LM317 как никогда подходит для проектирования несложных регулируемых источников и , для электронной аппаратуры, с различными выходными характеристиками, как с регулируемым выходным напряжением, так и с заданным напряжением и током нагрузки.
Для облегчения расчета необходимых выходных параметров существует специализированный LM317 калькулятор, скачать который можно по ссылке в конце статьи вместе с datasheet LM317.
Технические характеристики стабилизатора LM317:
- Обеспечения выходного напряжения от 1,2 до 37 В.
- Ток нагрузки до 1,5 A.
- Наличие защиты от возможного короткого замыкания.
- Надежная защита микросхемы от перегрева.
- Погрешность выходного напряжения 0,1%.
Эта не дорогая интегральная микросхема выпускается в корпусе TO-220, ISOWATT220, TO-3, а так же D2PAK.
Назначение выводов микросхемы:
Онлайн калькулятор LM317
Ниже представлен онлайн калькулятор для расчета стабилизатора напряжения на основе LM317. В первом случае, на основе необходимого выходного напряжения и сопротивления резистора R1, производится расчет резистора R2. Во втором случае, зная сопротивления обоих резисторов (R1 и R2), можно вычислить напряжение на выходе стабилизатора.
Калькулятор для расчета стабилизатора тока на LM317 смотрите .
Примеры применения стабилизатора LM317 (схемы включения)
Стабилизатор тока
Данный стабилизатор тока можно применить в схемах различных зарядных устройств для аккумуляторных батарей или регулируемых источников питания. Стандартная схема зарядного устройства приведена ниже.
В данной схеме включения применяется способ заряда постоянным током. Как видно из схемы, ток заряда зависит от сопротивления резистора R1. Величина данного сопротивления находится в пределах от 0,8 Ом до 120 Ом, что соответствует зарядному току от 10 мА до 1,56 A:
Источник питания на 5 Вольт с электронным включением
Ниже приведена схема блока питания на 15 вольт с плавным запуском. Необходимая плавность включения стабилизатора задается емкостью конденсатора С2:
Схема включения с регулируемым выходным напряжением
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.
Стабилизатор тока для светодиодов применяется во многих светильниках. Как и всем диодам, LED присуще нелинейная вольт-амперная зависимость. Что это значит? При повышении напряжения, сила тока медленно начинает набирать мощь. И только при достижении порогового значения, яркость светодиода становится насыщенной. Однако если ток не перестанет расти, то лампа может сгореть.
Правильная работа LED может быть обеспечена только благодаря стабилизатору. Эта защита необходима еще и по причине разброса пороговых значений напряжения светодиода. При подключении по параллельной схеме лампочки могут просто на просто сгореть, так как им приходится пропускать недопустимую для них величину тока.
Виды стабилизирующих устройств
По способу ограничения силы тока выделяются устройства линейного и импульсного типа.
Так как напряжение на светодиоде – неизменная величина, то стабилизаторы тока часто считают стабилизаторами мощности LED. Фактически последняя прямо пропорциональна изменению напряжения, что характерно для линейной зависимости.
Линейный стабилизатор нагревается тем больше, чем больше прилагается к нему напряжения. Это его главный недочёт. Преимущества данной конструкции обусловлены:
- отсутствием электромагнитных помех;
- простотой;
- низкой стоимостью.
Более экономичными устройствами являются стабилизаторы на основе импульсного преобразователя. В этом случае мощность прокачивается порционно – по мере необходимости для потребителя.
Схемы линейных устройств
Самая простейшая схема стабилизатора – это схема, построенная на основе LM317 для светодиода. Последний являются аналогом стабилитрона с определенным рабочим током, который он может пропускать. Учитывая малую силу тока можно собрать простой аппарат самостоятельно. Наиболее простой драйвер светодиодных ламп и лент собирают именно таким способом.
Микросхема LM317 уже не одно десятилетие является хитом среди начинающих радиолюбителей благодаря своей простоте и надежности. На её основе можно собрать регулируемый блок драйвер и другие БП. Для этого потребуется несколько внешних радиодеталей, модуль работает сразу, настройки не требуется.
Интегральный стабилизатор LM317 как никакой другой подходит для создания несложных регулируемых блоков питания, для электронных устройств с разными характеристиками, как с регулируемым выходным напряжением, так и с заданными параметрами нагрузки.
Основное назначение это стабилизация заданных параметров. Регулировка происходит линейным способом, в отличие от импульсных преобразователей.
Выпускаются LM317 в монолитных корпусах, исполненных в нескольких вариациях. Самая распространённая модель TO-220 с маркировкой LM317Т.
Каждый вывод микросхемы имеет свое предназначение:
- ADJUST. Ввод для регулирования выходного напряжения.
- OUTPUT. Ввод для формирования выходного напряжения.
- INPUT. Ввод для подачи питающего напряжения.
Технические показатели стабилизатора:
- Напряжение на выходе в пределах 1,2–37 В.
- Защита от перегрузки и КЗ.
- Погрешность выходного напряжения 0,1%.
- Схема включения с регулируемым выходным напряжением.
Мощность рассеяния и входное напряжение устройства
Максимальная «планка» входного напряжения должна быть не более заданной, а минимальная – выше желаемой выходной на 2 В.
Микросхема рассчитана на стабильную работу при максимальном токе до 1,5 А. Это значение будет ниже, если не применять качественный теплоотвод. Максимально допустимое рассеивание мощности без последнего равно примерно 1,5 Вт при температуре окружающей среды не более 30 0 С.
При установке микросхемы требуется изоляция корпуса от радиатора, к примеру, с помощью слюдяной прокладки. Также эффективный отвод тепла достигается путём применения теплопроводной пасты.
Краткое описание
Коротко описать достоинства радиоэлектронного модуля LM317, применяемого в стабилизаторах тока, можно так:
- яркость светового потока обеспечивается диапазоном выходного напряжения 1, – 37 В;
- выходные показатели модуля не зависят от частоты вращения вала электродвигателя;
- поддерживание выходного тока до 1,5 А позволяет подключать несколько электроприёмников;
- погрешность колебаний выходных параметров равна 0,1% от номинального значения, что является гарантией высокой стабильности;
- имеется функция защиты по ограничению тока и каскадного отключения при перегреве;
- корпус микросхемы заменяет землю, поэтому при внешнем креплении уменьшается количество монтажных кабелей.
Схемы включения
Безусловно, наипростейшим способом токового ограничения для светодиодных ламп станет последовательное включение добавочного резистора. Но данное средство подходит лишь только для маломощных LED.
Простейший стабилизированный блок питания
Чтобы сделать стабилизатор тока потребуется:
- микросхемка LM317;
- резистор;
- монтажные средства.
Собираем модель по нижеприведенной схеме:
Модуль можно применять в схемах разных зарядных устройств либо регулируемых ИБ.
Блок питания на интегральном стабилизаторе
Этот вариант более практичный. LM317 ограничивает потребляемый ток, который задается резистором R.
Помните, что максимально допустимое значение тока, которое нужно для управления LM317, составляет 1,5 А с хорошим радиатором.
Схема стабилизатора с регулируемым блоком питания
Ниже изображена схема с регулируемым выходным напряжением 1.2–30 В/1,5 А.
Переменный ток преобразуется в постоянный с помощью моста-выпрямителя (BR1). Конденсатор С1 фильтрует пульсирующий ток, С3 улучшает переходную характеристику. Это означает, что стабилизатор напряжения может отлично работать при постоянном токе на низких частотах. Выходное напряжение регулируется ползунком Р1 от 1.2 вольта до 30 В. Выходной ток составляет около 1,5 А.
Подбор резисторов по номиналу для стабилизатора должен осуществляться по точному расчету с допустимым отклонением (небольшим). Однако разрешается произвольное размещение резисторов на монтажном плате, но желательно для лучшей стабильности размещать их подальше от радиатора LM317.
Область применения
Микросхема LM317 является отличным вариантом для использования в режиме стабилизации основных технических показателей. Она отличается простотой в исполнении, недорогой стоимостью и отличными эксплуатационными характеристиками. Единственный недостаток – пороговое значение напряжения составляет лишь 3 В. Корпус в стиле ТО220 – это одна из самых доступных моделей, которая позволяет рассеивать тепло довольно хорошо.
Микросхема применима в устройствах:
- стабилизатор тока для LED (в том числе для LED-лент);
- Регулируемый .
Стабилизирующая схема, построенная на основе LM317 простая, дешёвая, и в то же время надежная.
Регулируемый трехвыводной стабилизатор положительного напряжения LM317 обеспечивает ток нагрузки 100 мА в диапазоне выходного напряжения от 1.2 до 37 В. Стабилизатор очень удобен в применении и требуют только два внешних резистора для обеспечения выходного напряжения. Кроме того, нестабильность по напряжению и току нагрузки у стабилизатора LM317 имеет лучшие показатели, чем у традиционных стабилизаторов с фиксированным значением выходного напряжения.
Достоинством ИС ЛМ317 является также и то, что она выпускается в стандартном транзисторном корпусе ТО-92, удобном для установки и монтажа. В дополнение к улучшенным, по сравнению с традиционными стабилизаторами, имеющими фиксированное значение выходного напряжения, технико-эксплуатационным показателям, стабилизатор LM317L имеет все (доступные только для ИС) средства защиты от перегрузки, включая встроенные схемы ограничения внутреннего тока, от перегрева и коррекции области безопасной работы.
Все средства защиты от перегрузки стабилизатора функционируют также и в случае, когда управляющий вывод (ADJ) отсоединен. При нормальных условиях работы, стабилизатор LM317. He требует подключения дополнительных конденсаторов, за исключением ситуации, когда ИС стабилизатора установлена далеко от конденсатора фильтра первичного питания; в такой ситуации требуется входной шунтирующий конденсатор. Альтернативный выходной конденсатор позволяет улучшить показатели переходных процессов в стабилизаторе, а шунтирование конденсатором управляющего вывода ИС повышает значение коэффициента сглаживания пульсаций напряжения, что трудно достижимо в остальных известных трехвыводных стабилизаторах.
Кроме замены традиционных стабилизаторов с фиксированным значением выходного напряжения, LM317 удобен для работы в широком диапазоне возможных вариантов применения. Так, в частности, "плавающий" по реальному падению выходного напряжения режим работы стабилизатора, при котором на ИС влияет только разность между входным и выходным напряжением, позволяет использовать его в схемах с высоковольтным стабилизированным питанием, причем работа стабилизатора в такой схеме может продолжаться неопределенно долго, до тех пор, пока разность между входным и выходным напряжением не превысит предельно допустимого значения.
Кроме того, LM317 удобен для создания очень простых регулируемых импульсных стабилизаторов, стабилизаторов с программируемым выходом, либо для создания прецизионного стабилизатора тока на базе ЛМ317, путем подключения постоянного резистора между управляющим и выходным выводами ИС. Создание вторичных источников питания, которые остаются работоспособными при эпизодических коротких замыканиях выходных цепей, возможно благодаря фиксации уровня напряжения на управляющем выводе ИС относительно земли, которое программирует удерживание выходного напряжения на уровне 1.2 В (для такого уровня напряжения, у подавляющего большинства типов нагрузок ток достаточно мал). ИС LM317 выпускается в стандартном транзисторном корпусе ТО-92, и работает в температурном диапазоне -25 +125"С.
Схема зарядного устройства на ЛМ317 приведена ниже. В ней используется способ заряда постоянным током. Ток заряда зависит от сопротивления R1. Номинал сопротивления должен быть в пределах от 0,8 Ом до 120 Ом, что равно зарядному току от 10 мА до 1,56 A:
Стабилизированный блок питания на 5 Вольт с электронным включением:
Блок питания на 15 вольт с плавным запуском . Необходиую плавность включения задается уровнем емкости конденсатора С2:
Схема регулируемого блока питания на 2-30 Вольт на LM317
Выходное напряжение можно регулировать в диапазоне от 1,2 до 37 вольт.
Мощный Дарлингтон транзистор Q1 необходим для увеличения тока ЛМ317, т.к без радиатора микросборка может выдать на выходе лишь 100 мА ток, но его вполне достаточно для управления транзистором. D1 и D2 защитные диоды от черезмерного заряда емкостей. Параллельно электролитическим конденсаторам для снижения ВЧ шумов установлены 100 нФ конденсаторы. Транзистору Q1 желательно поставить на радиатор, максимальная выходная мощность БП - 125 ватт.
Программируемый источник питания на LM317 схема |
Приведенная на рисунке ниже схема позволяет изменять выходное напряжение путем включения и отключения транзисторов. При включении транзистора сопротивление R будет соединено с землей, что влияет на U вых. Максимальное напряжение схемы составляет 27 Вольт при входном уровне в 28 В.
В качестве биполярных транзисторов T1-T4 можно использовать 2N2222 или их аналоги. В таблице слева показано выходное напряжение схемы и соответствующее ему сопротивление R при соединении одного из контактов A-D с U входным.
Данная схема ограничивает ток и обеспечивает нормальную работу светодиода. Этот драйвер может запитать светодиоды мощностью 0,2-5 ватт от 9-25 Вольт
Не без помощи трансформатора напряжение из переменки 220 Вольт понижаем и до 25 Вольт (можно использовать трансформатор и на другое удобное вам напряжение), далее переменное напряжение превращается в постоянное с помощью заклинания "диодный мост" и сглаживается за счет конденсатора С1, затем на высокостабильный регулятор напряжения
Схема устройства достаточно проста. Напряжение, поступающее со вторичных обмоток трансформатора на 24 вольта, выпрямляется и на выходе фильтра получается постоянное напряжение 80В, которое подается на стабилизатор напряжения,с его выхода получается постоянное напряжение 52 Вольта, чтобы не превысить максимум порогового напряжения на микросхеме
В этом электронном справочнике среди прочих полезностей, имеется расчет интегрального стабилизатора напряжения LM317
Довольно простое ЗУ автоматического типа можно собрать на микросхеме LM317, которая представляет из себя типовой линейный стабилизатор напряжения с регулируемым выходным напряжением. Микросборка может также работать в роли стабилизатора тока.
Питания (БП) упрощается во много раз. Во-первых, есть возможность сделать регулировку. Во-вторых, стабилизация питания производится. Причем по отзывам многих радиолюбителей, эта микросборка в разы превосходит отечественные аналоги. В частности, ее ресурс очень большой, не идет ни в какое сравнение ни с каким другим элементом.
Основа блока питания - трансформатор
Необходимо использование в качестве преобразователя напряжения Его можно взять от практически любой бытовой техники - магнитофонов, телевизоров и пр. Также можно использовать трансформаторы марки ТВК-110, которые устанавливались в блоке кадровой развертки черно-белых телевизоров. Правда, у них выходное напряжение всего 9 В, а ток довольно маленький. И если необходимо запитывать мощного потребителя, его явно не хватит.
Но если требуется сделать мощный БП, то разумнее использовать силовые трансформаторы. Их мощность должна составлять хотя бы 40 Вт. Чтобы на микросборке LM317T блок питания для ЦАП сделать, вам потребуется выходное напряжение 3,5-5 В. Именно такое значение нужно поддерживать в цепи питания микроконтроллера. Не исключено, что потребуется вторичную обмотку слегка изменить. Первичная при этом не перематывается, только проводится ее изоляция (по необходимости).
Выпрямительный каскад
Выпрямительный блок - это сборка из полупроводниковых диодов. Ничего в ней сложного нет, только следует определиться с тем, какой тип выпрямления нужно использовать. Схема выпрямителя может быть:
- однополупериодная;
- двухполупериодная;
- мостовая;
- с удвоением, утроением, напряжения.
Последнюю разумно применять, если, например, на выходе трансформатора у вас 24 В, а нужно получить 48 или 72. При этом неминуемо уменьшается выходной ток, это следует учитывать. Для простого блока питания больше всего подходит мостовая схема выпрямителя. Используемая микросборка LM317T блок питания мощный не позволит сделать. Причина тому - мощность самой микросхемы составляет всего 2 Вт. Мостовая схема же позволяет избавиться от пульсаций, да и КПД у нее на порядок выше (если сравнивать с однополупериодной схемой). Допускается в выпрямительном каскаде использовать как диодные сборки, так и отдельные элементы.
Корпус для блока питания
В качестве материала для корпуса разумнее использовать пластик. Он удобен в обработке, поддается деформации при прогреве. Другими словами, можно без труда придать заготовкам любую форму. А для высверливания отверстий не потребуется много времени. Но можно немного потрудиться и сделать красивый, надежный корпус из листового алюминия. Конечно, с ним мороки будет побольше, зато внешний вид окажется потрясающим. После изготовления корпуса из листового алюминия, его можно тщательно зачистить, прогрунтовать и нанести по несколько слоев краски и лака.
К тому же вы сразу убьете двух зайцев - получите красивый корпус и обеспечите дополнительное охлаждение микросборке. На LM317T блок питания построен по такому принципу, что стабилизация осуществляется с выделением большого количества тепла. Например, у вас на выходе выпрямителя 12 Вольт, а стабилизация должна выдать 5 В. Вот эта разница, 7 Вольт, уходит на нагрев корпуса микросборки. Следовательно, она нуждается в качественном охлаждении. И алюминиевый корпус будет способствовать этому. Впрочем, можно поступить и более продвинуто - смонтировать на радиаторе термовыключатель, который будет управлять кулером.
Схема стабилизации напряжения
Итак, у вас есть микросборка LM317T, схема блока питания на ней перед глазами, теперь нужно определить назначение ее выводов. Их у нее всего три - вход (2), выход (3) и масса (1). Поверните корпус лицевой стороной к себе, нумерация производится слева направо. Вот и все, теперь осталось осуществить стабилизацию напряжения. А сделать это несложно, если выпрямительный блок и трансформатор уже готовы. Как вы понимаете, минус с выпрямителя подается на первый вывод сборки. С плюса выпрямителя происходит подача напряжения на второй вывод. С третьего снимается стабилизированное напряжение. Причем по входу и выходу необходимо установить электролитические конденсаторы с емкостью 100 мкФ и 1000 мкФ соответственно. Вот и все, только лишь на выходе желательно поставить постоянное сопротивление (порядка 2 кОм), которое позволит электролитам быстрее разряжаться после выключения.
Схема блока питания с возможностью регулировки напряжения
Сделать регулируемый блок питания на LM317T оказывается проще простого, для этого не потребуется особых знаний и умений. Итак, у вас есть уже блок питания со стабилизатором. Теперь можно его слегка модернизировать, чтобы на выходе изменять напряжение, в зависимости от того, какое вам требуется. Для этого достаточно отключить первый вывод микросборки от минуса питания. По выходу включаете последовательно два сопротивления - постоянное (номинал 240 Ом) и переменное (5 кОм). В месте их первый вывод микросборки. Такие несложные манипуляции позволяют сделать регулируемый блок питания. Причем максимальное напряжение, подаваемое на вход LM317T, может составлять 25 Вольт.
Дополнительные возможности
С применением микросборки LM317T схема блока питания становится более функциональной. Конечно, в процессе эксплуатации блока питания, вам потребуется проводить контроль основных параметров. Например, потребляемого тока либо выходного напряжения (особенно это актуально для схемы с регулировкой). Поэтому на лицевой панели нужно смонтировать индикаторы. Кроме того, вам нужно знать, включен ли в сеть блок питания. Обязанность оповещать вас о включении в электросеть лучше возложить на светодиод. Данная конструкция вполне надежная, только питание для него нужно брать с выхода выпрямителя, а не микросборки.
Для контроля тока и напряжения можно использовать стрелочные индикаторы с градуированной шкалой. Но в случае, если хочется сделать блок питания, который не будет уступать лабораторным, можно воспользоваться и ЖК-дисплеями. Правда, для измерения тока и напряжения на LM317T схема блока питания усложняется, так как необходимо использование микроконтроллера и специального драйвера - буферного элемента. Он позволяет подключать к портам ввода-вывода контроллера ЖК-дисплей.
