Регулятор напряжения на lm317: Стабилизированный регулятор напряжения на LM317 1.2-37В 1.5А

Линейный стабилизатор напряжения с регулировкой на LM317 и NPN транзисторе Всем привет!
Сегодня речь пойдет об ещё одном линейном стабилизаторе напряжения на базе микросхемы LM317.
Выглядит готовый модуль следующим образом:

Видео по теме:

В предыдущих статьях я уже рассказывал о различных схемах линейных стабилизаторов напряжения. Например, была статья про стабилизатор на базе TL431 и NPN транзисторов, а также на базе LM317, усиленной PNP транзистором. Сегодня я хочу рассказать про другую схему: если мы захотим усилить LM317 не PNP, а NPN транзистором.

Основные характеристики:
• Входное напряжение до 35В (LM317 способна работать с входным напряжением до 40В, но лучше оставить запас)

• Выходное напряжение 0,8В-37В (максимальное выходное напряжение зависит от тока, чем больше ток, тем меньше максимальное выходное напряжение)
• Ток до 8.5А (с транзистором TIP35C при максимальном входном напряжении 19,5В, а вообще зависит от выбранного транзистора и рассеиваемой на нем мощности, об этом более подробно будет описано дальше)
• Стабилизация выходного напряжения при изменении входного
• Стабилизация выходного напряжения при изменении тока нагрузки (по качеству стабилизации будет информация ниже)
• Отсутствие защиты от КЗ
• Отсутствие защиты по току

Модуль собран по следующей схеме:

Пояснения по схеме:
Чтобы сделать проект более бюджетным и доступным все компоненты либо выпаяны из старой техники, либо куплены на Али Экспресс. В частности, LM317 и транзистор TIP35C куплены там, поэтому скорее всего не оригинальные (транзистор — 100% не оригинальный, микросхема – под вопросом). LM317 имеет 3 вывода, они обозначены на схеме и картинке в нижнем правом углу цифрами.

Микросхема управляет мощным биполярным транзистором VT1. Я для этой цели использовал, вышеупомянутый TIP35С. Эмиттер, коллектор и база также обозначены на схеме и на картинке в нижнем правом углу. Транзисторы TIP36C и TIP35С являются комплементарной парой, поэтому основные характеристики у них сходные: напряжение – 50В, ток коллектора – 25А (8-9А, для конкретно моих транзисторов, купленных на Али Экспресс), статический коэффициент передачи тока около 10.

По поводу подбора транзистора и рассеиваемой им мощности
Очень важно следить за мощностью, которую рассеивает транзистор. Оригинальные транзисторы в корпусах TO-247, ТО-218, ТО-3P и аналогичных по габаритам, могут максимально рассеивать до 70-100 Вт мощности (в зависимости от конкретной модели и экземпляра транзистора). Но лично я стараюсь нагружать транзисторы не максимально, чтобы продлить им жизнь, т.е. 60 Вт максимум, а лучше 40-50. Что касается транзисторов с Али Экспресс в вышеупомянутых корпусах, то лучше, чтобы максимальная рассеиваемая мощность не превышала 50-55 Вт. Т.е. при мощности больше 55 Вт они с вероятность 80% выйдут из строя. Токи для таких транзисторов не должны превышать 8-9А. Рассчитывается мощность, которую рассеивает транзистор по следующей формуле:

P = (U выход -U вход)*I коллектора

Например, входное напряжение – 15 В, выходное напряжение — 11 В, ток у нас 6 А
Р = (15В-11В) *6А = 24 Вт
Отдельно хочу обратить внимание на то, как меняется мощность, рассеиваемая на транзисторе в линейных стабилизаторах напряжения. Рассмотрим следующий пример: входное напряжение – 19,5 В, выходное напряжение мы установили — 2 В, наша нагрузка потребляет ток в 8,5А. Казалось бы, что должно быть:
Р = (19,5В-2В) *8,5А = 148,7 Вт
Но на самом деле нет. Я провел небольшой тест на транзисторе TIP35C: выставлял разное выходное напряжение, замерял ток и рассчитывал рассеиваемую мощность. Результаты приведены в таблице:

Как видно: чем больше мы закрываем наш транзистор, тем сильнее при этом уменьшается ток, и тем больше уменьшается выходное напряжение. В данном эксперименте максимальная мощность, рассеянная на транзисторе, не превысила 55 Ватт, что способен выдержать даже мой поддельный транзистор. Т.е. в вышеуказанном примере нашей нагрузке будет не хватать тока, но наш транзистор не выйдет из строя. Но если входное напряжение у нас будет больше, например 35В, то стабилизатор ток в 8,5А не выдержит при большой разнице между входным и выходным напряжением. В общем, для каждого режима работы транзистора нужно делать отдельный расчет рассеиваемой мощности, зная разницу между входным и выходным напряжением и реальный ток коллектора.

Продолжим рассмотрение схемы. Резисторы R1 (переменный) и R2 задают напряжение, которое наша схема будет стабилизировать. Резистор R2 можно взять номиналом от 200 до 300 Ом, мощность любая. Потенциометр R1 – номинал 4.7К-5К Ом. Для всех аналогичных схем на LM317 работает принцип: чем больше сопротивление резистора R1 относительно резистора R2, тем выше выходное напряжение.
Указанные выше компоненты составляют ядро схемы.

Всё остальное — дополнительные элементы для улучшения стабильности и некоторых защит.

Хочу обратить внимание, что обратная связь снимается не с выхода (в данном случае с эмиттера) транзистора, а с его базы. Поэтому данная схема является не совсем полноценным стабилизаторам напряжения, скорее транзистор повторяет напряжение, стабилизированное микросхемой. В интернете есть ещё вот такой вариант схемы:

Здесь добавлен резистор R3, который как раз создает полноценную обратную связь. Но испытание данного варианта схемы выявило серьезный недостаток: при изменении тока нагрузки выходное напряжение заметно меняется. Например, при установленном выходном напряжении 12,6В и уменьшении тока нагрузки с 3,1А до 1,5А выходное напряжение увеличилось с 12,6В до 13,9В, т.е. на 1,3В. При аналогичной проверке предыдущей версии схемы эта разница была всего 0,2-0,3В. При увеличении тока нагрузки выходное напряжение наоборот уменьшается в обоих версиях схемы, но в первой версии схемы это не так выражено.

Я решил остановить свой выбор на первой версии схемы, т.к. там гораздо меньше риск зажарить нагрузку повышенным напряжением при уменьшении потребляемого тока.

Прокомментирую оставшиеся элементы схемы. Конденсатор C2 (керамический 0,1 мкФ) – припаивается параллельно переменному резистору и улучшает стабильность регулировки. Также для стабильности на базу транзистора добавлен конденсатор С6. Чтобы при разряде конденсатора C2 защитить вывод микросхемы LM317 ставится диод D2. Диод D1 защищает транзистор от обратного тока. Диод D3 служит для защиты схемы от ЭДС самоиндукции при питании электродвигателей. Конденсаторы C4 (электролитический 1000 мкФ) и C5 (керамический 1-10 мкФ) образуют входной фильтр, а конденсаторы C1 (электролитический 1000-3300 мкФ) и C3 (керамический 1-10 мкФ) образуют выходной фильтр. Электролитические конденсаторы нужно подбирать по напряжению с запасом, в идеале процентов на 40 больше примерно. Например, если входное напряжение будет 20В, то конденсатор С4 лучше брать 35В, а не 25В. Резистор R4 на 10к Ом (мощность любая) создает небольшую нагрузку для стабильности работы схемы на холостом ходу и помогает быстрее разрядить конденсаторы.

Процесс сборки:
Сначала попробовал различные варианты схемы, собрав их навесным монтажом.

Далее спаял готовый модуль на макетной плате.

Я добавил небольшой радиатор. С таким радиатором схема может долго работать только на малых токах. Для полноценного использования схемы, нужен радиатор, способный рассеивать больше тепла. Транзистор крепится к радиатору на термопасту без изолирующих втулок и прокладок — для улучшения теплоотдачи, а LM317 я от радиатора изолировал. На фланце микросхемы LM317 находится её выходной контакт, по схеме он не должен замыкаться с коллектором транзистора VT1, который привинчен к радиатору без изоляции. При отсутствии изоляции между транзистором и радиатором, на радиаторе будет входное напряжение. Об этом нужно помнить и размещать устройство в корпусе из диэлектрического материала, либо другими способами изолировать радиатор от корпуса.

Далее я протестировал готовый модуль при помощи блока питания и электронной нагрузки.

В целом схема рабочая, но, как и прочие линейные стабилизаторы, обладает низким КПД и высоким нагревом. Особенности и характеристики данной схемы уже были описаны ранее. Для каких-то целей это критично, для каких-то нет, в любом случае собирать и тестировать данный модуль лично мне было интересно.

Всем спасибо за внимание, надеюсь, статья была для Вас полезной! Как всегда, готов ответить на вопросы и обсудить критику по существу в комментариях к данной статье.

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

cxema.org — Регулируемый стабилизатор (1,25-37V) на LM317

Vin (входное напряжение): 3-40 Вольт
Vout (выходное напряжение): 1,25-37 Вольт
Выходной ток: до 1,5 Ампер
Максимальная рассеиваемая мощность: 20 Ватт
Формула для расчета выходного (Vout) напряжения: Vout = 1,25 * (1 + R2/R1)
*Сопротивления в Омах
*Значения напряжения получаем в Вольтах

Данная простая схема позволяет выпрямить переменное напряжение в постоянное благодаря диодному мосту из диодов VD1-VD4, а затем точным подстрочным резистором типа СП-3 выставить нужное вам напряжение в пределах допустимых интегральной микросхемы-стабилизатора.

В качестве выпрямительных диодов взял старые FR3002, которые когда-то давно выпаял из древнейшего компьютера 98-го года. При внушительных размерах (корпус DO-201AD) их характеристики (Uобратное: 100 Вольт; Iпрямой: 3 Ампера) не впечатляют, но мне и этого хватает с головой. Для них даже пришлось расширять отверстия в плате, уж больно выводы у них толстые (1,3мм). Если немного изменить плату в лейоте можно впаять сразу готовый диодный мост.

Радиатор для отведения тепла от микросхемы 317 обязателен, даже лучше небольшой вентилятор поставить. Еще, в месте соединения подложки корпуса TO-220 микросхемы с радиатором капните немного термопасты. Степень нагрева будет зависеть от того, сколько мощности рассеивает микросхема, а также от самой нагрузки.

Микросхему LM317T я не устанавливал прямо на плату, а вывел от неё три провода, с помощью которых и соединил этот компонент с остальными. Это было сделано для того, чтобы ножки не расшатывались и вследствие чего не были переломанными, ведь данная деталь будет прикреплена к рассеивателю тепла.

Подстрочный резистор для возможности использования полного вольтажа микросхемы, то есть регулировки от 1,25 и аж до 37 Вольт устанавливаем с максимальным сопротивлением 3432 кОма (в магазине самый близкий номинал 3,3кОм.). Рекомендуемый тип резистора R2: подстрочный многооборотный (3296).

Саму микросхему-стабилизатор LM317T и подобные ей выпускает множество, если не все компании по производству электронных компонентов. Покупайте только у проверенных продавцов, потому что встречаются китайские подделки, особенно часто микросхемы LM317HV, которая рассчитана на входное напряжение аж до 57 Вольт. Опознать ненастоящую микросхему можно по железной подложке, в фейке она имеет множество царапин и неприятный серый цвет, также неправильную маркировку. Еще нужно сказать, что микросхема имеет защиту от короткого замыкания, а также перегрева, но на них сильно не рассчитывайте.

Не забываем, что данный (LM317Т) интегральный стабилизатор способен рассеивать мощность с радиатором только до 20 Ватт. Плюсами этой распространённой микросхемы являются её маленькая цена, ограничение внутреннего тока короткого замыкания, внутренняя тепловая защита

Платку можно нарисовать качественно даже обычным пергаментным маркером, а потом вытравить в растворе медного купороса/хлорного железа…

Фото готовой платы.

Как вы знаете, существует множество интегральных микросхем-стабилизаторов напряжения в разных корпусах и с различными характеристики входного и выходного напряжения и тока. Внизу я прикрепил удобную таблицу названия самых распространенных и не только микросхем и их краткие характеристики.

Печатная плата в формате lay6

С уважением, ЕГОР Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

DIY набор: регулятор напряжения на LM317

Всем привет.

Сегодняшний обзор будет посвящен очередному DIY набору — преобразователю напряжения на LM317. После того, как мною успешно были собраны часы, радиоприемник, металлоискатель и ёлочка, захотелось чего-то не только интересного, но и полезного в домашнем хозяйстве. Именно по этой причине выбор пал на преобразователь напряжения. Вообще, существует несколько вариантов такого набора, я выбрал не самый дешевый — со всему проводками и пластиковым корпусом.

Продавец был выбран совершенно спонтанно, но несмотря на это, сработал он оперативно. посылка была отправлена на следующий день после оплаты. Если кому-то посмотреть на маршрут ее следования из Китая в Беларусь, то сделать это можно здесь.

Поставляется набор в обычном полиэтиленовом пакете. Хоть данный товар нельзя отнести к категории хрупких, но радиатор охлаждения пришел ко мне с погнутыми ребрами (можно будет увидеть дальше не фото). Не могу утверждать, что причиной этого была упаковка, но от лишнего слоя пупырки я бы не отказался. Итак, сам набор на момент получения выглядел следующим образом:

В запечатанном пакете находятся провод для подключения преобразователя к сети, корпус, трансформаторная катушка и пакетик с мелкими компонентами.

После раскрытия которого можно увидеть все, что входит в состав набора:

Инструкция черно-белая, на английском языке. Содержит схему сборки преобразователя, а так же несколько фотографий процесса сборки.

Вооружившись паяльником и терпением, можно приступать к сборке. В целом, данный набор нельзя назвать сложным. Элементов тут не много, а благодаря схеме, сразу понятно что и куда нужно монтировать. Некоторые начинают установку начиная с самых мелких и переходя к крупным, но, как говорится, у каждого до*ика своя методика 🙂 Поэтому я делал так, как мне было удобно. Первый этап сборки (на фото хорошо видны погнутые ребра на радиаторе):

В основе нашего преобразователя лежит линейный стабилизатор напряжения (тока LM317). Если кто-то не в курсе что это такое и зачем оно надо, то вот немного теории:

Линейный стабилизатор представляет собой делитель напряжения, на вход которого подаётся входное (нестабильное) напряжение, а выходное (стабилизированное) напряжение снимается с нижнего плеча делителя. Стабилизация осуществляется путём изменения сопротивления одного из плеч делителя: сопротивление постоянно поддерживается таким, чтобы напряжение на выходе стабилизатора находилось в установленных пределах. При большом отношении величин входного/выходного напряжений линейный стабилизатор имеет низкий КПД, так как большая часть мощности Pрасс = (Uin — Uout) * It рассеивается в виде тепла на регулирующем элементе. Поэтому регулирующий элемент должен иметь возможность рассеивать достаточную мощность, то есть должен быть установлен на радиатор нужной площади. Преимущество линейного стабилизатора — простота, отсутствие помех и небольшое количество используемых деталей.
Недостаток — низкий КПД, большое тепловыделение

.

