Регулируемые стабилизаторы lm317 и lm337. особенности применения

Характеристики

Технические параметры LM317 при температуре окружающей среды +25 °C:

физические:

корпус TO-220, TO-220FP, TO-3, D2PAK, SOT-23;
материал корпуса — пластмасса;

электрические:

диапазон от 1.25 до 37 В;
сила тока на выходе не более 1.5 А;
нестабильность на выходе до 0,1 %;
опорное (Vref) от 0,1 до 1,3 В;
ток вытекающий из вывода подстройки (Iadj) от 50 до 100 мкА (µA);

внутренняя защита:

от короткого замыкания (Internal Short-Circuit Current Limiting);
от тепловой перегрузки (Thermal Overload Protection);
ограничение по максимальной рассеиваемой мощности (Output Safe-Area Compensation);

Все системы защиты от перегрузок остаются полностью работоспособными даже если вход регулирования отключен.

Схема включения

Зная номера контактов и их назначение можно понизить напряжение, подаваемое на вход микросхемы до необходимого значения. Для этого надо изменить сопротивление R1, подключенного к регулируемому выводу Adj. Давайте посмотрим как это выглядит.

Как видно на схеме включения lm317 к контакту Adj надо подключить два резистора R1 и R2. Они определяют напряжение, которое понижает стабилизатор и выдает на выход. Посмотрим следующую формулу выходного напряжения.

Исходя из формулы видно, что величина Vout зависит от значения резистора R2.Чем больше увеличивается значение сопротивления R2, тем больше будет выходное напряжение.

Типы стабилизаторов

15 лет назад на первом курсе я сдавал зачёты по предмету «Источники питания» для радиоэлектронной аппаратуры. Начиная с тех пор и до сегодняшнего времени, самым народным и популярным остаётся микросхема LM317 и её аналоги, которая относится к классу линейных стабилизаторов.

На данный момент есть несколько видов стабилизаторов напряжения и тока:

линейные до 10А и входным напряжением до 40В;
импульсные с высоким входным напряжением, понижающие;
импульсные с низким входным напряжением, повышающие.

На импульсном ШИМ контроллере обычно от 3 до 7 ампер по характеристикам. В реальности зависит от системы охлаждения и КПД в конкретном режиме. Повышающий из низкого входного напряжения на выходе делает более высокое. Такой вариант используется для питания светодиодов от блоков питания с малым количеством вольт. Например в автомобиле, когда из 12В надо сделать 19В или 45В. С понижающим проще, высокое снижается до нужного уровня.

Про все способы питания светодиодов читайте в статье «Как подключить светодиод к 12 и 220В». Отдельно описаны схемы подключения от простейших за 20 руб до полноценных блоков с хорошим функционалом.

По функционалу они делятся на специализированные и универсальные. Универсальные модули обычно имеют 2 переменных сопротивления, для настройки Вольт и Ампер на выходе. Специализированные чаще всего не имеют построечных элементов и значения на выходе фиксированы. Среди специализированных, распространены стабилизаторы тока для светодиодов, схемы в большом количестве есть в интернете.

Особенности

Стоит отметить, что стабилизатор тока LM317 удобен для создания простых регулируемых импульсных приборов. Они могут применяться в качестве прецизионного стабилизатора, посредством подсоединения постоянного резистора между двумя выходами.

Создание вторичных питающих источников, работающих при недлительных коротких замыканиях, стало возможным благодаря оптимизации показателя напряжения на управляющем выводе системы. Программа удерживает его на входе в пределах 1,2 вольта, что для большинства нагрузок очень мало. Стабилизатор тока и напряжения LM317 изготавливается в стандартном транзисторном остове ТО-92, режим рабочих температур составляет от -25 до +125 градусов по Цельсию.

Дополнительные рекомендации по настройки схемы:

Все сопротивления в схеме лучше всего ставить полуваттные, это почти гарантия стабильной работоспособности схемы, даже в предельных условиях эксплуатации. Резистор R2 можно полностью исключить из схемы, я оставлял под него место на те случаи, когда нужно получит нестандартное напряжение. А ещё, хорошенько покопавшись в интернете, я нашел специальный калькулятор для пересчёта LM317, а именно резисторов в цепи управления регулировки напряжения.

Окно специального калькулятора для расчёта LM317 Управляющий делитель напряжения

Резисторы R3 и R4 – это обыкновенный делитель напряжения, таким образом, мы можем его подобрать под те резисторы, что у нас есть под рукой (в заданных пределах) – это очень удобно и позволяет без особого труда отрегулировать работу LM317T под любое напряжение (верхний придел может варьироваться от 2 до 37 В). К примеру, можно так подобрать резисторы, чтобы ваш блок питания регулировался от 1,2 до 20В – всё зависит от пересчёта делителя R3 и R4. Формулу по которой работает калькулятор, вы можете узнать почитав даташит на ЛМ317Т. В остальном — если всё собрано верно , блок питания сразу же готов к работе.

