от 0 до 3 В. Необходимый потенциал смещения формируется при помощи простого термостабильного источника постоянного тока [4]. Вычислить этот ток можно при помощи следующего выражения:

VF – прямое падение напряжения на светодиоде D1, равное примерно 2 В;
VEBO – напряжение эмиттер-база транзистора Q1, приблизительно равное 0.68 В.

Используя эти значения, ток можно считать приблизительно равным

Этот источник постоянного тока и создает на резисторе R3 нужное нам напряжение смещения равное, примерно, –1.25 В. Установка нуля выполняется подстроечным резистором R6, который управляет током источника. Резистор R5 защищает транзистор Q1. Светодиод D1 можно использовать в качестве индикатора включения. Выходное напряжение устанавливается потенциометром R2. Рассчитать выходное напряжение можно с помощью следующего выражения:

VREF – опорное напряжение IC1,
VR3 – заданное компенсирующее напряжение на резисторе R3.

Вы должны установить это напряжение равным опорному напряжению ИМС для его компенсации. В этом случае

С резистором R2, настроенным на сопротивление 1.2 кОм, эта схема нашла применение в качестве эквивалента типичной щелочной батареи с выходным напряжением 1.56 В и использовалась в исследовательских работах в ряде проектов.

Ссылки

  1. «LM317 3-Terminal Positive Adjustable Regulator,» Fairchild Semiconductor Corp, June 2005.
  2. «LM350 3-Terminal 3A Positive Adjustable Voltage Regulator,» Fairchild Semiconductor Corp, 2001.
  3. Schenk, C, and Ulrich Tietze, Halbleiter-Schaltungstechik, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2002, ISBN: 3540428496.
  4. Rentyuk, Vladimir, «The Simple Temperature-Stabilized Constant-Current Source,» Electronics World, November 2006.
Читайте так же:
Стабилизатор тока малого напряжения

Перевод: В.Рентюк по заказу РадиоЛоцман

Тема: Анодный стабилизатор на IRF840 + LM317

Опции темы
  • Версия для печати
  • Версия для печати всех страниц
  • Подписаться на эту тему…
  • Поиск по теме

    IG_58, а защита в этой схеме как работает? Кренка начинает стабилизировать ток, когда он полутора ампер достигнет. Это и есть защита?

    LM317 ограничивает ток, да.
    И ток ограничивает резистор R2.

    Последний раз редактировалось IG_58; 26.02.2016 в 18:52 .

    IG_58, Так а стабилизирует что? Тоже LM? Полевой транзистор тогда для чего? Я не понимаю как это работает)))

    Если хотите рассчитать сопротивление резистора для определенного максимального тока нагрузки, для этого можно воспользоваться формулой:

    R2=(Uz-Ugs-Usat)/(I н +Uref/R3)
    где,
    Uz- сумма напряжений стабилизации последовательно включенных стабилитронов Z2 и Z3
    Ugs- пороговое напряжение З-И MOS транзистора. Например, для IRF 8хх примерно, 4В
    Usat — напряжение насыщения LM 317- примерно, 1.3В для тока нагрузки 100мА
    I н — максимальный ток нагрузки
    Uref- напряжение опорного источника LM317= 1.25 В

    Пример:

    I н= 0.1 А

    R2=(30V-4V-1. 3 V)/(0.1A+(1.25 В /150 Ом )) = 2 28 O ма

    Однако, эти вычисления имеют ориентировочный характер, так как Usat зависит от тока нагрузки, а напряжение Ugs от типа транзистора.

    По вложенной в п. # 8 схеме позволю себе сделать некоторые замечания.

    1. При использовании мощного MOS транзистора диод D1 является лишним, так как у всех транзисторов этого типа имеется внутренний диод.

    2. Конденсатор С2 наверно поставлен интуитивно как фильтрующий, но так как он находится в петле с низким дифференциальным сопротивлением, то эго эффективность как фильтрующий элемент сводится к нулю. А вот при коротком замыкании на выходе, может привести к пробою LM317 из-за запаздывания в цепи регулировки. Так что С2 следует убрать.

    3. Сумма напряжений стабилизации последовательно включенных стабилитронов Z2 и Z3 в данном случае выбрана излишне большой, а это приводит к изпользованию резистора R2 мощностью в нескольких ват. Оптимальным для данного случая с MOS транзистором можно считать 7-10В, тогда мощность рассеиваемая резистором R2 будет не более 0.5Вт.

