Lm317 ток стабилизации: Стабилизатор тока на LM317 для светодиодов

Стабилизатор тока на lm317 | AUDIO-CXEM.RU

Ток на выходе блока питания может увеличиться вследствие уменьшения сопротивления нагрузки (простой пример, короткое замыкание), также изменение тока нагрузки происходит из-за изменения напряжения питания. Стабилизатор тока на lm317 обеспечивает стабильность тока (ограничение тока) на выходе в случаях описанных выше.

Данный стабилизатор может быть применён в схемах питания светодиодов, зарядных устройствах (ЗУ), лабораторных источников питания и так далее.

Если, к примеру, рассматривать светодиоды, то необходимо учитывать тот факт, что для них нужно ограничивать ток, а не напряжение. На кристалл можно подать 12В и он не сгорит, при условии, что ток будет ограничен до номинального (в зависимости от маркировки и типа светодиода).

Основные технические характеристики LM317

Максимальный выходной ток 1.5А

Максимальное входное напряжение 40В

Выходное напряжение от 1. 2В до 37В

Более подробные характеристики и графики можно посмотреть в даташите на стабилизатор.

Схема стабилизатора тока на lm317

Плюс данного стабилизатора в том, что он является линейным и не вносит высокочастотные помехи, например как некоторые импульсные стабилизаторы. Минусом является низкий КПД (в счёт своей линейности), и поэтому происходит значительный нагрев кристалла микросхемы. Как вы уже поняли, микросхему необходимо обеспечить хорошим радиатором.

За величину тока стабилизации (ограничения) отвечает резистор R1. С помощью данного резистора можно выставить ток стабилизации, например 100мА, тогда даже при коротком замыкании на выходе схемы будет протекать ток, равный 100мА.

Сопротивление резистора R1 рассчитывается по формуле:

R1=1,2/Iнагрузки

Изначально необходимо определиться с величиной тока стабилизации. Например, мне необходимо ограничить ток потребления светодиодов равный 100мА. Тогда,

R1=1,2/0,1A=12 Ом.

То есть, для ограничения тока 0,1A необходимо установить резистор R1=12 Ом. Проверим на железе… Для проверки собрал схему на макетной плате. Резистор на 12 Ом искать было лень, зацепил в параллель два по 22 Ома (были под рукой).

Выставил напряжение холостого хода, равное 12В (можно выставить любое). После чего, я замкнул выход на землю, и стабилизатор LM317 ограничил ток 0,1А. Расчеты подтвердились.

При увеличении или уменьшении напряжения ток остается стабильным.

Резистор можно припаять на выводы микросхемы, но не стоит забывать, что через резистор протекает весь ток нагрузки, поэтому при больших токах нужен резистор повышенной мощности.

Если использовать данный стабилизатор тока на LM317 в лабораторном блоке питания, то необходимо устанавливать переменный резистор проволочного типа, простой переменный резистор не выдержит токи нагрузки протекающие через него.

Для ленивых представляю таблицу значений резистора R1 в зависимости от нужного тока стабилизации.

Ток	R1 (стандарт)
0.025	51 Ом
0.05	24 Ом
0.075	16 Ом
0.1	13 Ом
0.15	8.2 Ом
0.2	6.2 Ом
0.25	5.1 Ом
0.3	4.3 Ом
0.35	3.6 Ом
0.4	3 Ома
0.45	2.7 Ома
0.5	2.4 Ома
0.55	2.2 Ома
0.6	2 Ома
0.65	2 Ома
0.7	1.8 Ома
0. 75	1.6 Ома
0.8	1.6 Ома
0.85	1.5 Ома
0.9	1.3 Ома
0.95	1.3 Ома
1	1.3 Ома

Таким образом, применив галетный переключатель и несколько резисторов, можно собрать схему регулируемого стабилизатора тока с фиксированными значениями.

Даташит на LM317 СКАЧАТЬ

Стабилизатор тока на lm317, lm338, lm350 для светодиодов

В последнее время интерес к схемам стабилизаторов тока значительно вырос. И в первую очередь это связано с выходом на лидирующие позиции источников искусственного освещения на основе светодиодов, для которых жизненно важным моментом является именно стабильное питание по току. Наиболее простой, дешевый, но в то же время мощный и надежный токовый стабилизатор можно построить на базе одной из интегральных микросхем (ИМ): lm317, lm338 или lm350.

Содержание

• 1 Datasheet по lm317, lm350, lm338
• 2 Схемы и расчеты
• 3 Онлайн калькулятор lm317, lm350 и lm338

Datasheet по lm317, lm350, lm338

Прежде чем перейти непосредственно к схемам, рассмотрим особенности и технические характеристики вышеприведенных линейных интегральных стабилизаторов (ЛИС).

Все три ИМ имеют схожую архитектуру и разработаны с целью построения на их основе не сложных схем стабилизаторов тока или напряжения, в том числе применяемых и со светодиодами. Различия между микросхемами кроются в технических параметрах, которые представлены в сравнительной таблице ниже.

	LM317	LM350	LM338
Диапазон значений регулируемого выходного напряжения	1,2…37В	1,2…33В	1,2…33В
Максимальный показатель токовой нагрузки	1,5А	3А	5А
Максимальное допустимое входное напряжение	40В	35В	35В
Показатель возможной погрешности стабилизации	~0,1%	~0,1%	~0,1%
Максимальная рассеиваемая мощность*	15-20 Вт	20-50 Вт	25-50 Вт
Диапазон рабочих температур	0° — 125°С	0° — 125°С	0° — 125°С
Datasheet	LM317. pdf	LM350.pdf	LM338.pdf

* – зависит от производителя ИМ.

Во всех трех микросхемах присутствует встроенная защита от перегрева, перегрузки и возможного короткого замыкания.

Lm317, самая распространенная ИМ, имеет полный отечественный аналог — КР142ЕН12А.

Выпускаются интегральные стабилизаторы (ИС) в монолитном корпусе нескольких вариантов, самым распространенным является TO-220.

Микросхема имеет три вывода:

1. ADJUST. Вывод для задания (регулировки) выходного напряжения. В режиме стабилизации тока соединяется с плюсом выходного контакта.
2. OUTPUT. Вывод с низким внутренним сопротивлением для формирования выходного напряжения.
3. INPUT. Вывод для подачи напряжения питания.

Схемы и расчеты

Наибольшее применение ИС нашли в источниках питания светодиодов. Рассмотрим простейшую схему стабилизатора тока (драйвера), состоящую всего из двух компонентов: микросхемы 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.

Если рассматривать самую популярную ИМ, Lm317t, то сопротивление резистора рассчитывают по формуле: R=1,25/I₀ (1), где I₀ – 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=I₀²×R (2). Включение и расчеты ИМ lm350, lm338 полностью аналогичны.

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 20% от максимального значения, на микросхеме выделяется много тепла, поэтому ее необходимо снабдить радиатором.

Онлайн калькулятор lm317, lm350 и lm338

Требуемое выходное напряжение (В):

Номинал R1 (Ом):2403304705106807508209101000

Дополнительно

Ток нагрузки (А):

Входное напряжение (В):

Резистор R2 из стандартного ряда:

E6

E12

E24

E48

E96

Схема подключения

Принципиальная схема

Резистор 4 полосы

Допустим, необходимо подключить мощный светодиод с током потребления 700 миллиампер. Согласно формуле (1) R=1,25/0,7= 1.786 Ом (ближайшее значение из ряда E2—1,8 Ом). Рассеиваемая мощность по формуле (2) будет составлять: 0.7×0.7×1.8 = 0,882 Ватт (ближайшее стандартное значение 1 Ватт).

На практике, для предотвращения нагрева, мощность рассеивания резистора лучше увеличить примерно на 30%, а в корпусе с низкой конвекцией на 50%.

Кроме множества плюсов, стабилизаторы для светодиодов на основе lm317, lm350 и lm338 имеют несколько значительных недостатков – это низкий КПД и необходимость отвода тепла от ИМ при стабилизации тока более 20% от максимального допустимого значения. Избежать этого недостатка поможет применение импульсного стабилизатора, например, на основе ИМ PT4115.

Регулятор напряжения – Регулируемый выход, положительный 1,5 А

%PDF-1.4
%
1 0 объект
>
эндообъект
5 0 объект
>>
эндообъект
2 0 объект
>
эндообъект
3 0 объект
>
эндообъект
4 0 объект
>
транслировать
Acrobat Distiller 19.0 (Windows)BroadVision, Inc. 2021-08-06T08:46:12+02:002021-08-06T08:45:32+02:002021-08-06T08:46:12+02:00application/pdf

UUID: 69e4f3e1-7e54-4a57-9d2e-c004183e2a66uuid: d7f2f65d-3786-4dc9-9b55-8b01119059da

конечный поток
эндообъект
6 0 объект
>
эндообъект
7 0 объект
>
эндообъект
8 0 объект
>
эндообъект
90 объект
>
эндообъект
10 0 объект
>
эндообъект
11 0 объект
>
эндообъект
12 0 объект
>
эндообъект
13 0 объект
>
эндообъект
14 0 объект
>
эндообъект
15 0 объект
>
эндообъект
16 0 объект
>
эндообъект
17 0 объект
>
эндообъект
18 0 объект
>
эндообъект
19 0 объект
>
эндообъект
20 0 объект
>
эндообъект
21 0 объект
>
эндообъект
22 0 объект
>
эндообъект
23 0 объект
>
эндообъект
24 0 объект
>
эндообъект
25 0 объект
>
эндообъект
26 0 объект
>
эндообъект
27 0 объект
>
транслировать
H\WK-7*dy$}J* j۲%u=DJ }~}G9$吥%H+;ǖq/»R%-Nƞq 68-zӏsA-
г[ ~R
Q U Z%Ղ/]o]IT$rBufkLCj
2jǹl^0Zq|$2t^[\ŬFh[#7PljbEY»
ФЛНФ5П
В~5
а
KۉjЀg5[:7sbp`YS8IlG

LM317 с внешней схемой усиления тока

Популярная микросхема регулятора напряжения LM317 рассчитана на ток не более 1,5 А, однако добавление в схему внешнего транзистора форсировки тока позволяет модернизировать схему регулятора для работы с гораздо более высокими токами. , и до любых желаемых уровней.

Возможно, вы уже сталкивались со схемой стабилизатора постоянного напряжения 78XX, которая была модернизирована для работы с более высокими токами путем добавления к ней внешнего силового транзистора. Микросхема LM317 не является исключением, и то же самое можно применить к этой универсальной схеме стабилизатора переменного напряжения в для того, чтобы обновить свои характеристики для работы с огромным количеством тока.

Содержание

Стандартная схема LM317

На следующем рисунке показана стандартная схема регулируемого регулятора напряжения IC LM317, использующая минимум компонентов в виде одного постоянного резистора и потенциометра на 10 кОм.

Предполагается, что эта установка предлагает переменный диапазон от нуля до 24 В при входном напряжении 30 В. Однако, если мы рассмотрим диапазон тока, он не превышает 1,5 ампер независимо от входного тока питания, поскольку внутри чипа предусмотрено, что он допускает только до 1,5 ампер и подавляет все, что может требовать сверх этого предела.

Показанная выше конструкция, которая ограничена максимальным током 1,5 А, может быть модернизирована с помощью внешнего PNP-транзистора, чтобы увеличить ток на уровне входного тока питания, что означает, что после реализации этого обновления вышеуказанная схема сохранит свою переменную. Функция регулирования напряжения, тем не менее, сможет подавать на нагрузку полный входной ток, обходя внутреннюю функцию ограничения тока ИС.

Расчет выходного напряжения

Для расчета выходного напряжения цепи питания LM317 можно использовать следующую формулу

VO = VREF (1 + R2 / R1) + (IADJ × R2)

где is = VREF      = 1,25

поэтому слишком незначительно.

Добавление внешнего усилителя Mosfet

Это повышение тока может быть реализовано путем добавления внешнего PNP-транзистора, который может быть в форме силового BJT или P-канального MOSFET, как показано ниже, здесь мы используем MOSFET, удерживающий вещи компактный и позволяет огромное текущее обновление в спецификациях.

В приведенной выше конструкции Rx становится ответственным за обеспечение триггера затвора для MOSFET, чтобы он мог проводить в тандеме с ИС LM317 и усиливать устройство дополнительным количеством тока, как указано входным источником питания.

Первоначально, когда в цепь подается входная мощность, подключенная нагрузка, которая может быть рассчитана на гораздо более высокий ток, чем 1,5 А, пытается получить этот ток через ИС LM317, и в процессе на RX создается пропорциональное количество отрицательного напряжения, заставляя mosfet реагировать и включаться.

Как только срабатывает MOSFET, весь входной источник имеет тенденцию течь через нагрузку с избыточным током, но, поскольку напряжение также начинает увеличиваться за пределами уставки потенциометра LM317, это приводит к обратному смещению LM317.

Это действие на данный момент отключает LM317, который, в свою очередь, отключает напряжение на Rx и питание затвора MOSFET.

Следовательно, MOSFET также имеет тенденцию отключаться на мгновение, пока цикл снова не увековечивается, позволяя процессу поддерживаться бесконечно с предполагаемым регулированием напряжения и высокими характеристиками тока.

Расчет резистора затвора МОП-транзистора

Rx можно рассчитать следующим образом:

Rx = 10/1A,

, где 10 – оптимальное напряжение срабатывания MOSFET, а 1 А – оптимальный ток через микросхему до появления Rx. это напряжение.

Следовательно, Rx может быть резистором 10 Ом с номинальной мощностью 10 x 1 = 10 Вт.

Если используется мощный BJT, цифру 10 можно заменить на 0,7 В МОП-транзистор выглядит интересно, у него есть серьезный недостаток, так как эта функция полностью лишает микросхему функции ограничения тока, что может привести к перегоранию или сгоранию мосфета в случае короткого замыкания на выходе.

Чтобы противостоять этой уязвимости к перегрузке по току или короткому замыканию, можно ввести еще один резистор в форме Ry с выводом истока MOSFET, как показано на следующей схеме.

Резистор Ry должен создавать встречное напряжение на себе каждый раз, когда выходной ток превышает заданный максимальный предел, так что встречное напряжение на истоке MOSFET подавляет напряжение срабатывания затвора MOSFET, вызывая полное отключение в течение МОП-транзистор, и, таким образом, предотвратить сгорание МОП-транзистора.

Эта модификация выглядит довольно просто, однако вычисление Ry может немного запутать, и я не хочу углубляться в нее, так как у меня есть более приличная и надежная идея, которая также может выполнять полный контроль тока для обсуждаемого подвесного двигателя LM317. Схема применения повышающего транзистора.

Использование биполярного транзистора для управления током

Ниже показана конструкция для оснащения вышеуказанной конструкции добавочным током, а также защитой от короткого замыкания и перегрузки:

Пара резисторов и биполярный транзистор BC547 — это все, что может потребоваться для включения желаемой защиты от короткого замыкания в модифицированную схему усиления тока для микросхемы LM317.

Теперь расчет Ry становится чрезвычайно простым и может быть рассчитан по следующей формуле:

Ry = 0,7/текущий лимит.

Здесь 0,7 — это напряжение срабатывания BC547, а «предел тока» — это максимально допустимый ток, который может быть указан для безопасной работы MOSFET, скажем, этот предел установлен равным 10 ампер, тогда Ry можно рассчитать как :

Ry = 0,7/10 = 0,07 Ом.

Вт = 0,7 х 10 = 7 Вт.

Итак, теперь всякий раз, когда ток имеет тенденцию пересекать указанный выше предел, BC547 проводит, заземляя вывод ADJ микросхемы и отключая Vout для LM317

Использование биполярных транзисторов для усиления тока

используя MOSFET, в этом случае вы, вероятно, могли бы применить BJT для требуемого повышения тока, как показано на следующей диаграмме:

Предоставлено: Texas Instruments

Сильноточный стабилизатор LM317 с регулируемым напряжением/током

На следующей схеме показан сильноточный источник питания на основе LM317 с высокой степенью стабилизации, который обеспечивает выходной ток более 5 ампер и регулируемое напряжение от 1,2 В до 30 В.

In На рисунке выше видно, что регулировка напряжения реализована в стандартной конфигурации LM317 через потенциометр R6, который подключен к выводу ADJ LM317.

Тем не менее, конфигурация операционного усилителя специально включена, чтобы иметь полезную полномасштабную регулировку сильного тока в диапазоне от минимального до максимального 5-амперного управления.

Повышение тока на 5 ампер, доступное в этой конструкции, может быть дополнительно увеличено до 10 ампер за счет соответствующей модернизации внешнего PNP-транзистора MJ4502.

Инвертирующий вход № 2 операционного усилителя используется в качестве эталонного входа, который устанавливается потенциометром R2. Другой неинвертирующий вход используется как датчик тока. Напряжение, развиваемое на резисторе R6 через резистор ограничения тока R3, сравнивается с эталонным значением резистора R2, что позволяет снизить выходной сигнал операционного усилителя, как только будет превышено максимально установленное значение тока.

Низкий уровень выходного сигнала операционного усилителя заземляет контакт ADJ LM317, отключая его, а также выходное питание, что, в свою очередь, быстро снижает выходной ток и восстанавливает работу LM317. Непрерывная операция ВКЛ/ВЫКЛ гарантирует, что ток никогда не превысит установленный порог, регулируемый резистором R2.

Максимальный уровень тока также можно изменить, изменив значение резистора ограничения тока R3.

Другая сильноточная схема LM317 с регулировкой тока

На следующей схеме также изображено устройство LM317, оснащенное внешним внешним транзистором для достижения повышенного высокого выходного тока.

Однако эта схема включает улучшенную функцию управления током, которая полностью настраивается с помощью предварительной настройки.

Идея на самом деле проста. Резистор R2 настроен как резистор датчика тока.

Когда выходной ток превышает желаемый максимальный предел, на резисторе R2 возникает пропорционально увеличенный потенциал.

Этот ток подается на базу T2, в зависимости от настройки предустановки P1.

Когда это происходит, T2 проводит и подает требуемое базовое смещение на подключенный транзистор BC547.

Теперь BC547 начинает проводить, тем самым заземляя контакт ADJ LM317.

Это приводит к отключению LM317 и предотвращению дальнейшего превышения выходного тока.

Использование 6 шт. 2N3055 для генерации тока 20 А.

Выход

Еще один очень простой регулируемый источник питания LM317 с большим током можно построить, соединив несколько мощных транзисторов, таких как 2N3055, в конфигурации эмиттерного повторителя с выходом стандартной схемы источника питания LM317, как показано на рисунке. ниже.

Следующий дизайн был предоставлен этому сайту одним из заядлых читателей этого блога, г-ном Мо, по электронной почте. Вот подробности электронного письма, как указано ниже:

Уважаемый сэр Swagatam,
Я изучил все ваши проекты источников питания на основе LM317 и многому научился из ваших замечательных сообщений. Однако; Я собрал эту очень простую схему ниже, и она работает очень хорошо. Я был бы очень рад и благодарен, если бы вы взглянули на нее, чтобы увидеть, является ли она идеальной схемой или нуждается в некоторых модификациях.

Использование одного 2N3055 с LM317 для получения 5-амперного выходного тока

Приведенный выше сильноточный источник питания LM317 с использованием одного транзистора 2N3055 был успешно собран и протестирован г-ном Эрсой, который является активным читателем этого блога.