Довольно часто возникает необходимость в простом стабилизаторе напряжения. В данной статье приводится описание и примеры применения недорогого (цены на LM317) интегрального стабилизатора напряжения LM317 .
Список решаемых задач данного стабилизатора довольно обширен — это и питание различных электронных схем, радиотехнических устройств, вентиляторов, двигателей и прочих устройств от электросети или других источников напряжения, например аккумулятора автомобиля. Наиболее распространены схемы с регулировкой напряжения.
На практике, с участием LM317 можно построить стабилизатор напряжения на произвольное выходное напряжение, находящееся в диапазоне 3…38 вольт.
Технические характеристики:
- Напряжение на выходе стабилизатора: 1,2… 37 вольт.
- Ток выдерживающей нагрузки до 1,5 ампер.
- Точность стабилизации 0,1%.
- Имеется внутренняя защита от случайного короткого замыкания.
- Отличная защита интегрального стабилизатора от возможного перегрева.
Мощность рассеяния и входное напряжение стабилизатора LM317
Напряжение на входе стабилизатора не должно превышать 40 вольт, а так же есть еще одно условие – минимальное входное напряжение должно превышать желаемое выходное на 2 вольта.
Микросхема LM317 в корпусе ТО-220 способна стабильно работать при максимальном токе нагрузки до 1,5 ампер. Если не применять качественный теплоотвод, то это значение будет ниже. Мощность, выделяемая микросхемой в процессе ее работы, можно определить приблизительно путем умножения силы тока на выходе и разности входного и выходного потенциала.
Максимально допустимое рассеивание мощности без теплоотвода равно приблизительно 1,5 Вт при температуре окружающего воздуха не более 30 градусов Цельсия. При обеспечении хорошего отвода тепла от корпуса LM317 (не более 60 гр.) рассеиваемая мощность может составлять 20 ватт.
При размещении микросхемы на радиаторе необходимо изолировать корпус микросхемы от радиатора, например слюдяной прокладкой. Так же для эффективного отвода тепла желательно использовать теплопроводную пасту.
Подбор сопротивления для стабилизатора LM317
Для точной работы микросхемы суммарная величина сопротивлений R1…R3 должна создавать ток приблизительно 8 мА при требуемом выходном напряжении (Vo), то есть:
R1 + R2 + R3 = Vo / 0,008
Данное значение следует воспринимать как идеальное. В процессе подбора сопротивлений допускается небольшое отклонение (8…10 мА).
Величина сопротивления переменного R2 напрямую связана с диапазоном напряжения на выходе. Обычно его сопротивление должно быть примерно 10…15 % от суммарного сопротивления оставшихся резисторов (R1 и R2) либо же можно подобрать его сопротивление экспериментально.
Расположение резисторов на плате может быть произвольным, но желательно для лучше стабильности располагать подальше от радиатора микросхемы LM317.
Стабилизация и защита схемы
Емкость С2 и диод D1 не обязательны. Диод обеспечивает защиту стабилизатора LM317 от возможного обратного напряжения, появляющегося в конструкциях различных электронных устройств.
Емкость С2 не только слегка уменьшает отклик микросхемы LM317 на изменения напряжения, но и снижает влияние электрических наводок, при размещении платы стабилизатора вблизи мест имеющих мощное электромагнитное излучение.
Как было уже сказано выше, ограничение максимально возможного тока нагрузки для LM317 составляет 1,5 ампера. Имеются разновидности стабилизаторов схожие по работе со стабилизатором LM317, но рассчитаны на более больший ток нагрузки. К примеру, стабилизатор LM350 выдерживает ток до 3 ампер, а LM338 до 5 ампер.
Для облегчения расчета параметров стабилизатора существует специальный калькулятор:
(скачено: 4 697)
(скачено: 1 553)
Бытует мнение, что важным параметром в питании светодиодов является стабильное напряжение. Однако это не так. Для светодиодов более важен стабильный ток, именно поэтому светоизлучающие диоды называют токовыми приборами. Очень простой, дешёвый, но в то же время надежный и мощный стабилизатор тока может быть построен на базе интегральной микросхемы (ИМ) lm317.