    4. Рассеиваемую резистором R3 мощность можно также понизить. Резистор R3 выбран, на мой взгляд, неоптимально. Резистор 240 Ом ( при использовании микросхем LM317 и LM337) всегда обеспечивает в режиме холостого хода минимальный ток чуть больше 5мА. В таком случае для выходного напряжения в 250В потребуется R4=((U вых /Uref)-1)*R3 или R4=((250/1.25)-1)*240= 47.76 кОм, а мощность рассеиваемая резистором R4 будет всего лишь 1,3 Вт.

    Регулируемый стабилизатор тока LM317

    Регулируемый трехвыводной стабилизатор тока LM317 обеспечивает нагрузку в 100 мА. Диапазон выходного напряжения составляет от 1,2 до 37 В. Прибор очень удобен в применении и требует только пару наружных резисторов, обеспечивающих выходное напряжение. Плюс к этому, нестабильность по рабочим показателям имеет лучшие параметры, чем у аналогичных моделей с фиксированной подачей напряжения на выходе.

    Описание

    LM317 – стабилизатор тока и напряжения, который функционирует даже при отсоединенном управляющем выводе ADJ. При нормальной работе прибор не нуждается в подключении к дополнительным конденсаторам. Исключение составляет ситуация, когда устройство находится на значительном расстоянии от первичного фильтрующего питания. В этом случае потребуется монтаж входного шунтирующего конденсатора.

    Выходной аналог позволяет улучшить показатели стабилизатора тока LM317. В итоге повышается интенсивность переходных процессов и значение коэффициента сглаживания пульсаций. Такой оптимальный показатель трудно достичь в других трехвыводных аналогах.

    Предназначение рассматриваемого прибора заключается не только в замене стабилизаторов с фиксированным выходным показателем, но и для широкого спектра применения. Например, стабилизатор тока LM317 может использоваться в схемах с высоковольтным питанием. При этом индивидуальная система устройства влияет на разность между входным и выходным напряжением. Функционирование прибора в таком режиме может продолжаться неопределенный срок, пока разность между двумя показателями (входным и выходным напряжением) не превысит предельно допустимой точки.

    Читайте так же:
    Диодный стабилизатор тока 1n5296

    Особенности

    Стоит отметить, что стабилизатор тока LM317 удобен для создания простых регулируемых импульсных приборов. Они могут применяться в качестве прецизионного стабилизатора, посредством подсоединения постоянного резистора между двумя выходами.

    Создание вторичных питающих источников, работающих при недлительных коротких замыканиях, стало возможным благодаря оптимизации показателя напряжения на управляющем выводе системы. Программа удерживает его на входе в пределах 1,2 вольта, что для большинства нагрузок очень мало. Стабилизатор тока и напряжения LM317 изготавливается в стандартном транзисторном остове ТО-92, режим рабочих температур составляет от -25 до +125 градусов по Цельсию.

    Характеристики

    Рассматриваемый прибор отлично подходит для проектирования простых регулируемых блоков и источников питания. При этом параметры могут быть корректируемыми и заданными в плане нагрузки.

    Регулируемый стабилизатор тока на LM317 обладает следующими техническими характеристиками:

    • Диапазон выходного напряжения – от 1,2 до 37 вольт.
    • Нагрузочный ток по максимуму – 1,5 А.
    • Имеется защита от возможного короткого замыкания.
    • Предусмотрены предохранители схемы от перегрева.
    • Погрешность напряжения на выходе составляет не более 0,1%.
    • Корпус интегральной микросхемы – типа ТО-220, ТО-3 или D2PAK.

    Схема стабилизатора тока на LM317

    Максимально часто рассматриваемое устройство используется в источниках питания светодиодов. Далее представлена простейшая схема, в которой задействован резистор и микросхема.

    На входе поставляется напряжение источника питания, а главный контакт соединяется с выходным аналогом при помощи резистора. Далее происходит агрегация с анодом светодиода. В самой популярной схеме стабилизатора тока LM317, описание которого приведено выше, используется следующая формула: R = 1/25/I. Здесь I – это выходной ток устройства, его диапазон варьируется в пределах 0, 01-1.5 А. Сопротивление резистора допускается в размерах 0, 8-120 Ом. Рассеиваемая резистором мощность вычисляется по формуле: R = IxR (2).

