Lm317 характеристики на русском. LM317: Регулируемый стабилизатор напряжения с широкими возможностями применения

alexxlabРазное
Какие основные характеристики и преимущества LM317. Как правильно подключать и использовать LM317 в различных схемах. Какие существуют типовые применения LM317 в электронике. Какие аналоги LM317 доступны на рынке.

Содержание

Основные характеристики и возможности LM317

LM317 — это универсальный регулируемый стабилизатор напряжения, обладающий рядом важных преимуществ:

  • Диапазон выходного напряжения: 1,2-37 В
  • Максимальный выходной ток: 1,5 А
  • Встроенная защита от короткого замыкания
  • Тепловая защита
  • Возможность регулировки выходного напряжения
  • Высокая стабильность выходного напряжения

Благодаря этим характеристикам LM317 находит широкое применение во многих электронных устройствах, где требуется стабильное регулируемое питание.

Типовая схема включения LM317

Для работы LM317 требуется минимальное количество внешних компонентов. Типовая схема включения выглядит следующим образом:

  • Входной конденсатор C1 (0,1-1 мкФ) для подавления ВЧ помех
  • Выходной конденсатор C2 (1-10 мкФ) для стабилизации выходного напряжения
  • Резисторы R1 (240 Ом) и R2 для задания выходного напряжения

Выходное напряжение определяется по формуле:


Vout = 1,25 * (1 + R2/R1)

Регулируя значение R2, можно получить требуемое выходное напряжение в диапазоне 1,2-37 В.

Расчет и выбор компонентов

При проектировании схемы на LM317 важно правильно рассчитать и выбрать внешние компоненты:

  • Номинал R1 рекомендуется 240 Ом для обеспечения минимального тока регулировки
  • R2 рассчитывается по формуле: R2 = R1 * (Vout/1,25 — 1)
  • Входной конденсатор C1 0,1-1 мкФ для подавления ВЧ помех
  • Выходной конденсатор C2 1-10 мкФ для стабилизации выхода
  • При необходимости устанавливается радиатор для теплоотвода

Правильный выбор компонентов обеспечит стабильную и надежную работу стабилизатора.

Типовые применения LM317

Благодаря своей универсальности LM317 применяется во многих устройствах:

  • Регулируемые блоки питания
  • Зарядные устройства
  • Лабораторные источники питания
  • Стабилизаторы тока для светодиодов
  • Схемы питания аудиоаппаратуры
  • Источники опорного напряжения

Рассмотрим подробнее некоторые типовые схемы на LM317.

Регулируемый блок питания на LM317

Простая схема регулируемого блока питания на LM317 выглядит следующим образом:


  • Трансформатор понижает сетевое напряжение
  • Диодный мост выпрямляет переменное напряжение
  • Конденсатор C1 сглаживает пульсации
  • LM317 стабилизирует и регулирует выходное напряжение
  • Переменный резистор R2 позволяет изменять выходное напряжение

Такая схема позволяет получить регулируемое стабилизированное напряжение 1,2-37 В при токе до 1,5 А.

Зарядное устройство на LM317

LM317 отлично подходит для создания зарядных устройств. Типовая схема включает:

  • Стабилизатор на LM317 для задания зарядного тока
  • Резистор R1 для ограничения тока заряда
  • Защитный диод для предотвращения разряда через микросхему
  • Светодиодный индикатор заряда

Такое зарядное устройство обеспечивает стабильный ток заряда и защиту аккумулятора.

Стабилизатор тока для светодиодов

LM317 можно использовать для питания мощных светодиодов стабильным током. Схема включает:

  • LM317 в режиме стабилизатора тока
  • Резистор R1 для задания тока светодиода
  • Светодиод или цепочку светодиодов

Ток светодиода определяется как I = 1,25 / R1. Это обеспечивает стабильную яркость светодиода.


Повышение выходного тока LM317

Если требуется ток более 1,5 А, можно повысить выходной ток LM317 двумя способами:

  1. Параллельное включение нескольких LM317
  2. Использование внешнего силового транзистора

При параллельном включении на выходы LM317 устанавливаются выравнивающие резисторы. При использовании транзистора основной ток протекает через него, а LM317 управляет базой транзистора.

Аналоги и замены LM317

На рынке доступны различные аналоги LM317:

  • LM217, LM117 — версии для расширенного температурного диапазона
  • LM338, LM350 — версии на большие токи (3-5 А)
  • LM317HV — версия на повышенное входное напряжение (до 60 В)
  • Отечественный аналог КР142ЕН12А

При выборе аналога важно учитывать не только основные параметры, но и особенности применения в конкретной схеме.

