Регулятор напряжения lm317 как подключить

Схемы блоков питания на LM317 с регулировкой напряжения и защитой

Схема простого блока питания на LM317 с регулировкой напряжения

Каждая радиоэлектронная система требует соответствующего питания. Современная электроника предлагает ряд различных решений для систем электропитания. Самые популярные из них — интегральные монолитные блоки питания с заводской установкой напряжения на выходе.

Очень распространены и другие решения: большой популярностью пользуются интегральные стабилизаторы с внешней регулировкой выходного напряжения, и наиболее типичным представителем этой группы устройств является LM317. Отечественный аналог микросхемы — это KP142EH12A.

Технические характеристики блока питания (БП):

Входное напряжение 5 ÷ 20В по переменному току или 5 ÷ 30В по постоянному току;
диапазон напряжения на выходе 1,25 ÷ 25В;
максимальный ток нагрузки 1А (до 1,5А при использовании большего радиатора);
входной выпрямитель;
в микросхеме предусмотрена защита от короткого замыкания (КЗ) и перегрузки;
размеры платы 50х30мм.

На картинке представлена электрическая схема простого блока питания с регулируемым выходом, который несложно и собрать своими руками. Диодный мостик на входе выпрямляет напряжение питающего трансформатора. Независимо от типа входного питания на вход US1 подается положительное напряжения. Емкость С1 сглаживает пульсации питания после выпрямителя, благодаря чему сетевой фон на выходе стабилизатора минимален. Схема включения, в которой работает стабилизатор US1, классическая — за определение величины выходного напряжения отвечает делитель напряжения R1/R2+P1. Приняв сопротивление R1=240…270Ом, величину напряжения на выходе можно рассчитать по формуле Uвых=1,25·(1+R2/R1).

При значениях элементов, приведенных на схеме, диапазон регулировки позволяет установить напряжение на выходе в пределах 1,25…25В, что достаточно для большинства применений. Выход по току стабилизатора составляет около 1А и сильно зависит от типа используемого радиатора. Следует помнить, что при минимальном выходном напряжении и большой токовой нагрузке в корпусе LM317 US1 рассеивается достаточно большая мощность, которая должна отводиться радиатором.

На следующем рисунке показано расположение элементов регулируемого блока на печатной плате. Здесь же хорошо видна топология ее дорожек. Подобную простую плату нетрудно изготовить своими руками по любой доступной технологи. Для удобства приведу перечень элементов регулируемого стабилизатора.

РЕЗИСТОРЫ:

P 4,7 кОм — любой подходящий по размерам;
R1 240…270Ом;
R2 470Ом.

КОНДЕНСАТОРЫ:

С1 1000мкФ/25В;
С2 100нФ;
С3 47мкФ/25В.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ:

US1 LM317 или UPC317, GL317, ECG1900, SG317, KP142EH12A.

ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ:

В1 (М1) любой с максимальным током 1А, максимальным напряжением 50В.

Маркировка полярных элементов указана на картинке. Если вынести Р1 за пределы платы, добавить вольтметр и амперметр, получится простой лабораторный источник питания для любительской мастерской.

Блок питания на 10А с мощным транзистором

Источник питания на LM317 обеспечивает замечательные характеристики, однако если требуется выходной ток уровня 10А, в схему необходимо добавить мощный транзистор. В таком варианте схема блока питания остается достаточно простой и позволяет регулировать напряжение на выходе в диапазоне 1,2-30В.

В данном примере использован транзистор MJE13009 с максимальным рабочим током до 12А, однако возможно применение и многих других подобных элементов. Регулирование выходного напряжения осуществляется потенциометром Р1. Резисторы R1,R2 включены параллельно, чтобы не увеличивать их мощность. Трансформатор должен обеспечивать напряжение на выходе в диапазоне 12-35В и необходимый ток нагрузки.

Печатная плата размерами 80х125мм представлена на рисунке. При установке другого транзистора возможно несовпадение цоколевки, так что его придется подключать перемычками. LM317 необходимо закрепить на радиатор через изолирующую прокладку. В случае большого тока нагрузки диодный мост также рекомендуется установить на теплоотвод. Его лучше выбрать с двукратным запасом по максимальному току нагрузки. Если площади радиатора будет недостаточно для отведения тепла, и он будет перегреваться, придется добавить вентилятор охлаждения, как в компьютере. При испытаниях устройства на короткое замыкание в течение нескольких минут ни один элемент схемы не вышел из строя. Для удобства приведу перечень элементов БП.