    Полученная информация округляется в большую сторону. Постоянные резисторы выпускаются с малым разбросом окончательного сопротивления. Это влияет на получение расчетных показателей. Чтобы урегулировать данную проблему, в схему подключают дополнительный стабилизирующий резистор необходимой мощности.

    Плюсы и минусы

    Как показывает практика, мощность резистора при эксплуатации лучше увеличить по площади рассеивания на 30 %, а в отсеке низкой конвекции – на 50 %. Кроме ряда преимуществ, стабилизатор тока светодиода LM317 имеет несколько минусов. Среди них:

    • Небольшой коэффициент полезного действия.
    • Необходимость отвода тепла от системы.
    • Стабилизация тока свыше 20 % от предельного значения.

    Избежать проблем в эксплуатации прибора поможет применение импульсных стабилизаторов.

    Стоит отметить, что если нужно подключить мощный светодиодный элемент мощностью 700 миллиампер, потребуется рассчитать значения по формуле: R = 1, 25/0, 7 = 1.78 Ом. Рассеиваемая мощность соответственно составит 0, 88 Ватт.

    Подключение

    Расчет стабилизатора тока LM317 базируется на нескольких способах подключения. Ниже приведены основные схемы:

    1. Если использовать мощный транзистор типа Q1, можно без радиатора микросборки получить на выходе ток 100 мА. Этого вполне хватает для управления транзистором. В качестве подстраховки от излишнего заряда используются защитные диоды D1 и D2, а параллельный электролитический конденсатор выполняет функцию по снижению посторонних шумов. При использовании транзистора Q1, предельная выходная мощность прибора составит 125 Вт.
    2. В другой схеме обеспечивается ограничение подачи тока и стабильная работа светодиода. Специальный драйвер позволяет запитать элементы мощностью от 0, 2 ватт до 25 вольт.
    3. В очередной конструкции применяется трансформатор понижения напряжения из переменной сети от 220 Вт до 25 Вт. При помощи диодного мостика переменное напряжение трансформируется в постоянный показатель. При этом все перебои сглаживаются за счет конденсатора типа С1, что обеспечивает поддержание стабильной работы регулятора напряжения.
    4. Следующая схема подключения считается одной из самых простых. Напряжение поступает с вторичной обмотки трансформатора на 24 вольта, выпрямляется при проходе через фильтр, и на выдаче получается постоянный показатель 80 вольт. Это позволяет избежать превышения максимального порога подачи напряжения.
    Читайте так же:
    Микросхема линейного стабилизатора тока

    Стоит отметить, что простое зарядное устройство также можно собрать на базе микросхемы рассматриваемого прибора. Получится стандартный линейный стабилизатор с регулируемым показателем выходного напряжения. В аналогичной роли может функционировать микросборка устройства.

    Аналоги

    Мощный стабилизатор на LM317 имеет ряд аналогов на отечественном и зарубежном рынке. Самыми известными из них являются следующие марки:

    • Отечественные модификации КР142 ЕН12 и КР115 ЕН1.
    • Модель GL317.
    • Вариации SG31 и SG317.
    • UC317T.
    • ECG1900.
    • SP900.
    • LM31MDT.

    Отзывы

    Как свидетельствуют отклики пользователей, рассматриваемый стабилизатор неплохо справляется со своими функциями. Особенно если это касается агрегации со светодиодными элементами, напряжением до 50 вольт. Упрощает обслуживание и эксплуатацию прибора возможность его регулировки и подключения в разных схемах. Нарекание на данное изделие имеется в том плане, что диапазон выдаваемых и подающих напряжений для него ограничен предельными нормами.

    В завершение

    Регулируемый стабилизатор интегрального типа LM317 оптимально подходит для проектирования простых источников питания, включая блоки и узлы для электронной аппаратуры, оборудованные различными выходными параметрами. Это могут быть устройства с заданным током и напряжением либо с регулируемыми указанными характеристиками. Для облегчения расчета, в инструкции предусмотрен специальный калькулятор стабилизатора, позволяющий подобрать нужную схему и определить возможность приспособления.

    LM317

    The LM317 is a popular adjustable positive linear voltage regulator. It was designed by Bob Dobkin in 1976 while he worked at National Semiconductor.