Краткое описание lm317
Интегральная микросхема lm317 – это регулируемый стабилизатор, специально разработанный для реализации схем источников питания со стабильным выходным напряжением или током. Микросхема позволяет питать устройства током до 1,5 ампер в диапазоне напряжений от 1,2 до 37 вольт. Имеет встроенную защиту от перегрузки и короткого замыкания.
Аналог российского производства - КР142ЕН12А.
Основные характеристики:
- диапазон значений регулируемого выходного напряжения - от 1,2 до 37 В;
- максимальный показатель токовой нагрузки - до 1,5 А;
- максимальное допустимое входное напряжение – 40В;
- присутствует встроенная защита от перегрева, перегрузки и возможного короткого замыкания;
- показатель возможной погрешности стабилизации - примерно 0,1%.
Выпускается lm317 в монолитном корпусе нескольких вариантов. Самой распространённой является ИМ в корпусе TO-220 с дополнительным индексом t в маркировке (lm317t).
LM317 имеет три вывода:
- ADJUST. Вывод для задания (регулировки) выходного напряжения. В режиме стабилизации тока соединяется с плюсом выходного контакта.
- OUTPUT. Вывод с низким внутренним сопротивлением для формирования выходного напряжения.
- INPUT. Вывод для подачи напряжения питания.
Схема
Простейшая схема стабилизатора тока (драйвера) состоит всего из двух компонентов: ИМ lm317t и резистора. На вход ИМ подается напряжение источника питания, управляющий контакт соединяется с выходным через резистор (R), а выходной контакт микросхемы подключается к аноду светодиода.
Сопротивление резистора рассчитывают по формуле:
R=1,25/I 0 (1), где I 0 – выходной ток стабилизатора, значение которого регламентируется паспортными данными на LM317 и должно быть в диапазоне 0,01-1,5 А. Отсюда следует, что сопротивление резистора может быть в диапазоне 0,8-120 Ом. Мощность, рассеиваемая на резисторе, рассчитывается по формуле:
P R =I 0 2 ×R (2).
Полученные расчетные данные для резистора округляют в большую сторону, согласно номинальному ряду.
Постоянные резисторы производятся с небольшим разбросом значения сопротивления, поэтому получить нужное значение выходного тока не всегда возможно. Для этой цели в схему устанавливается дополнительный подстроечный резистор соответствующей мощности. Это немного увеличивает цену сборки стабилизатора, но гарантирует получение необходимого тока для питания светодиода. При стабилизации выходного тока более 0,3 ампер, на микросхеме выделяется много тепла, поэтому ее необходимо снабдить радиатором.
Эксплуатировать LM317 на токе близком к предельному (1-1,5 А) нежелательно. Во-первых, потребуется радиатор больших размеров, чтобы рассеивать выделяемое тепло ИМ. Во-вторых, работа на максимально допустимом токе ускорит выход из строя микросхемы.
Всё больше распространяется мода на светодиоды, в настоящее время многие сами ставят диодные ленты (для дневного света и многого другого).
Наткнулся на следующую статью, которой и хочу со всеми поделиться:
"В настоящее время в нашу жизнь интенсивно внедряются светодиоды. Основная проблема оказывается как из запитать. Дело в том, что главным параметром для долговечности светодиода является не напряжение его питание, а ток который по нему течет. Например, красные светодиоды по напряжению питания могут иметь разброс от 1.8 вольта до 2,6, белые от 3,0 до 3,7 вольта. Даже в одной партии одного производителя могут встречаться светодиоды с разным рабочим напряжением. Нюанс заключается в том, что светодиоды изготовленные на основе AlInGaP/GaAs (красные, желтые, зеленые - классические) довольно хорошо выдерживают перегрузку по току, а светодиоды на основе GaInN/GaN (синие, зеленые (сине-зеленые), белые) при перегрузке по току например в 2 раза живут … часа 2-3! Так, что если желаете чтобы светодиод горел и не сгорел в течении ходя бы 5 лет позаботьтесь о его питании.
Если мы устанавливаем светодиоды в цепочки (последовательное соединение) или подключаем параллельно добиться одинаковой светимости можно только если протекающий ток будет через них одинаков.
Еще хочу заострить внимание на том что светодиоды очень боятся обратного напряжения, оно очень низкое 5 - 6 вольт, импульсы обратного тока (а автомашинах) способны значительно сократить срок службы.
Значить как сделать самый простой стабилизатор тока?
Для этого берем LM317 если нужно стабилизировать ток в пределах до 1 ампера или LM317L если необходима стабилизация тока до 0,1 А. Даташит можно скачать здесь!
Так выглядят стабилизаторы LM317 с рабочим током до 1,5 А.
А так LM317L с рабочим током до 100 мА.
Для тех кто не знает Vin - это сюда подается напряжение, Vout - отсюда получаем…, а Adjust вход регулировки. В двух словах LM317 это стабилизатор с регулируемым выходным напряжением . Минимальное выходное напряжение 1,25 вольта (это если Adjust "посадить" прямо на землю) и до входного напряжения минус наши 1,25 вольта. Т.К. максимальное входное напряжение составляет 37 вольт, то можно делать стабилизаторы тока до 37 вольт соответственно.
Для того чтобы LM317 превратить в стабилизатор напряжения нужен всего 1 резистор!
Схема включения выглядит следующим образом:
С формулы внизу рисунка очень просто рассчитать величину резистора для необходимого тока. Т.е сопротивление резистора равно - 1,25 разделить на требуемый ток . Для стабилизаторов до 0,1 ампера мощность резистора 0,25 W вполне годиться. На токи от 350 мА до 1 А рекомендуется 2 вата. Для тех кто не хочет считать привожу таблицу резисторов на токи для широко распространенных светодиодов.
Ток (уточненный ток для резистора стандартного ряда) Сопротивление резистора Примечание
20 мА 62 Ом стандартный светодиод
30 мА (29) 43 Ом "суперфлюкс" и ему подобные
40 мА (38) 33 Ом "суперфлюкс" и ему подобные
80 мА (78) 16 Ом четырехкристальные
350 мА (321) 3,9 Ом одноватные
750 мА (694) 1,8 Ом трехватные
1000 мА (962) 1,3 Ом 5 W
А теперь пример с учетом всего выше сказанного. Сделаем стабилизатор тока для белых светодиодов с рабочим током 20 мА, условия эксплуатации автомобиль (сейчас так моден световой тюннинг…).
Для белых светодиодов рабочее напряжение в среднем равно 3,2 вольта. В автомашине (легковой) бортовое напряжение колеблется (в опять же среднем) от 11,6 вольт в режиме работы от аккумулятора и до 14,2 вольта при работающем двигателе. Для российских машин учтем выбросы в "обратке" (и в прямом направлении до 100 ! вольт).
Включить последовательно можно только 3 светодиода - 3,2*3 = 9,6 вольта, плюс 1,25 падение на стабилизаторе = 10,85. Плюс диод от обратного напряжения 0,6 вольта = 11,45 вольта.
Полученное значение 11,45 вольта ниже самого низкого напряжения в автомобиле - это хорошо! Это значит на выходе будет всегда наши 20 мА независимо от напряжения в бортовой сети автомобиля. Для защиты от выбросов положительной полярности поставим после диода супрессор на 24 вольта.
P.S. Подбирайте количество светодиодов так чтобы на стабилизаторе оставалось как можно меньше напряжения (но не меньше 1,3 вольта), это надо для уменьшения рассеиваемой мощности на самом стабилизаторе. Это особенно важно для больших токов. И не забудьте, что на токи от 350 мА и выше LMка потребует радиатор.
наша схема:
В принципе супрессор для дешевых светодиодов можно и не ставить, но диод для в автомобиле обязателен! Рекомендую его ставить даже если вы просто подключаете светодиоды с гасящим резистором.
Как рассчитывать сопротивление резистора для светодиодов я думаю описывать излишне, но если надо пишите на форуме.
Еще забыл: - по схеме, если непонятно! На К1 подаем плюс "+", а на К2 минус (на шасси автомашины садим)."
P.S.: Я просто выложил статью, автор не известен, увы, подсказать по каждому конкретному случаю не могу!
P.P.S: Подписываемся на мой "спорткар":
6 лет Метки: led, lm317, стабилизатор, светодиод, не моргали, не сгорали, светодиодный тюнинг, светодиодный стоп
Интегральный, регулируемый 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%.
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.