Полупроводниковые элементы:

стабилизатор напряжения LM317;
диодный мост GBJ2501 или другой из серии 2502\04\06\08\10.

Прочие элементы:

С1 — 4700 мкФ\50В;
R1, R2 200Ом, R3 — 10кОм (0,25 Вт);
Потенциометр Р1 — 5кОм;
Т1 — MJE13007 или отечественный КТ808, КТ805, КТ819.

Лабораторный источник питания с защитой от КЗ

Данный вариант блока питания разработан специально для применения на макетных платах типа SD-12NW. С этой целью в его конструкции предусмотрены специальные разъемы и цифровой индикатор напряжения. Впрочем, ряд параметров устройства делают его удобным в лабораторных целях и без применения специальной макетной платы.

Схема построена на основе стабилизатора LM317 и обеспечивает выходное напряжение с регулировкой в диапазоне 1,5-20В при токе нагрузки до 250мА. В данном случае обеспечивается защита от КЗ и перегрева собственно микросхемы. В базовом варианте на входе необходимо обеспечить напряжение на входе до 24В и ток нагрузки до 500мА.

Возможно получить выходной ток до 1,5А, однако потребуется радиатор большей площади, а также источник на входе достаточной мощности. К выходу устройства подключен универсальный модуль для индикации напряжения до 99В. Регулирование уровня выходного напряжения производится потенциометром RP1.

Все элементы размещены на двусторонней печатной плате габаритами 35х62мм. Если разъемы для стыковки с макетной платой не устанавливать, проще применить односторонний стеклотекстолит. Индикатор крепится винтами М2 и соответствующими гайками-втулками.

Размещение элементов и разводка печатных проводников представлена на рисунке. Для удобства смотрите перечень элементов устройства.

Полупроводниковые элементы:

D1 — 1N5817 или аналогичный;
US1 — LM317.

Конденсаторы:

C1 – 1000мкФ;
C2, C4 – 100нФ;
C3 – 10мкФ;
PR1 – 10кОм.

Прочие элементы:

X1 — DC 2.1/5.5;
R1 – 470 м;
MOD1 – модуль вольтметра;
J1, J2 позолоченные 2×2;
H1 – теплоотвод DY-CN.

Регулируемый блок питания с симметричным выходом

Блок питания незаменим при вводе в эксплуатацию и тестировании электронных схем. Предлагаемый источник питания замечательно подходит при наладке радиоэлектронных систем, требующих двойного симметричного источника питания. Его можно разместить в корпусе, чтобы применять как лабораторный блок питания для аудиосхем, схем на операционных усилителях и проч.

Электрическая схема предлагаемого решения представлена на картинке. Двухполярный источник представляет собой обычное включение микросхем LM317 и LM337 (стабилизаторы положительного и отрицательного напряжения соответственно), в корпусе которых собраны все элементы регуляторов напряжения высокого класса.

Необходимо добавить всего несколько дополнительных элементов, а их основное применение было расширено за счет включения выпрямительных диодов и емкостей, фильтрующих входное напряжение. Устройства LM317 и LM337 имеют защиту, предотвращающую их перегрев или выход из строя в результате короткого замыкания нагрузки.

Светодиоды LED1 и LED2 сигнализируют присутствие напряжения на выходе БП. Уровень выходного напряжения регулируется переменными резисторами PR1 и PR2 в диапазоне 1,2…24В. Рекомендуется использовать питающий трансформатор, обеспечивающий 2×17В переменного тока.

Сборочный чертеж устройства представлен на картинке, а его подключение к трансформатору на рисунке ниже. Все собрано на двусторонней печатной плате размерами 33×62мм.

Его сборка начинается с впайки резисторов, выпрямительных диодов и остальных малогабаритных радиоэлементов, а заканчивается монтажом электролитических конденсаторов и винтовых соединений. Источник питания, состоящий из функциональных компонентов, не требует пуско-наладочных работ и включается сразу после поступления входного питания.