    The LM337 is the negative complement to the LM317, which regulates voltages below a reference. It was designed by Bob Pease, who also worked for National Semiconductor.

    Contents

    • 1 Specifications
    • 2 Operation
      • 2.1 Voltage regulator
      • 2.2 Current regulator
    • 3 Compared to 78xx/79xx
    • 4 Second sources from Eastern Bloc
    • 5 See also
    • 6 References
    • 7 External links

    Specifications [ edit ]

    SymbolParameterValueUnit
    VoutOutput voltage range1.25 – 37V
    Vin – VoutVoltage differential3 – 40V
    TJOperating junction temperature range0 – 125°C [1]
    IO(MAX)Maximum output current1.5A
    IL(MIN)Minimum load current3.5 mA typical, 12 mA maximum[1]
    PDPower dissipationInternally LimitedW [1]
    RθJAThermal resistance, Junction to ambient80°C/W [1]
    RθJCThermal resistance, Junction to case5°C/W [1]

    Without a heat sink with an ambient temperature at 50 °C such as on a hot summer day inside a box, a maximum power dissipation of (TJ-TA)/RθJA = ((125-50)/80) = 0.98 W can be permitted. (A piece of shiny sheet metal of aluminium with the dimensions 6 x 6 cm and 1.5 mm thick, results in a thermal resistance that permits 4.7 W of heat dissipation [2] [3] ).

    In a constant voltage mode with an input voltage source at VIN at 34 V and a desired output voltage of 5 V, the maximum output current will be PMAX / (VI-VO) = 0.98 / (34-5) = 32 mA.

    For a constant current mode with an input voltage source at VIN at 12 V and a forward voltage drop of VF=3.6 V, the maximum output current will be PMAX / (VI — VF) = 0.98 / (12-3.6) = 117 mA.

    Читайте так же:
    Схема тиристорного стабилизатора постоянного тока

    Operation [ edit ]

    As linear regulators, the LM317 and LM337 are used in DC to DC converter applications.

    Linear regulators inherently waste power; the power dissipated is the current passed multiplied by the voltage difference between input and output. A LM317 commonly requires a heat sink to prevent the operating temperature from rising too high. For large voltage differences, the power lost as heat can ultimately be greater than that provided to the circuit. This is the tradeoff for using linear regulators, which are a simple way to provide a stable voltage with few additional components. The alternative is to use a switching voltage regulator, which is usually more efficient, but has a larger footprint and requires a larger number of associated components.

    In packages with a heat-dissipating mounting tab, such as TO-220, the tab is connected internally to the output pin which may make it necessary to electrically isolate the tab or the heat sink from other parts of the application circuit. Failure to do this may cause the circuit to short.

    Voltage regulator [ edit ]

    The LM317 has three pins: INput, OUTput, and ADJustment. Internally the device has a bandgap voltage reference which produces a stable reference voltage of Vref= 1.25 V followed by a feedback-stabilized amplifier with a relatively high output current capacity. How the adjustment pin is connected determines the output voltage as follows.

    If the adjustment pin is connected to ground the output pin delivers a regulated voltage of 1.25 V at currents up to the maximum. Higher regulated voltages are obtained by connecting the adjustment pin to a resistive voltage divider between the output and ground. Then

    Vref is the difference in voltage between the OUT pin and the ADJ pin. [4] Vref is typically 1.25 V during normal operation.

    Because some quiescent current flows from the adjustment pin of the device, an error term is added:

    To make the output more stable, the device is designed to keep the quiescent current at or below 100µA, making it possible to ignore the error term in nearly all practical cases. [5]

    Current regulator [ edit ]

    The device can be configured to regulate the current to a load, rather than the voltage, by replacing the low-side resistor of the divider with the load itself. The output current is that resulting from dropping the reference voltage across the resistor. Ideally, this is:

    Accounting for quiescent current, this becomes:

    LM317 can also be used to design various other circuits like 0 V to 30 V regulator circuit, adjustable regulator circuit with improved ripple rejection, precision current limiter circuit, tracking pre-regulator circuit, 1.25 V to 20 V regulator circuit with minimum program current, adjustable multiple on-card regulators with single control, battery charger circuit, 50 mA constant current battery charger circuit, slow turn-on 15 V regulator circuit, ac voltage regulator circuit, current-limited 6 V charger circuit, adjustable 4 V regulator circuit, high-current adjustable regulator circuit and many more. [4]

    Compared to 78xx/79xx [ edit ]

    The LM317 is an adjustable analogue to the popular 78xx fixed regulators. Like the LM317, each of the 78xx regulators is designed to adjust the output voltage until it is some fixed voltage above the adjustment pin (which in this case is labelled «ground»).