Ножная педаль из дверного звонка Ножная педаль – применяется там, где необходимо оперативное управление без…
Электрическая отвёртка и её модернизация Электрическая отвёртка – ручной электрический инструмент с различными насадками, приводимый…
Термолобзик своими руками Для фигурного выпиливания в легкоплавких листовых материалах, удобно применять так…

Плюсы и минусы

К плюсам можно отнести относительно небольшой вес устройства, довольно большой коэффициент полезного действия. Если сравнивать итоговую сумму, которую можно потратить приобретая комплектующие с заводским аналогом, то такой бп очень выгоден за счет маленькой стоимости.

Также стоит отметить в плюсах широкий интервал напряжения питания. Кроме этого, в блоке питания могут быть встроенные датчики блокирования, на случай если устройство вдруг перегреется.

Помимо плюсов у этого устройства есть и минусы. Самым главным является создание помех, которые потом уходят в окружающий мир. Это происходит во время преобразования импульсов в пониженное напряжение. После того, как начинают появляться помехи, возникает необходимость подавить помехи.

Пример стабилизации напряжения на LM317

Допустим надо подать на микросхему 12 вольт и отрегулировать его до 5. Исходя из формулы, приведенной выше, для того, чтобы LM317 выдал 5 вольт и выступал в роли регулятора напряжения, значение R2 должно быть 720 Ом.

Соберите указанную выше схему. Затем с помощью мультиметра проверьте выходное напряжение, поместив его щупы на конденсатор емкостью 1 мкФ. Если схема собрана правильно, то на её выходе будет около 5 вольт.

Теперь замените резистор R2 и установите на его место номинал со значением 1,5 кОм. Теперь на выходе должно быть около 10 В. Это преимущество этих миросхем. Вы можете настроить их на любое напряжение в пределах диапазона, указанного в его характеристиках.

Принцип работы

Соберем простой стабилизатор напряжения используя LM317 согласно схеме.

Подключим на вход Vin источник постоянного питания. Как уже было написано ранее, к этим контактам надо подать входное напряжение, которое микросхема затем понизит в зависимости от нагрузки. Оно должно быть больше, чем на выходе.

Допустим используя эту схему надо получить 5 В нагрузке. Следовательно, на вход Vin надо подать больше чем 5 вольт. Как правило, если микросхема LM317, не является регулятором с малым падением надо, чтобы входное напряжение примерно на 2 вольта было выше выходного. Поскольку мы хотим 5 вольт на выходе, мы подадим к регулятору 7 вольт.

Контакт Adj позволяет отрегулировать напряжение на выходе до уровня, который мы хотим.Рассчитаем, какое значение сопротивления R2 даст на выходе устройства 5 вольт. Используя формулу для выходного напряжения можно узнать значение сопротивления R2.

Так как сопротивление R1 равно 240 Ом, а выходное напряжение равно 5 В, то R2 согласно формуле будет равно 720 Ом. Таким образом, при значении R2 =720 Ом, LM317 будет выдавать 5 В, при подаче на её вход более 5 Вольт.

Драйвер тока

Драйвер тока (LED Driver) поддерживает ток и напряжение в цепи нагрузки в независимости от поданного на него постоянного питания. Известно, что светодиод является полупроводниковым прибором, который следует запитать током, указанным в характеристиках светодиода.

Используя схему стабилизации как показано в DataSheet можно собрать на LM317 простую схему драйвера тока.

Для ее работы зная потребляемый светодиодом ток, необходимо подобрать сопротивление подстроечного резистора R1. У маломощных светодиодов ток потребления составляет порядка 20 мА или 0,02 А. Для подбора необходимого сопротивления используют формулу, где Iout это ток на выходе микросхемы, необходимый для питания светодиодов.

Используя формулу, получаем значение номинала резистора с сопротивлением 62.5 Ома. Для избежания перегрева микросхемы подбирают необходимую мощности резистора по формуле.

Собрав схему и подав питание, получают простейший драйвер стабилизации тока для светодиодов. Светодиод будет включаться, с требуемой яркостью, которая не будет зависеть от поданного постоянного питания на вход микросхемы.