Микросхемы U1 и U2 не снабжены теплоотводами, по этой причине модуль рассчитан на работу с относительно небольшой нагрузкой до 300мА, хотя максимально допустимое значение тока нагрузки стабилизаторов заметно выше. Для удобства смотрите единый перечень элементов двухполярного источника.

РЕЗИСТОРЫ:

R1, R2 — 120Ом;
R3, R4 — 2,2кОм;
PR1, PR2 — 2кОм (подстроечные).

КОНДЕНСАТОРЫ:

С1…С4 — 220мкФ/35В;
С9, С10 — 10мкФ/35В;
С5…С8 — 100нФ.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ:

U1 — ЛМ317;
U2 — LM337;
D1…D4 — 1N4007;
LED1 — красный светодиод;
LED2 — зеленый светодиод;
B1: выпрямительный мост.
ПРОЧЕЕ — Разъем ARK3/500 — 2 шт.

Двухполярный источник питания с низким уровнем шума

Двухполярный источник питания с низким уровнем шума, предназначен для питания аудиоустройств, таких как цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи, а также микрофонные усилители или фонокорректоры, чувствительные к качеству питания.

Электрическая схема блока питания представлена на рисунке. Источник питания составлен из 2-х цепей, позволяющих обеспечить симметричное напряжение в зависимости от подбора нескольких резисторов номиналом от ±3В до ±24В. Система питается переменным током от сетевого трансформатора, подключенного к сети 220В.

Переменное напряжение выпрямляется мостом, состоящим из быстрых диодов RS1D и фильтруется CE1, CE4. Постоянное напряжение сначала стабилизируется в классическом варианте на микросхеме LM317 для положительного напряжения и LM337 для отрицательного напряжения, а затем подается на малошумящие стабилизаторы U2 типа TPS7A4701 для положительного напряжения и TPS7A3301 для отрицательного напряжения.

Выходное напряжение предварительных стабилизаторов выбрано с запасом 0,5…1В, необходимым для надежной работы малошумящих регуляторов. Помимо обеспечения стабильности их питания, небольшая разность напряжений позволяет добиться минимальных потерь мощности в микросхемах U2, U4.

Выходное напряжение стабилизаторов определяется делителями R3, R3A, R4 для положительного напряжения и R7, R7A, R8 для отрицательного напряжения соответственно. Для элементов с приведенными на схеме значениями устройство обеспечивает ±16В, после предварительных стабилизаторов и ±15В на выходе блока питания. Нагрузочная способность с радиаторами 40мм модели SK123 и блоком питания 2×18В составляет до 250мА. Конденсаторы С3, С8 улучшают шумовые свойства U2, U4. Остальные конденсаторы фильтруют питание и обеспечивают стабильность работы системы управления.

Блок питания смонтирован на односторонней печатной плате, показанной на рисунке. При сборке не забудьте правильно установить термопрокладки U2 и U4, а также используйте термопасту при монтаже U1, U3 на радиаторы. Для удобства смотрите единый перечень элементов двухполярного источника питания. Для удобства перечень элементов отдельным списком.

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

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.

Схема LM317

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

Маркировка корпусов 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:

Конфигурация выводов lm317

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.

Схема lm317

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).

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.

1.2-37В lm317

Регулируемый блок питания (0-37В)

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

0-37В lm317

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

Другая типовая схема lm317

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.

Светодиодный драйвер и lm317

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.

Зарядное устройство с lm317

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:

Схема AC регулятора

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.

Микросхема

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.

Чертёж lm317

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.

Транзистор и lm317

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 KP142EH12A, 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 .

Описание характеристик, назначение выводов и примеры схем включения линейного стабилизатора напряжения LM317

При разработке электрических схем часто возникает необходимость применения стабилизаторов напряжения малой или средней мощности (до 1,5 А) или источников образцового напряжения. Удобно, если такой узел имеется в интегральном исполнении, в виде единой микросхемы. Ряд из 9 номиналов постоянных напряжений с номиналами от 5 до 24 В закрывают стабилизаторы серии 78ХХ. Ниша работы LM317 – напряжения выше (до 37 В) и ниже (до 1,2 В) данного диапазона, промежуточные значения напряжения, регулируемые стабилизаторы.

Внешний вид микросхемы LM317T.

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.

Обозначение	Максимальный ток, А	Корпус
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

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

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.

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.