    The mechanism used is similar enough that a voltage divider can be used in the same way as with the LM317 and the output follows the same formula, using the regulator’s fixed voltage for Vref (e.g. 5 V for 7805). However, the 78xx device’s quiescent current is substantially higher and less stable. Because of this, the error term in the formula cannot be ignored and the value of the low-side resistor becomes more critical. [6] More stable adjustments can be made by providing a reference voltage that is less sensitive than a resistive divider to current fluctuations, such as a diode drop or a voltage buffer. The LM317 is designed to compensate for these fluctuations internally, making such measures unnecessary.

    Читайте так же:
    Расчет стабилизаторов напряжения постоянного тока

    The LM337 relates in the same way to the fixed 79xx regulators.

    Second sources from Eastern Bloc [ edit ]

    The LM317 has an East European equivalent, the B3170V, which was manufactured in the German Democratic Republic (East Germany) by HFO (part of Kombinat Mikroelektronik Erfurt). Also, in USSR was manufactured and most popular ICs K142EN12A and KR142EN12A. These ICs are functional analogues of the LM317

    —> Мастерская LED освещения в Днепре —>

    —>

    Динамический свет [4]
    Заливной свет [6]
    Светодиодное освещение [29]
    LED компоненты [22]
    LED cвет — сделай сам [27]

    —>

    Для питания мощных светодиодов нужен стабилизированный ток, иначе кристалл светодиода деградирует и светодиод вскоре сгорит. Как говорят, светодиод питается током, а не напряжением, и для этого применяется стабилизатор тока или LED-драйвер, который наряду со стабилизацией тока выполняет и другие функции (регулировка яркости, защита от короткого замыкания, и т.п.). Для сборки LED-драйверов существуют специализированные микросхемы, и в интернете полно схем драйверов, но для самостоятельной сборки таких драйверов потребуются определенная оснастка, приборы, необходимые детали и опыт работы.

    Однако можно быстро собрать простейший LED драйвер с приличным током стабилизации на популярной микросхеме LM317.

    Эта микросхема весьма универсальна, на ней можно собрать всевозможные линейные стабилизаторы напряжения, ограничители тока, зарядные устройства… Остановимся на ограничителе тока на микросхеме LM317.

    Простым языком принцип работы стабилизатора тока намикросхеме LM317.можно объяснить так: — микросхема ограничивает ток, а напряжения светодиод берет столько, сколько ему нужно.

    Схема проста и состоит всего из двух деталей: самой микросхемы и задающего ток резистора.

    Напряжение на входе микросхемы должно быть минимум на 2

    4 В больше, чем падение напряжения на кристалле светодиода (около 2 В потребляет сама микросхема). Схема на микросхеме LM317 позволяет ограничивать ток от 10мА до 1,5А с максимальным входным напряжением 35В. При большом перепаде напряжений и(или) больших токах микросхему нужно установить на радиатор. Если же требуется больший ток, то следует применять микросхемы из той же серии, расчитанные на больший ток, например LM350 (до 3 А); LM338 (до 5 А).

    Задающий ток резистор расчитывается по следующей формуле:
    R1=1,25 В/Iout, где ток стабилизации в Амперах, а сопротивление в Омах.
    Например, имеем светодиод на ток 700 мА :

    R=1,25/0,7A=1,785 Ом, а так как резистора на 1,785 Ом нет, то берем ближайший из стандартного ряда, т.е. 1,8 Ом.

    Учтите, что максимальный ток для LM317 составляет 1,5 Ампера. Также не забывайте использовать радиатор и термопасту для нее.

    Конечно LM317 имеет низкий КПД, но ввиду невысокой цены и простоты сборки этим можно пренебречь.

    Такой драйвер можно применять как в светодиодном тюнинге автомобиля, так и для бытовых целей, например в светодиодных светильниках.

    голоса
    Рейтинг статьи
  • Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector