Регулятор тока на LM317: эффективное решение для управления светодиодами и другими нагрузками — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как работает регулятор тока на LM317. Какие преимущества дает использование LM317 для стабилизации тока. Как рассчитать параметры схемы регулятора тока на LM317. Какие практические применения имеет регулятор тока на LM317.

Содержание

Принцип работы регулятора тока на LM317

Микросхема LM317 представляет собой регулируемый стабилизатор напряжения, который можно использовать и в качестве источника стабильного тока. Основной принцип работы LM317 в режиме стабилизации тока заключается в следующем:

LM317 поддерживает постоянную разницу напряжений 1.25В между выводами Output и Adjust
Подключая резистор между этими выводами, мы задаем ток через этот резистор
LM317 автоматически регулирует выходное напряжение, чтобы поддерживать заданный ток через резистор

Таким образом, меняя номинал резистора, мы можем задавать требуемую величину стабилизированного тока. Это позволяет легко реализовать источник тока с нужными параметрами.

Преимущества использования LM317 для стабилизации тока

Регулятор тока на основе LM317 имеет ряд существенных преимуществ:

Простота схемотехнического решения — требуется всего несколько внешних компонентов
Широкий диапазон входных напряжений — от 3В до 40В
Возможность регулировки выходного тока в широких пределах
Высокая стабильность выходного тока
Встроенная защита от короткого замыкания и перегрева
Низкая стоимость и доступность микросхемы LM317

Эти свойства делают регулятор тока на LM317 отличным выбором для многих применений, особенно для питания светодиодов и других нагрузок, требующих стабильного тока.

Расчет параметров схемы регулятора тока на LM317

Для расчета параметров схемы регулятора тока на LM317 используется следующая формула:

I = 1.25В / R

где I — выходной ток, R — сопротивление резистора между выводами Output и Adjust.

Например, для получения тока 100 мА необходимо использовать резистор:

R = 1.25В / 0.1А = 12.5 Ом

При выборе резистора необходимо учитывать следующие моменты:

Мощность резистора должна быть достаточной для рассеивания тепла
Желательно использовать прецизионные резисторы с точностью 1%
Для точной подстройки тока можно использовать параллельное соединение резисторов

Также важно правильно рассчитать необходимое входное напряжение и мощность рассеивания на LM317 для обеспечения нормального теплового режима.

Практические применения регулятора тока на LM317

Регулятор тока на основе LM317 находит широкое применение в различных областях электроники:

Питание мощных светодиодов и светодиодных лент
Зарядные устройства для аккумуляторов
Лабораторные источники тока
Питание лазерных диодов
Тестирование и измерение емкости аккумуляторов

Управление электромагнитами и соленоидами

Благодаря своей универсальности и надежности, регулятор тока на LM317 позволяет создавать эффективные решения для широкого спектра задач, связанных со стабилизацией тока.

Схемотехнические решения регулятора тока на LM317

Существует несколько вариантов построения схемы регулятора тока на основе LM317:

Простейшая схема с одним резистором для фиксированного тока
Схема с переменным резистором для регулировки тока
Схема с транзистором для увеличения выходного тока
Схема с защитными диодами для повышения надежности

Выбор конкретного схемотехнического решения зависит от требований к диапазону регулировки тока, выходной мощности, точности стабилизации и других параметров.

Особенности применения LM317 для питания светодиодов

При использовании LM317 для питания светодиодов необходимо учитывать следующие моменты:

Правильный выбор входного напряжения с учетом падения на светодиодах
Расчет мощности рассеивания на LM317 и обеспечение теплоотвода
Использование защитных диодов для предотвращения обратного тока через светодиоды
Применение фильтрующих конденсаторов для уменьшения пульсаций

Грамотный учет этих факторов позволяет создавать надежные и эффективные драйверы светодиодов на основе LM317.

Ограничения и недостатки регулятора тока на LM317

Несмотря на множество достоинств, регулятор тока на LM317 имеет и некоторые ограничения:

Относительно низкий КПД из-за линейного принципа работы
Необходимость обеспечения теплоотвода при больших токах
Ограничение по максимальному выходному току (около 1.5А)
Чувствительность к помехам по цепи питания

В некоторых случаях эти недостатки могут потребовать применения альтернативных решений, например, импульсных стабилизаторов тока. Однако для многих применений преимущества LM317 перевешивают указанные ограничения.

Регуляторы напряжения LM117 LM217 LM317 в диапазоне 1.2

Регуляторы напряжения в диапазоне 1.2 — 37 V от STM

Особенности:

Диапазон выходного напряжения 1.2 — 37 V
Выходной ток более 1.5 A
Нестабильность выходного напряжения 0.1%
Защита от короткого замыкания
Защита от перегрева

Описание:LM117 LM217 LM317 монолитная интегральная схема в корпусе TO-220, ISOWATT220, TO-3 или D2PAK. Представляет из себя положительный регулятор напряжения с выходным током более 1.5 A и диапазоном напряжения от 1.2 до 37 вольт. Номинал выходного напряжения регулируется переменным резистором, что делает устройство очень простым в применении.

Назначение выводов

Возможные модификации (Ordering information)
Тип	TO-3	TO-220	ISOWATT220	D2PAK
LM117	LM117K	—	—	—
LM217	LM217K	LM217T	—	LM217D2T
LM317	LM317K	LM317T	LM317P	LM317D2T

Предельно допустимые параметры и температурные характеристики
Обозначение	Параметр	Значение	Единица измерения
V_i-o	Входное-выходное напряжение	40	V
I_o	Выходной ток	Внутренне ограничен	—
T_op	Температура перехода для LM117	-55 + 150	°C
	Температура перехода для LM217	-25 + 150
	Температура перехода для LM317	0 + 125
T_str	Температура хранения	-65 +150
P_tot	Мощность рассеивания	Внутренне ограничена	—

Электрические характеристики
Обозн.	Параметр	Условия	LM117/LM217			LM317			Ед. изм.
Обозн.	Параметр	Условия	Мин.	Тип.	Макс.	Мин.	Тип.	Макс.	Ед. изм.
ΔV_o	Нестабильность входного напряжения	V_i-V_o=3 to 40V, T_j=25°C	—	0.01	0.02	—	0.01	0.04	%/V
ΔV_o	Нестабильность входного напряжения	V_i-V_o=3 to 40V	—	0.02	0.05	—	0.02	0.07	%/V
ΔV_o	Нестабильность выходного напряжения	V_o менее или равно 5V, I_o от 10mA до I_max, T_j=25°C	—	5	15	—	5	25	mV
		V_o менее или равно 5V, I_o от 10mA до I_max	—	20	50	—	20	70	mV
		V_o более или равно 5V, I_o от 10mA до I_max, T_j=25°C	—	0. 1	0.3	—	0.1	0.5	%
		V_o более или равно 5V, I_o от 10mA до I_max	—	0.3	1	—	0.3	1.5	%
I_adj	Ток регулировочного вывода	—	—	50	100	—	50	100	µA
V_REF	Опорное напряжение (между pin 3 and pin1)	V_i-V_o=2.5 to 40V, I_o от 10mA до I_max	1.2	1.25	1.3	1.2	1.25	1.3	V
ΔV_o/V_o	Температурная стабильность выходного напряжения	—	—	1	—	—	1	—	%
I_o(min)	Минимальный выходной ток	V_i-V_o=40V	—	3. 5	5	—	3.5	10	mA
I_o(max)	Максимальный выходной ток	V_i-V_o меньше или равно 15V	1.5	2.2	—	1.5	2.2	—	A
I_o(max)	Максимальный выходной ток	V_i-V_o=40V, T_j=25°C	—	0.4	—	—	0.4	—	A
e_N	Выходной уровень шумов	B = 10Hz to 10KHz, T_j=25°C	—	0.003	—	—	0.003	—	%

Информация по применению: LM117 LM217 LM317 создает внутреннее опорное гапряжение 1. 25V между выходом и регулировочным выводом. Это сделано чтобы установить постоянный ток через резисторный делитель, как показано на рисунке.

Регулятор сконструирован таким образом, чтобы уменьшить значение I_ADJ (максимум 100mA) и поддерживать его постоянным при изменении входного напряжения и нагрузки. В виду того что LM117 LM217 LM317 плавный регулятор и определяет разницу напряжений между входом и выходом питание высоким напряжением может продолжаться сколь угодно долго в максимально допустимых пределах. Благодоря этому, путем установки фиксированного резистора между регулировочным выводом и выходом, устройство можно использовать как прецизионный регулятор тока. Для того чтобы оптимизировать нестабильность выходного напряжения, резистор R1, устанавливающий ток, должен быть по номиналиу, насколько возможно, близок к полному сопротивлению резистора R2. Для уменьшения пульсаций регулятора можно добавить блокировочный конденсатор (C1) 0. 1 µF на входе, и конденсаторы на выходе (C2, C3) для подавления шумов на выходе. Также хорошей практикой является использование защитных диодов (D1, D2).

Схема регулятора с защитными диодами

Регулятор на 15 вольт с плавным включением и регулятор тока

Регулятор на 5 вольт с перезагрузкой и регулятор со ступенчатым выбором напряжения

Регулятор для зарядного устройства на 12 вольт и регулятор на 6 вольт с ограничителем тока.

Сделать своими руками — Простой регулятор тока на LM317

Линейный регулятор постоянного тока может выдавать постоянный ток независимо от входного напряжения или изменения нагрузки.LM317 работает в широком диапазоне входного напряжения, от 3 до 40 В.И токе до 1.5А Микросхему можно встретить в старых материнских платах, блоках питания. В различном исполнении корпуса:

TO-220
ISOWAT
T220
TO-3
D2PAK

Характеристики

Основные характеристики микросхемы:
Диапазон входного напряжения 1. 2 – 37В
Напряжение на выходе до 36В
Максимальный ток на выходе 1.5А
Рабочая температура до 125
Встроенная зашита от замыкания и перегрева
Точность на выходе 0,1%

Расчет тока LM317

Рассчитать ток, который пропустит микросхема можно по формуле:

I = 1.25 / R

Где I это постоянный ток, а R — последовательный резистор задающий величину постоянного тока.

Резистор должен быть подобран достаточно точно и способен рассеивать выделяемое тепло. Пленочные резисторы с допуском 1% отлично подходят для этой цели. Но вы можете не найти резисторы для 12.5 Ом, 6.25 Ом или 1.25 Ом для тока 100 мА, 200 мА и 1 А, соответственно. По этому, можно использовать несколько резисторов с более высоким сопротивлением включенных параллельно. Для сопротивления 12.5 Ом, вы можете использовать восемь резисторов 100 Ом параллельно. Или для резистора 1.25 Ом, параллельно используйте восемь резисторов с сопротивлением около 10 Ом.

Использование сборки резисторов в параллельном включении имеет несколько преимуществ перед одним резистором.

Резисторы можно подобрать намного точнее, чем один резистор большой мощности.
Рассеивание тепла происходит более эффективно, чем на одном резисторе.
Они дешевле и их проще найти.

Обычно микросхема в корпусе TO-220 может рассеивать до 500 мВт без радиатора в течение нескольких минут. Но все же рекомендуется использовать радиатор.

Схема

Это очень простая в использовании микросхема. Всего три элемента. Вы можете изготовить печатную плату или собрать все навесным монтажом.

LM317 очень чувствительна к неправильному включению, во многих схемах используется диод на входе для защиты схемы. Но это добавит падение напряжения примерно от 0.7 до 1 В. Хотя на схеме его нет, все же рекомендуется его использовать.

Варианты использования.

Вы можете использовать этот регулятор для различных целей, вот примеры использования:

Регулируемый источник тока.
Стабилизатор для лазерных диодов.
Измерение емкости аккумулятора.
Постоянное зарядное устройство.
Надежный светодиодный драйвер, хотя и не очень эффективный.

Подводя итог, LM317 это очень простой и дешевый способ получить стабильный ток. Крайне простая в использовании микросхема что делает ее доступной для новичков.

Так же существуют полные аналоги этой микросхемы:

GL317
SG317
UPC317
ECG1900

LM317 источник питания постоянного тока | LEDник

Блок питания постоянного тока LM317.

Регулируемый стабилизатор напряжения LM317 можно использовать для создания простого источника питания постоянного тока. Устройству более сорока лет, но оно до сих пор пользуется большой популярностью у новичков благодаря низкой стоимости, доступности и тысячам практических применений. Даташит на LM317.

Постоянный ток

LM317 регулирует выходное напряжение до тех пор, пока оно не станет на 1,25 В выше напряжения на контакте регулировки. Для источника постоянного тока нам просто нужно добавить последовательно резистор, чтобы снизить 1,25 В при требуемом токе.

LM317 может работать с токами до 1,5 А, но будьте осторожны, чтобы произвести некоторые расчеты рассеиваемой мощности и обеспечить адекватный теплоотвод, если мощность превышает ватт или два. (См. «Рост температуры» ниже.)

Падение напряжения и запас прочности

Чтобы LM317 правильно регулировался, он должен иметь достаточное напряжение питания для учета суммы падений напряжения в цепи. Это:

Минимальное падение напряжения на самом регуляторе. Это указано в таблице данных как разница между входным и выходным напряжением $V_I – V_O $ = 3 В.
Падение напряжения на резисторе R1. Всегда 1,25 В.
Падение напряжения на нагрузке. Для светодиодов это будет $ V_f \times n $, где $ V_f $ – прямое падение напряжения на каждом светодиоде, а $ n $ – количество последовательных светодиодов.

Объяснение «запаса» напряжения

Функциональная блок-схема LM317.

Генератор опорного тока $ I_{adj} $ подает от 50 до 100 мкА через опорное напряжение 1,25 В.
Встроенный стабилитрон означает, что входы операционного усилителя не будут выравниваться, пока напряжение на выходе не будет на 1,25 В выше регулировочного контакта.
Если выходное напряжение низкое, то входное напряжение инвертирующего операционного усилителя упадет ниже напряжения неинвертирующего входа, а выходное напряжение операционного усилителя увеличится.
По мере увеличения (3) транзистор Дарлингтона включится …
… включение второго транзистора. Схема Дарлингтона вызовет примерно 2 × 0,7 = 1,4 В падения напряжения между входом и выходом из-за прямого напряжения двух переходов база-эмиттер.
Наконец, внутренний токоизмерительный резистор будет отвечать за большую часть остаточного падения напряжения. (Операционный усилитель может потребовать чуть больше, чем 4, 5 и 6.)

Пример расчета

Рассчитайте значение R1 для подачи 100 мА на 5 последовательно соединенных синих светодиодов с $V_f $ = 3,1 В. Схема будет питаться от источника питания 24 В.

Сначала резистор: $R = \frac {V_{REF}}{I} = \frac {1,25}{0,1} = 12,5 \\Omega $.

Теперь проверьте необходимое входное напряжение:

$ V_{IN\ min} = 3 + 1,25 + 3,1 \times 5 = 19,75 \\mathrm V $ минимум. Наш источник питания 24 В выше этого, так что все в порядке.

Нам нужно сделать еще одну вещь: рассчитать мощность, рассеиваемую в LM317. Это будет напряжение на LM317, умноженное на ток:

$ P = (V_{IN} — V_{OUT}) I = (24 — 19,75) \times 0,1 = 4,25 \times 0,1 = 0,425 \ \mathrm{W} $

Повышение температуры

Тепловая информация LM317.

Мы воспользуемся простым подходом и воспользуемся параметром теплового сопротивления перехода к окружающей среде LM317 $R_{\theta (JA)} $ (и будем злоупотреблять им, как указано в Отчете о применении TI SPRA953C). Для пакета KCT TO-220 это 37,9°C/Вт. Это приводит к повышению температуры на  37,9 \times 0,425 = 16,1°C. Даже при достаточно высоких температурах окружающей среды температура перехода не приблизится к максимальному значению в 125°C.

Сегодня: 131

Вчера: 508

На этой неделе: 22032

В этом месяце: 93232

Всего: 1207829

На данный момент онлайн: 169

тепла — Самый умный способ использовать ограничение тока с помощью LM317?

См. Блок питания на базе LM317 с ограничением тока на SE и ответ alexan_e. Прочитайте все ответы и комментарии, так как есть несколько хороших предложений. Схема позволяет избежать сильноточных потенциометров, используя некоторые хитрости.

Источник: спецификация ON-Semi.

Другие схемы из сети:

Настольный блок питания 0–25 В, 0–5 А. Это схема средней сложности и выглядит неплохо. Если вам не нужен выход 5 А, вы можете исключить один из выходных транзисторов и уменьшить размер радиатора.
Лаборатория электроники выглядит хорошо, но сложно.

^{имитация этой схемы – Схема создана с помощью CircuitLab}

Рис. 1. Подача отрицательной рейки для первого варианта.

Поскольку у вас много трансформаторов, вы можете использовать второй для создания отрицательного напряжения. Трансформатор от 6 до 9 В подойдет, и я не думаю, что вам понадобится регулятор. 100 мА будет достаточно.

Основные сведения об источнике постоянного тока

Рис. 2. Часть источника постоянного тока на основе LM317 с ограничением тока.

Как вы определили в своем OP, существует проблема с использованием переменного резистора в режиме источника тока, потому что весь ток проходит через переменный резистор. Эта схема решает эту проблему.

\$R_{SC} \$ — фиксированный резистор, устанавливающий ограничение тока короткого замыкания (КЗ). Vout LM317 составляет \$ V_{ADJ} + 1,25 \$, поэтому, если мы хотим, чтобы макс. 2 А, то 0,65 Ом было бы достаточно.
Q1 образует простенький генератор постоянного тока — не знаю, на каком токе он успокоится. Может быть, кто-то может просветить нас в комментариях, но давайте предположим, что на шину -10 В поступает около 10 мА.
D1 и D2 образуют небольшое постоянное падение напряжения. Каким бы ни было напряжение справа от \$R_{SC}\$ (\$V_{IN2}\$), напряжение в нижней части D2 будет на 1,4 В (падение на диоде 2 x 0,7 В) ниже \$V_{IN2}\ $.
Добавив потенциометр 1k на диоды, мы можем отрегулировать напряжение на \$ V_{ADJ}\$ от Vin2 до 1,4 В ниже \$V_{IN2}\$. Помните, что нам нужно только получить \$ V_{ADJ}\$ 1,25 В ниже Vout1, чтобы отключить выход.

Время для некоторых расчетов:

\$R_{sc}\$ = 0,65 A. Очиститель горшка вверху. \$V_{OUT}\$ питает нагрузку с низким сопротивлением, чтобы убедиться, что мы находимся в пределе тока.

\$V_{OUT1}\$ будет увеличиваться до тех пор, пока напряжение на \$R_{SC}\$ не станет 1,25 В. Это произойдет при 2 А.

Очиститель горшка теперь перемещен в центр.

Из-за расположения Q1, D1, D2 напряжение на потенциометре будет Vin2 — 0,7 В.
Выход установится, когда падение напряжения на \$R_{SC}\$ = 1,25 В — 0,7 В = 0,55 В. По закону Ома \$ I_{RSC} = \frac {V_{RSC}}{R_ {SC}} = \frac {0,55}{0,65} = 0,85~A \$.
Чем ниже мы регулируем стеклоочиститель, тем больше ограничивается ток. Обратите внимание, что при таком расположении ток будет равен нулю до конца хода потенциометра. Добавление последовательного резистора внизу между ним и переходом D2 исправит это.

^{имитация этой цепи}

Рис. 3. Использование полного диапазона потенциометра путем добавления резистора R1.

Напряжение между D1 и D2 составляет 1,4 В, как обсуждалось выше.
С вайпером вверху мы получаем максимальный ток, как обсуждалось выше.
Чтобы использовать полный диапазон потенциометра, нам нужно 1,25 В на стеклоочистителе, когда он находится внизу.