Немного об LM317

Стабилизатор на LM317

Взбрела в голову фантазия разобраться немного c LM317:

Исключительно для себя. Это не будет какая-то поучительная статья или некая инструкция. Просто я хочу собрать в кучку (основные) сведения о данном компоненте, немного систематизировать и проанализировать их. Как говорится: «Не ко́рысти ради, а токмо во исполнение воли…». К тому же, рассматривая «Интегральные стабилизаторы КРЕН… и 78…» (см. соответствующий проект), я совершенно упустил LM317. Причина проста: КРЕН’ок и 78-х у меня достаточно много, вот LM’ок как-то не очень. Нечасто они попадались мне в РАДИОразборках.

Я давно не покупаю активные компоненты. На «Али» слишком велика вероятность напороться на халтуру. Однажды я заказал там IRF540 и IRF9540, но все они отказались работать в УМЗЧ на MOSFET’ах. На «Чипе», как рассказывают пользователи, торгуют теми же китайскими компонентами, но, мягко говоря, по несколько завышенной цене:

Оно и понятно: прибыль от перепродажи (читай – спекуляции) должна быть!

Поэтому я, как правило, использую БУ’шные, но зато настоящие компоненты.

Итак, LM317 представляет собой регулируемый положительный линейный стабилизатор напряжения. Имеется информация, что он разработан в 1976 г. в National Semiconductor.

LM317 обеспечивает плавную регулировку выходного напряжения от 1,2 В до 37 В при токе до 1,5 А. Микросхема имеет защиту от короткого замыкания и перегрева. Погрешность Uвых составляет менее 0,1%. LM317 также может работать как стабилизатор тока.

Смотри - - - > DataSheet от «ON Semiconductor»

Смотри - - - > DataSheet от «STMicroelectronics»

Смотри - - - > DataSheet от «Texas Instruments»

Как и большинство стабилизаторов напряжения, LM317 имеет 3 вывода: Vin — вход, ADJ — управляющий, Vout — выход

Схема стабилизатора (из DataSheet’a) весьма крута́:

но чаще демонстрируют упрощённую блок-схему:

На одном сайте я увидел такое (цитирую):

LM317 работает по очень простому принципу. Это регулятор переменного напряжения, т.е. поддерживает различные уровни выходного напряжения для постоянного подаваемого входного напряжения. Переменный резистор подключен к его клемме регулировки (Adj), чтобы контролировать уровень выходного напряжения в соответствии с требованиями схемы. Другими словами, мы можем сказать, что LM 317 может понижать напряжение с 12 В до нескольких разных более низких уровней.

(конец цитаты)

Насколько оно грамотно, пусть разбираются «експёрты». Мне лично такое описание «принципа работы» говорит лишь об одном – о некомпетентности автора.

Продолжаю свою линию. LM317 может быть выполнена в разных корпусах:

У меня одни LM’ки – в корпусах TO-220 (точно такие, как на рисунке). Корпуса других – не́что среднее между TO-220 и TO-220FP, т.е. такие же выводы, но корпус прямоугольный пластмассовый (без характерных «вы́емок») и металлическое «ушко́» для крепления прямоугольное (без характерный скосов):

Обозначения выводов в наиболее распространенных корпусах:

Естественно, для облегчения теплового режима, микросхемы следует устанавливать на радиатор, поэтому наиболее практичным является корпус TO-220 или уж, конечно, ТО-3 – это вообще фантастика! Но мне в таковых корпусах LM317 не попадались.

Как, вообще-то, надо строить стабилизатор на LM317? В Интернете на эту тему информации, кажется, ОКЕАН бескрайний, но ежели пристальнее всмотреться, то оказывается, что БОЛЬШИНСТВО схем – это повторение-переповторение одних и тех же вариантов.
В DataSheet приводится первый вариант – «регулятор напряжения»:

Отсюда и происходят в сетевых ресурсах все «танцы с бубном» и без оного. Например:

Резисторы R1 и R2 необходимы для установки выходного напряжения.
Конденсатор Cadj рекомендуется для подавления пульсаций. Предотвращает усиление пульсаций при увеличении выходного напряжения.
Конденсатор C1 рекомендуется, если LM317 не находится в непосредственной близости возле конденсаторов фильтра источника питания. Керамический или танталовый конденсатор емкостью 0,1 мкФ или 1 мкФ будет достаточным.
Конденсатор Co улучшает переходную характеристику, но не влияет на стабильность.
Рекомендуется использовать защитный диод VD2, если используется Cadj.
Рекомендуется использовать защитный диод VD1, если используется Cо.

Я буду собирать стабилизатор без VD1, VD2, Cadj:

Видно, что схема взята с того же сайта. Я мог бы без проблем изобразить её сам, например, в Splan7, но чего-то лень заниматься повторами…

Т1, VD1 и С2 находятся в блоке выпрямителя (см. БП на ТВК, ч.2); ставлю С1 0,25 мк; R1 6,8 кОм; R2 220 Ом; С3 100 мк и добавлю параллельно С4 0,25 мк.

На фото LM’ки сверху на радиаторах; снизу – силовые транзисторы, которые я применю немного позже

LM’ку я привинтил к радиатору через изолирующую прокладку. Силовой транзистор пока не задействован.
Схемка собрана:

Включаю в сеть. На выходе стабилизатора – минимальное напряжение 1,24 В – это нормально.

Можно, конечно, понизить его и до нуля, но для этого надо применять дополнительные меры (читай – компоненты). Мне это совершенно не нужно.

Повышаю напряжение:

Максимальное значение:

Всё прекрасно! Диапазон регулировки выходного напряжения 1,24÷12,82 В.

Кстати, имеется программка-калькулятор для LM317 (и не только!):

Скачать калькулятор для LM317 - - - > можно ЗДЕСЬ

Далее я проверю стабилизатор на LM317 с силовым транзистором, который уже установлен на радиаторе.

Это BUW12A (DataSheet - - - > смотреть ЗДЕСЬ)

NPN, Uкэ=450 В, Iк=8 А, Рк=125 Вт. По-моему, для БП на ТВК параметры запредельные!

Схемка:

Я просто добавил к предыдущему монтажу силовой транзистор BUW12A и защитный диод 2A05G (600В, 2А):

Включаю БП – минимальное Uвых=0,56В!

Увеличиваю напряжение на выходе:

Диапазон регулировки Uвых: 0,56÷12,19 В.
Интересная вещь получается: добавление силового транзистора NPN привело к сдвигу всего диапазона изменения Uвых в ме́ньшую сторону.

Испытаю ещё два NPN-силовых транзистора:

1-ый:

2SC3320: Uкэ=400 В, Iк=15 А, Рк=80 Вт (DataSheet - - - > смотреть ЗДЕСЬ)

2-ой:

E13009L: Uкэ=400 В, Iк=12 А, Рк=120 Вт (DataSheet - - - > смотреть ЗДЕСЬ)

Ну и на десерт – симуляция в…

точнее в :

Слева В1 символизирует выпрямитель (БП на ТВК). Этот скрин без симуляции.

Далее включена симуляция, сопротивление RV1 максимально:

сопротивление RV1 среднее:

сопротивление RV1 минимально:

Видим, начальная точка отстоит от НУЛЯ на 1,25 В; конечная – ниже напряжения выпрямителя тоже на 1,25 В. Понятно, что это идеальная ситуация.

Соответствующий файл DSN-файл - - - > можно скачать ЗДЕСЬ

Добавлю силовой транзистор и запущу симуляцию:

RV1 минимально

RV1 максимально.

Диапазон регулировки сузился за счёт падения напряжения на транзисторе.

Соответствующий файл DSN-файл - - - > можно скачать ЗДЕСЬ

На этом завершаю моё скромное повествование об LM317. Понятно, что очень многое осталось не затронутым, например: стабилизатор тока, параллельное включение, «отрицательный» стабилизатор, двухполярный БП, более мощные микросхемы и т.д. Но ведь это и не научный трактат, тем более, что и в сети в каком-то одном месте вы не найдёте всеобъемлющего материала по LM317.

НАЗАД на страницу РАДИОмастерская