Номинал необходимого резистора R1, можно подобрать, используя обычный подстроечный проволочный резистор на сопротивление 0.5 кОм. Для этого сначала проверяют его сопротивление между среднем и любым из крайних выводов. С помощью мультиметра, вращая регулирующий стержень, добиваемся значения сопротивления 500 Ом, чтобы не сжечь подключенный светодиод при включении.

Затем подключают в схему со светодиодом. Чтобы выбрать подходящий номинал резистора, после подачи питания изменяют сопротивление подстроечного резистора до требуемого тока светодиода.

Онлайн-калькулятор

Для расчета параметров радиоэлементов в схемах с LM317 в сети интернет существует множество онлайн-калькуляторов:

для расчета резистора R2, при известном выходном напряжении и сопротивлении резистора R1;
для вычисления напряжения на выходе стабилизатора, при известном сопротивлении двух резисторов (R1 и R2);
для расчета сопротивления и мощности резистора, при известном значении силы тока на выходе микросхемы и др.

Паяльник на 12 вольт

В предыдущих материалах мы рассматривали исключительно паяльники на 220 В, а сегодня пришло время обзора низковольтного.

Согласно руководству по эксплуатации производителя S-Line, мини электропаяльник ZD-20A с напряжением питания 12 вольт и мощностью 8 ватт предназначен для монтажной пайки оловянно – свинцовыми припоями элементов радиоэлектронной аппаратуры. Для питания следует применять переменное напряжение.

Класс защиты второй, рабочая температура паяльного жала 250–400 градусов, время разогрева 3–5 минут. Во избежание перегрева рекомендуется через каждые 3-4 часа работы отключать его на 15-20 минут для охлаждения. И наконец, во избежание летального исхода всякий ремонт производить в специализированной мастерской.

Давно уже посматривал в сторону этого паяльника. Ещё в прошлом году собирая блок питания, нашёл место на лицевой панели для установки разъёма RCA, по простому «тюльпана», для его подключения. И вот, в прошедшие выходные, решив, что «смотрины» затянулись, пошёл и купил. Заплатил 140 рублей.

Сразу скажу, что упаковка с паяльником симпатичная — приятно взять в руки. Из внутреннего содержимого это собственно сам паяльник и инструкция по эксплуатации. Инструкция сделана одна сразу на весь ассортимент выпускаемых фирмой паяльников.

Паяльник имеет длину в 156 мм, наибольший диаметр составляет 16 мм, длина наконечника жала 12 мм, диаметр 0,5 мм. На пластмассовую ручку, в месте хвата пальцами, дополнительно одет кожух из материала низкой теплопроводности. Кабель подачи питания состоит из двух самостоятельных проводов в общей полихлорвиниловой оболочке.

В руке паяльник удобно держать между большим и указательным пальцами, поддерживая снизу средним, как авторучку. Он и весит как гелиевая авторучка.

Интересовавшее меня сопротивление спирали нагревательного элемента оказалось 104 Ом.

После подключения к блоку питания и установки напряжения в 12 вольт, стал известен более интересный параметр – токопотребление, которое составило 480 мА. Теперь можно узнать истинную мощность данного конкретного паяльника:

P = U x I , Р = 12 В х 0,48 А = 5,76 Вт

Теперь не будет лишним узнать до скольких градусов вообще и за сколько минут сможет нагреться жало паяльника.

В течении трёх минут нагрев жала осуществлялся довольно интенсивно и без труда достиг отметки в 240 градусов.

А вот дальше, в течении последующей минуты, его температура с трудом увеличилась только на 7 градусов. Рассудил это так:

рекомендовано было переменное напряжение
для пайки смд компонентов этого будет вполне достаточно, скажу даже, что больше и не нужно
если нужно, то стоит чуть поднять напряжение питания, будет и 270 и 300 градусов.

Установил на провода паяльника штекер и попытался «познакомиться поближе» с нагревательным элементом. Незамысловатое (двойной «прикус» кусачками) крепление нагревательного элемента внутри кожуха однозначно огорчило.

Далее вскрытие продолжать не стал. Единственным выявленным недостатком является способ крепления нагревательного элемента, который затруднит разборку паяльника в случае необходимости его ремонта или производства доработки.

Паяльник занял своё рабочее место. Есть платка запаянная стандартным по размерам паяльником, аккуратно это сделать тогда не получилось, достал и опробовал на ней работу паяльника – мини.

Видео

Сценарий «кино» незамысловатый, главное тут другое: сразу видно, что этот паяльник здесь к месту, везде жало наконечника «подлезет», обзор компонента не заслонит, не перегреет его, с места не сдвинет.

В прилагаемом архиве инструкция на паяльники серии ZD/ TLW, WD. В общем покупкой доволен, даже появилось настроение допаять показанную плату металлодетектора «Эльдорадо».

Ранее хотел сделать низковольтный паяльник самостоятельно, но правильно сделал, что купил и Вам этого желаю, Babay.

Форум по паяльникам

Инструменты радиолюбителя

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.

Основные электрические характеристики

Стабилизатор напряжения 12 вольт

Стабилизатор тока на lm317 для светодиодов имеет слабое звено. Это звено – сама китайская микросхема. Она хоть и имеет встроенную защиту от КЗ (коротких замыканий), всё же может не выдержать работы на предельных режимах.

Осторожно. В случае выхода из строя микросхемы могут выгореть и рядом стоящие элементы, или произойти замыкание в электроцепи схемы

Электрические характеристики сборки следующие:

интервал входных напряжений – 1,25-37 В;
максимальный ток на выходе ИМС – 1,5 А;
коэффициент нестабильности на выходе – до 0,1%;
опорное Vref – в границах 0,1-1,3 В;
IAdj – ток, исходящий из подстроечного вывода 50-100 мкА.

Стабильная работа устройства возможна при температуре до 1250С.

Схемы блоков питания

Напряжение лабораторного БП располагается в интервале от 0 до 35 вольт. Для этой цели подходят схемы, по которым можно собрать следующие БП:

однополярный;
двуполярный;
лабораторный импульсный.

Конструкции подобных устройств обычно собраны либо на обычных трансформаторах напряжения (ТН), либо на импульсных трансформаторах (ИТ).

Внимание! Отличие ИТ от ТН в том, что на обмотки ТН подается синусоидальное переменное напряжение, а на обмотки ИТ приходят однополярные импульсы. Схема включения обоих абсолютно идентична

Простой лабораторный

Однополярный БП с возможностью регулировать выходное напряжение можно собрать по схеме, в которую входят:

понижающий трансформатор Tr ( 220/12…30 В);
диодный мост Dr для выпрямления пониженного переменного напряжения;
электролитический конденсатор С1 (4700 мкФ*50В) для сглаживания пульсации переменной составляющей;
потенциометр для регулировки выходного напряжения Р1 5 кОм;
сопротивления R1, R2, R3 номиналом 1кОм, 5,1 кОм и 10 кОм, соответственно;
два транзистора: Т1 КТ815 и Т2 КТ805, которые желательно установить на теплоотводы;
для контроля напряжения на выходе устанавливают цифровой вольтамперметр, с интервалом измерений от 1,5 до 30 В.

В коллекторную цепь транзистора Т2 включены: С2 10 мкф * 50 В и диод Д1.

К сведению. Диод устанавливают для защиты С2 от переполюсовки при подключении к аккумуляторам для подзарядки. Если такая процедура не предусмотрена, можно заменить его перемычкой. Все диоды должны выдерживать ток не менее 3 А.

Двухполярный источник питания

Для питания усилителей низкой частоты (УНЧ), имеющих два “плеча” усиления возникает необходимость в применении двухполярного БП.

Важно! Если монтировать лабораторный БП, стоит остановить внимание именно на аналогичной схеме. Источник питания должен поддерживать любые форматы выдаваемого постоянного напряжения

Для такой схемы допустимо применять трансформатор с двумя обмотками на 28 В и одной на 12 В. Первые две – для усилителя, третья – для питания охлаждающего вентилятора. Если таковой не окажется, то достаточно двух обмоток равного напряжения.

Для регулировки выходного тока применены наборы резисторов R6-R9, подключаемые с помощью сдвоенного галетного переключателя (5 положений). Резисторы подбирают такой мощности, чтобы они выдерживали ток более 3 А.

Переменный резистор R нужно брать сдвоенный номиналом 4.7 Ом. Так проще осуществлять регулировку по обоим плечам. Стабилитроны VD1 Д814 соединены последовательно для получения 28 В (14+14).

Для диодного моста можно взять диоды подходящей мощности, рассчитанные на ток до 8 А. Допустимо устанавливать диодную сборку типа KBU 808 или аналогичную. Транзисторы КТ818 и КТ819 необходимо установить на радиаторы.

Подбираемые транзисторы должны иметь коэффициент усиления от 90 до 340. БП после сборки не требует специальной наладки.

Лабораторный импульсный бп

Отличительной чертой ИПБ является рабочая частота, которая в сто раз выше частоты сети. Это дает возможность получить большее напряжение при меньшем количестве витков обмотки.

Информация. Чтобы получить 12 В на выходе ИПБ с током 1 А для сетевого трансформатора достаточно 5 витков при сечении провода 0,6-0,7 мм.

Простой полярный ИП можно собрать, используя импульсные трансформаторы от компьютерного БП.

Данный источник питания собран на микросхеме TL494.

Важно! Для управления Т3 и Т4 используется схема, в которую входит управляющий Тr2. Это связано с тем, что встроенные ключевые элементы микросхемы не имеют достаточной мощности

Трансформатор Тr1 (управляющий) берут от компьютерного БП, он «раскачивается» при помощи транзисторов Т1 и Т2.

Особенности сборки схемы:

для минимизации потерь при выпрямлении используют диоды Шоттки;
ESR электролитов в фильтрах на выходе должен быть как можно ниже;
дроссель L6 от старых БП применяют без изменения обмоток;
дроссель L5 перематывают, намотав на ферритовое кольцо медный провод диаметром 1,5 мм, набрав 50 витков;
Т3, Т4 и D15 крепят на радиаторы, предварительно отформатировав выводы;
для питания микросхемы, управления током и напряжением применяют отдельную схему на Tr3 BV EI 382 1189.

Вторичная обмотка выдает 12 В, которые выпрямляются и сглаживаются при помощи конденсатора. Микросхема линейного стабилизатора 7805 стабилизирует его до 5 В для питания схемы индикации.

Внимание! Допустимо использовать в этом БП любую схему вольтамперметра. В таком случае микросхема для стабилизации 5 В не понадобится

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.

Релейные

Релейный стабилизатор напряжения

Оптимальный вариант для частных и дачных домов, квартир. На трансформаторе установлено несколько магнитных обмоток. В момент перепада напряжения между ними происходит переключение, что позволяет сохранить поток напряжения в прежнем режиме. К недостаткам относят:

изменение потока энергии в ступенчатом режиме (резко, прерывисто);
искривление синусоиды потока напряжения;
небольшая мощность на моменте отдачи.

Стоимость подобных устройств значительно ниже других моделей стабилизаторов. Отзывы владельцев хорошие, прибора оказывается достаточно для домашних сетей.

Электронные

Тиристорный регулятор напряжения РСТ

Различают два типа стабилизаторов электронного «наполнения» — симисторные и тиристорные. В первых переключение между обмотками в автоматическом режиме осуществляет небольшой механизм – симистор. КПД прибора высокое, срабатывает быстро. Существенный плюс для бытового использования – бесшумность работы. Второй вид не так эффективен, обычно используется для стабилизации домашних сетей без большого напряжения. Наиболее заметный недостаток – стоимость.

Электромеханические

Другие названия – сервомоторные, сервоприводные. Принцип работы – с помощью электропривода угольный электрод перемещается по обмоткам, создавая бесперебойное напряжение. Часто покупается для бытовых нужд и небольших помещений (дом, дача, офис). Плюсы – цена, компактность, плавное переключение. Минусы – шум, малая скорость переключения.

Феррорезонансные

Феррорезонансный стабилизатор

В последние годы редко используется из-за появления более современных устройств. Эффект феррорезонанса возникает в системе взаимодействия трансформатора и конденсатора. Устройства крупногабаритные, шумные, не работают при резких и значительных перегрузках. Преимущества – длительный срок эксплуатации, возможность использования в помещениях с высокой влажностью.

Инверторные

Устройства данного типа являются мощными и дорогостоящими. Используются в быту и крупных производственных помещениях. Основное отличие – кварцевый генератор и контроллер, которые преобразуют напряжение на входе в постоянный ток, а на выходе – в переменный. Одновременное двойное формирование позволяет работать с различным уровнем тока – от 115 до 300 Вольт. Преимущества – отсутствие шума, малый размер, быстрое переключение и регулирование, другие дополнительные возможности (например, защита бытовой техники от чрезмерного напряжения).

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.

↑ Итого

Вышерасписанное устройство у меня работает в составе «всё в одном»: развитый (хоть и однополярный) блок питания, частотомер и генератор звуковых частот (синус, квадрат, треугольник). Схемы взяты из журнала «Радио». (Работают не совсем так как хотелось бы. Во-первых потому, что внёс слишком много «несанкционированных» изменений – особенно в элементной базе – поставил что имел.) Конечно имеется возможность работы головки вольтметра в качестве индикатора частоты в частотомере. При пользовании генератором – частотомер показывает частоту. Имеется и выход переменного напряжения 6,3V и 10V , на всякий случай. Корпус, который виден на фотографии не ахти, чтобы его повторять. И вообще: всё там задумывалось, как зеркальное отражение, но загнул переднюю панель по ошибке не в ту сторону. Я растроился и не стал уже его никак украшать.