И вот, зная, что LM317 можно использовать в виде миниатюрного обогревателя, замечаем, что в комплекте нет ни грамма термопасты, ни миллиметра термоленты 🙁 из-за чего набор можно считать неполноценным. Можно, конечно, просто прижать стабилизатор к радиатору, но как-то это не очень хорошо. Так что чтобы избежать быстрого перегрева и сгорания стабилизатора, пришлось лезть в свои запасы.

Но продолжим. Этап два:

Вот тут тоже момент интересный, связанный с длиной проводов. Как видно на фото, к дисплею изначально подпаяны провода, длина которых примерно 10 сантиметров. В отверстия в плате находятся в нескольких миллиметрах от контактных площадок. Ну вот зачем такие провода? Что с ними делать? Куда прятать? В общем, провода были отрезаны, а на них место установлены остатки ножек уже установленных элементов.

К слову, то же самое касается и проводов, идущих от и к трансформаторной катушке.

Дальше ничего особо интересного не было, так что вот фото готовой платы:

Пробный запуск прошел успешно:

Пластинки, составляющие корпус трансформатора были с двух сторон оклеены бумагой, благодаря чему, на них не было ни единой царапинки. Но отрывается эта бумага достаточно трудно, так что надо быть готовым к тому, что придется немного помучиться. Соединяются части корпуса при помощи винтов и гаек, так что ничего сложного тут тоже нет. В корпусе предусмотрены отверстия для подключения проводов, регулировки подстроечника, отвода тепла. Вот так выглядит собранный преобразователь:

Настало время проверить как же он работает. Если верить продавцу, преобразователь работает в диапазонах 1,25В-12В. Для начала замер на минимально возможном напряжении:

Если верить преобразователю, то минимальное напряжение 1,16В, но HYELEC MS8232 показал на крокодилах 1,267В. В принципе, это значение рядом с заявленным.

Теперь о максимуме:

Как видно, при разнице между минимальным и максимальным напряжением в 12,04В разбежка данных на преобразователе и мультиметре составило 0,3В. Так же следует отметить, что изначально с повышением напряжения, оно начинало прыгать (на максимуме в пределах 0,5В). Данную проблему удалось решить при помощи подстроечника, так что тут он не зря 🙂

По началу впечатления были сугубо положительные. Но подключив к преобразователю нагрузку в виде автомобильной светодиодной лампочки, все немного изменилось.

Просадка напряжения составила без малого 3В, что никак нельзя назвать хорошим показателем 🙁 Так что, в перспективе, надо будет с этим что-то решать. Возможно, поможет установка дополнительного преобразователя на LM2596…

В целом же преобразователь оказался рабочим 🙂 Данную покупку можно рассматривать в 2 аспектах. Во-первых, как конструктор, на сборку которого придется потратить несколько часов. Лично мне такие нравятся, поэтому это время считаю потраченными с пользой и интересом. Во-вторых, в конечном результате, мы получаем полноценный преобразователь, который может пригодиться при тестировании лампочек, моторчиков и прочих безделушек, работающих от постоянного напряжения 1,25-12В. Так что я остался покупкой очень доволен и могу смело рекомендовать данный набор к покупке (пусть он и не лишен недостатков).

На этом, пожалуй, все. Спасибо за внимание и потраченное время.

Стабилизатор тока на lm317 | AUDIO-CXEM.RU

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

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

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

Основные технические характеристики LM317

Максимальный выходной ток 1.5А

Максимальное входное напряжение 40В

Выходное напряжение от 1.2В до 37В

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

Схема стабилизатора тока на lm317

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

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

Сопротивление резистора R1 рассчитывается по формуле:

R1=1,2/Iнагрузки

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

R1=1,2/0,1A=12 Ом.

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

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

При увеличении или уменьшении напряжения ток остается стабильным.

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

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

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

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

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

 

Даташит на LM317 СКАЧАТЬ

Похожие статьи