Особенности применения LM317

При использовании LM317 следует учитывать некоторые особенности:

  • Минимальный ток нагрузки 3,5-10 мА для стабильной работы
  • Необходимость установки радиатора при больших токах нагрузки
  • Желательно использование защитных диодов при работе с большими емкостями
  • Размещение регулирующего резистора R1 максимально близко к микросхеме

Соблюдение этих рекомендаций обеспечит надежную и стабильную работу LM317 в различных применениях.


Заключение

LM317 является универсальным и надежным стабилизатором напряжения с широкими возможностями применения. Простота использования, доступность и хорошие характеристики делают его популярным компонентом для создания источников питания, зарядных устройств и других схем стабилизации напряжения и тока. Правильное применение LM317 позволяет создавать эффективные и надежные устройства.


LM317: Характеристики, виды и схемы

LM317 – это регулируемый стабилизатор напряжения. Он может служить для создания различных блоков питания. Он способен быть основой для стабилизатора тока, зарядного устройства, лабораторного блока питания и даже звукового усилителя. Для того, чтобы им воспользоваться, достаточно подключить его к одной их схем обвязки, обозначенных ниже.

Эта микросхема является одной из самых популярных в мире – все из-за простоты ее устройства и работы с ней, ее дешевизны и надежности. Последнее обеспечивается наличием защит короткого замыкания выводов и перегрева микросхемы. LM317 не требует множества компонентов в качестве обвязки. Наибольшую популярность микросхема приобрела в среде радиолюбителей.

LM317 регулирует напряжение линейно, что является ее преимуществом относительно импульсных преобразователей. Микросхема продается в нескольких вариантах корпуса, наибольшей популярностью пользуется версия LM317T в корпусе TO-220. Она была разработана Бобом Добкиным в 1976 году, когда он работал в National Semiconductor, и с тех пор является бессменным хитом в кругах радиолюбителей.

Схема LM317

Все внутреннее устройство стабилизатора можно видеть на его схеме, взятой в datasheet. На ней изображены три вывода схемы: вход (на этот вход подается питание), регулировка и выход. На пине регулировки вольтаж сигнала сначала понижается на одностороннем ограничителе до стабильных 1.25В и служит опорным источником, а ток, вместе с током питания идут на компаратор, основанный на операционном усилителе.

Также на схеме можно видеть выходной каскад на базе биполярного транзистора, который усиливает ток, и блок защиты от перегрева и превышения по току.

Справа от блока защиты находится датчик тока, падение на котором и отслеживается защитой с целью предупреждения повреждений от КЗ.

Характеристики LM317

  • Максимальное входное напряжение LM317 – 40В
  • Диапазон напряжений выхода LM317 – 1.2-37В
  • Максимальный выходной ток для LM317 – 1.5А
  • Опорное напряжение микросхемы – 0.1-1.3В
  • Минимальный ток нагрузки – 3. 5mA
  • Погрешность напряжения на выходе – 0.1%
  • Рассеиваемая мощность – 20Вт
  • Рабочий температурный диапазон – 0-125C
  • Температурный диапазон хранения – -65-150C
  • Температурный диапазон хранения – -65-150°C

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.

Подключение LM317

LM317 имеет следующую конфигурацию выводов в разных корпусах:

Минимальная схема подключения представляет собой два резистора сопротивления и три конденсатора, подключенных согласно схеме. В соответствии с характеристиками сопротивления и будет определяться напряжение на выходе.

У LM317 два главных параметра: это его опорное напряжение, а также ток, истекающий на выводе подстройки. Опорное напряжение (Vref) — напряжение, которое стабилизатор поддерживает на сопротивлении R1. Оно нестабильно и разнится от партии к партии в среднем на 0.1В, поэтому для расчетов лучше держать в уме усредненное значение – 1.25В. Для серьезных же проектов стоит измерить его для каждого используемого экземпляра. Соответственно, следуя схеме, если замкнуть резистор R2, то на выходе мы получим опорное напряжение – 1.25В, а с увеличением вольтажа на R2 будет увеличиваться и выходное напряжение. Таким образом, LM317 постоянно сравнивает напряжение на выходе через резистивный делитель с опорным, поэтому, меняя сопротивление, мы меняем выходное напряжение.

Ток, утекающий на подстройке (Iadj) – паразитный. По заявлению производителей он составляет от 50 до 100 мкА, но на деле же может достигать и 500 мкА. Из-за этого для стабильности выходного напряжения сопротивление R1 не должно быть выше 240 Ом, чтобы через делитель не проходил ток менее 5 мА.

Все, что вам нужно – это подставить ваше значение R1 в это формулу R2=R1*((Uo/Uref)-1).

Кроме того, не забывайте об охлаждении. Чем больше разница входного и выходного тока, тем сильнее будет нагреваться стабилизатор, что приведет к проблемам с его работой. Параметров, описанных производителем, можно добиться, только используя дополнительное охлаждение в виде радиатора.

Типовые схемы LM317

Как было указано, в LM317 используется при создании регулируемых и нерегулируемых блоков питания, однако, также может быть использован в качестве основы стабилизатора тока при создании светодиодных драйверов, которые поддерживают ток в цепи вне зависимости от входного напряжения. Только описанных в datasheet применений хватит на отдельную книгу, поэтому разберем несколько самых популярных схем на этом стабилизаторе.

Регулируемый блок питания (1.

2-37В)

Все, что понадобится для его создания, это заменить R2 на переменный резистор, а также добавить трансформатор с диодным мостом на вход. При использовании стоит учитывать, что микросхема обладает опорным напряжением в 1.25В, поэтому оно и будет минимальным для данной схемы.

Регулируемый блок питания (0-37В)

Если вам необходима полная регулировка с 0В, то производители схем предлагают подключить к схеме источник отрицательного напряжения на 10В.

Вы можете намотать дополнительную катушку на трансформатор блока питания и подключить его выводы после диодного моста следующим образом:

Либо вы можете использовать источник отрицательного напряжения, который будет питаться от основной обмотки.

Таким образом, вы получите простейший лабораторный блок питания.

Светодиодный драйвер (Стабилизатор тока)

С помощью этой схемы вы можете запитывать достаточно мощные светодиоды и светодиодные ленты. Все, что нужно — это знать потребляемый ток и, исходя из него, подобрать сопротивление по формуле.

В нем используется тот же принцип, что и в самой простой схеме, но вместо резистивного делителя установлен датчик тока. Чем больший ток потребляет нагрузка на выходе, тем большее падение напряжения будет наблюдаться на датчике. Оно отслеживается микросхемой, и она увеличивает или уменьшает напряжение для поддержания стабильного тока. Даже при коротком замыкании ток будет держаться на стабильном уровне, который был выставлен.

Зарядное устройство

Схема данного зарядного устройства взята из datasheet и имеет напряжение на выходе 6В с ограничением 0.6А. С помощью изменения сопротивления резисторов R1 и R2 возможно регулировать напряжение под ваши нужды, а при помощи резистора R3 – ток. Оно подойдет для питания аккумуляторов телефонов, инструментов и бытовой техники.

Регулирование переменного напряжение

Так как два LM317 могут регулировать не только положительные, но и отрицательные колебания синусоиды, то с помощью них можно создать AC регулятор. Можно видеть, что схема довольно не сложная и не требует множества компонентов:

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.

Применение LM317

Схемы, приведенные выше – лишь малая часть, основа, по сравнению с тем, что возможно сделать на этом стабилизаторе. Он может использоваться почти во всех схемах, которые требуют постоянного питания до 40 В. Вот некоторые сферы применения, описанные в официальном техническом документе данной микросхемы:

  • Персональные компьютеры
  • Цифровые камеры
  • ЭКГ
  • Интернет свитчи
  • Биометрические датчики
  • Драйверы электромоторов
  • Портативные зарядки
  • PoE
  • RFID считыватели
  • Бытовая техника
  • Рентгеновские аппараты

Как можно видеть, даже сам производитель рассчитывает на максимально широкое использования данного элемента, что уж говорить о самодельщиках, готовых представить самые необычные схемы с использованием LM317.

Повышение максимального выходного тока

Существует два способа повышения максимального выходного тока. Если вам необходимо получить больше 1.5А, то вы можете либо подключить несколько микросхем параллельно, либо подключить силовой транзистор.

В первом случае достаточно подключить на выход стабилизаторов резисторы с низким сопротивлением. Они нужны для выравнивания токов.

Однако не всегда рационально использовать несколько микросхем. Поэтому нам на помощь приходит транзистор. В таком случае будет достаточно добавить его и резистор в качестве обвязки к нему.

Если нагрузка потребляет небольшой ток, то он будет проходить через микросхему, не затрагивая транзистор. А при повышении, почти весь ток будет проходить через транзистор, оставляя малую его часть стабилизатору. Но при использовании этой схемы внутренняя защита внутри LM317 от КЗ.

Аналоги LM317

Что делать, если нет возможности использовать LM317? Можно воспользоваться ее аналогами. Братьями-близнецами данного компонента являются UPC317, GL317, ECG1900 и SG317. Отечественный же аналог — это KP142Eh22A, а также существует KP142ЕН12 с фиксированным напряжением.

Если LM317 не хватает мощности для вашего проекта, то можно воспользоваться более мощными вариантами:

  • LM350AT и LM350T – максимальный выходной ток 3А и мощность 25Вт
  • LM350K – ток 3 А и мощность 30 Вт
  • LM338T и LM338K – ток 5 А

Все эти микросхемы имеют одинаковые выводы, поэтому схемы не придется никак менять.

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.

Datasheet, даташит

Datasheet на данный стабилизатор проще всего найти на сайте производителя Texas Instruments. Или по ссылке.

В даташите вы сможете найти наиболее точные характеристики и спецификации, а также графики, отражающие работу микросхемы. Помимо этого, там описаны некоторые из типовых схем, использования и подробное описание их настройки под различные нужды. А также рекомендации по использованию.

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:

 

LM317 микросхема стабилизатор: характеристики, назначение выводов, аналоги

LM317 — регулируемый стабилизатор напряжения на 1,5А.

  • Выходной ток 1,5 А.
  • Диапазон регулирования выходного напряжения –1,2…37 В.
  • Тепловая защита.
  • Ограничение тока короткого замыкания.
  • Ограничение выделяемой мощности (по встроенным температурным датчикам).
  • Может использоваться для стабилизации высоких напряжений.
  • В микросхеме отсутствует свинец.

Содержание

  1. Корпус и назначение выводов
  2. Типовая схема применения
  3. Предельно допустимые значения
  4. Электрические характеристики
  5. Внутренняя схема LM317
  6. Типовая схема включения для замера параметров
  7. Информация для использования
  8. Основные принципы работы LM317
  9. Регулирование нагрузки
  10. Внешние конденсаторы
  11. Защитные диоды
  12. Импортные и отечественные аналоги LM317
  13. Типовые эксплуатационные характеристики

Корпус и назначение выводов

Вывода:

1 – Регулировка.

2 – VOUT, Выходное напряжение.

3 – VIN, Входное напряжение.

Теплоотводящая пластина корпуса микросхемы соединена с выводом 2.

Типовая схема применения

*Cin устанавливается в непосредственной близости к регулятору при отсутствии или значительном удалении фильтрующих конденсаторов источника питания.

** CO не влияет на параметры регулятора, но снижает высокочастотные помехи выходного напряжения.

Предельно допустимые значения

ПараметрОбозн.ВеличинаЕд. изм.
Диапазон регулированияVВХ−VВЫХ−0.3…40V
Мощность рассеянияPDВнутр.огранич.W
Корпус 221A
TA = +25°C
Тепловое сопротивлениеθJA65°C/W
кристалл-воздух
Тепловое сопротивлениеθJC5°C/W
кристалл-корпус
Корпус 936 (D2PAK−3)PDВнутр. огранич.W
TA = +25°C
Тепловое сопротивлениеθJA70°C/W
кристалл-воздух
Тепловое сопротивлениеθJC5°C/W
кристалл-корпус
Диапазон рабочих температурTJ− 55…+150°C
Диапазон температур храненияTstg− 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.

Электрические характеристики

ПараметрОбозн.МинТипМаксЕд. изм.
Ток на выводе регулировкиIAdj−50100µA
Опорное напряжение, 3,0V≤VI−VO≤ 40V, 10mA≤IO≤Imax, PD≤PmaxVref1.21.251.3V
Минимальный ток нагрузки для начала стабилизации (VI−VO = 40 V)ILmin−3.510mA
Максимальный ток нагрузкиMaximum Output CurrentImaxA
VI−VO≤15 V,1.52.2−
VI−VO = 40 V,0.150.4−
Средний уровень шумаN−0. 003−% VO
Уровень пульсацийRRdB
без CAdj−65−
CAdj = 10 µF6680−
Температура отключения−−180−°C
Тепловое сопротивление кристалл-корпусRθJC−5−°C /W

Внутренняя схема LM317

Микросхема содержит 29 транзисторов.

Типовая схема включения для замера параметров

Значение R2 найти по формуле: Vout =ISET х R2 + 1,250 х Vin, где ISET=5,25 mA.

Основные принципы работы LM317

LM317 – 3-выводная интегральная микросхема-стабилизатор напряжения. Это 3-клеммный плавающий регулятор. Для осуществления основной функции по стабилизации выходного напряжения между регулировочным выводом и выходом микросхемы формируется опорное напряжение (Vref) 1,25 В.

Значение выходного напряжения задается по формуле:

Значение тока на регулировочном выводе микросхемы (IAdj) не превышает 100 mkA во всем диапазоне нагрузок и регулируемых напряжений. Поэтому для практического использования вторым членом в формуле можно пренебречь.

На основе анализа формулы можно сделать вывод, что микросхема имеет ограничения по минимальному току нагрузки. Если его значения меньше величины, указанной в соответствующем пункте таблицы «электрические параметры» выходное напряжение будет подниматься.

В LM317 для стабилизации выходного напряжения контролируется опорное напряжение между выводами, поэтому микросхему можно использовать для работы с высокими напряжениями относительно земли.

Рисунок: основная схема включения.

Регулирование нагрузки

LM317 способен стабилизировать выходное напряжение в широком диапазоне нагрузок. Для максимальной эффективности стабилизации необходимо учесть ряд требований:

  1. программирующий резистор (R1) размещается максимально близко к микросхеме, чтобы исключить влияние подводящих проводников;
  2. заземляющий конец R2 подсоединяется к основным дорожкам (шинам) заземления на плате, чтобы улучшить регулирование нагрузки.

Внешние конденсаторы

Чтобы уменьшить влияние входного импеданса подводящей линии, повысить стабильность работы регулятора, в непосредственной близости к выводу 3 (VIN) устанавливают входной байпасный конденсатор (Cin), – дисковый 0,1 F или танталовый 1,0 F.

Между выводом регулировки и нулевым проводником устанавливают конденсатор CAdj. Он предотвращает появление пульсаций на выходе микросхемы. Конденсатор емкостью 10 µF подавляет пульсации на 15 дБ при выходном напряжении 10 В.

LM317 будет эффективно выполнять функции регулятора напряжения и при отсутствии конденсатора СО. Однако производитель рекомендует устанавливать на выходе микросхемы фильтрующий конденсатор, – 1,0 µF танталовый или 25 µF алюминиевый электролитический. Он погасит возможные ВЧ шумы и помехи и обеспечит стабильность работы регулятора.

Защитные диоды

Если LM317 используется с выходными конденсатора, рекомендуется устанавливать защитные диоды, как показано на рисунке. При снятии питающего напряжения они предотвратят несанкционированную разрядку выходных конденсаторов через вывод 2 (VOUT) микросхемы.

На рисунке приведена рекомендуемая схема подключения LM317 с защитными диодами для напряжения на выходе свыше 25 В или высоких значений емкости (CO > 25µF, CAdj > 10µF).

Комбинация диодов D1 и D2 полностью защищает микросхему от возможного разряда конденсаторов CAdj и СО.

Рисунок: регулятор напряжения с диодной защитой.

Импортные и отечественные аналоги LM317

Уже не одно десятилетие интегральные регуляторы напряжения с различными параметрами выпускаются импортными и отечественными производителями радиоэлектронных компонентов. Поэтому найти для замены LM317 полный аналог или микросхему с максимально близкими характеристиками не представляет особого труда.

Среди продукции отечественных производителей самой популярной заменой является КР142ЕН12.

Перечень полных аналогов LM317 импортного производства включает: GL317; SG317; UPC317; ECG1900.

Список для замены LM317 будет неполным, если в него не включить элементы с близкими техническими параметрами:

  • LM117 LM217 – работают в диапазоне температур -55… +150 °С,
  • LM338, LM138, LM350 — регуляторы напряжения на 5А, 5А и 3А,
  • LM317HV, LM117HV — выходное напряжение на выходе до 60V.

Типовые эксплуатационные характеристики

Зависимость относительного изменения выходного напряжения от температуры кристалла.

Зависимость выходного тока от разницы входного и выходного напряжения.

Зависимость силы тока на выводе «регулировка» от температуры кристалла.

Зависимость опорного напряжения от температуры кристалла.

Зависимость минимального рабочего тока (тока покоя) от разницы входного и выходного напряжения.

Зависимость уровня пульсаций от выходного напряжения.

Зависимость уровня пульсаций от выходного тока.

Зависимость уровня пульсаций от частоты.

Зависимость выходного импеданса от частоты.

График отклика микросхемы на импульс входного напряжения.

График отклика микросхемы на импульс изменения нагрузки.

LM317 очищает, но не регулирует