Регулируемый стабилизатор напряжения lm317. Линейный стабилизатор напряжения или тока LM317

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.

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.

* - зависит от производителя ИМ.

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

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/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). 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

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

Микросхема уже не одно десятилетие является хитом среди начинающих радиолюбителей благодаря своей простоте и надежности. На основе этой микросхемы можно собрать регулируемый блок питания на LM317, стабилизатор тока, светодиодный драйвер и другие БП. Для этого потребуется несколько внешних радиодеталей, для LM317 схема включения работает сразу, настройки не требуется.

Микросхемы ЛМ317 и LM317T datasheet полностью одинаковые, отличаются только корпусом. Никаких отличий или разницы нет, совсем нет.

Так же написал обзоры и datasheet других популярных ИМС , . C хорошими иллюстрациями, понятными и простыми схемами.

• 1. Характеристики
• 2. Аналоги
• 3. Типовые схемы включения
• 4. Калькуляторы
• 5. Схемы включения
• 6. Радиоконструкторы
• 7. Datasheet, даташит

Характеристики

Основное назначение это стабилизация положительного напряжения. Регулировка происходит линейным способом, в отличие от импульсных преобразователей.

Так же популярна LM317T, с ней не встречался, поэтому пришлось долго искать правильный даташит на неё. Оказалось, что они полностью идентичны по параметрам, букв «T» в конце маркировки обозначает корпус TO-220 на 1,5 Ампер.

Скачать даташиты:

1. полный ;

Характеристики

Даже при наличии интегрированных систем защиты не следует эксплуатировать на пределе возможностей. Если выйдет из строя, неизвестно сколько Вольт будет на выходе, можно будет спалить дорогостоящую нагрузку.

Приведу основные электрические характеристики из LM317 datasheet на русском. Не все знают технические термины на английском.

В даташите указана огромная сфера применения, проще написать где она не используется.

Аналоги

Микросхем которые имеют практически такой же функционал много, отечественных и зарубежных. Добавлю в список более мощные аналоги, чтобы избежать включения нескольких параллельно. Самый известный LM317 аналог, это отечественная КР142ЕН12.

1. LM117 LM217 – расширенный диапазон рабочих температур от -55° до +150°;
2. LM338, LM138, LM350 — аналоги на 5А, 5А и 3А соответственно;
3. LM317HV, LM117HV — напряжение на выходе до 60V, если вам не достаточно стандартных 40V.

Полные аналоги:

• GL317;
• SG317;
• UPC317;
• ECG1900.

Типовые схемы включения

Регулятор 1,25 — 20 Вольт с регулируемым током

Калькуляторы

Для максимального облегчения расчётов на основе LM317T разработано множество программ LM317 калькуляторов и онлайн калькуляторов. Указав исходные параметры сразу можно просчитать несколько вариантов и увидеть характеристики требуемых радиодеталей.

Программа для расчета источников напряжения и тока с учётом LM317 характеристик LM317T . Расчёт схем включения мощных преобразователей с использованием транзисторов, TL431, M5237. Так же ИМС 7805, 7809, 7812.

Схемы включения

Стабилизатор LM317 зарекомендовал себя универсальной микросхемой способной стабилизировать напряжение и Амперы. За десятки лет разработаны сотни схем включения LM317T различного применения. Основное назначение, это стабилизатор напряжения в блоках питания. Для увеличения силы количества Ампер на выходе есть несколько вариантов:

1. подключение параллельно;
2. установка на выходе силовых транзисторов, получим до 20А;
3. замена на мощные аналоги LM338 до 5A или LM350 до 3А.

Для построения двухполярного блока питания применяются стабилизаторы отрицательного напряжение LM337.

Считаю, что параллельное подключение не самый лучший вариант из-за разницы в характеристиках стабилизаторов. Невозможно настроить несколько штук точно на одинаковые параметры, чтобы распределить нагрузку равномерно. Благодаря разбросу, на один нагрузка всегда будет больше чем на другие. Вероятность выхода из строя нагруженного элемента выше, если он сгорит, то резко возрастёт нагрузка на другие, которые могут не выдержать её.

Чтобы не подключать параллельно, лучше использовать для силовой части DC-DC преобразователя напряжения транзисторы на выходе. Они рассчитаны на большой ток и отвод тепла у них лучше из-за больших размеров.

Современные импульсные микросхемы уступают по популярности, её простоту трудно превзойти. Стабилизатор тока на lm317 для светодиодов прост в настройке и расчётах, в настоящее время до сих пор применяется на небольших производствах электронных блоков.

Двухполярный БП LM317 и LM337, для получения положительного и отрицательного напряжения.

Радиоконструкторы

Для начинающих радиолюбителей могу порекомендовать радиоконструкторы от китайцев на Aliexpress. Такой конструктор оптимальный способ собрать устройство по схеме включения, не надо изготавливать плату и подбирать детали. Любой конструктор можно доработать по своему усмотрению, главное чтобы плата была. Стоимость конструктора от 100 руб с доставкой, готовый модуль в сборе от 50 руб.

Datasheet, даташит

Микросхема очень популярная, выпускает множеством производителей, включая китайских. Мои коллегам попадались ЛМ317 с плохими параметрами, которые не тянут заявленный ток. Покупали у китайцев, которые любят всё подделывать и копировать, при этом ухудшая характеристики.

В радиолюбительской практике широкое применение находят микросхемы регулируемых стабилизаторов LM317 и LM337 . Свою популярность они заслужили благодаря низкой стоимости, доступности, удобного для монтажа исполнению, хорошим параметрам. При минимальном наборе дополнительных деталей эти микросхемы позволяют построить стабилизированный блок питания с регулируемым выходным напряжением от 1,2 до 37 В при максимальном токе нагрузки до 1,5А.

Но! Часто бывает, при неграмотном или неумелом подходе радиолюбителям не удаётся добиться качественной работы микросхем, получить заявленные производителем параметры. Некоторые умудряются вогнать микросхемы в генерацию.

Как получить от этих микросхем максимум и избежать типовых ошибок?

Об этом по-порядку:

Микросхема LM317 является регулируемым стабилизатором ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО напряжения, а микросхема LM337 - регулируемым стабилизатором ОТРИЦАТЕЛЬНОГО напряжения.

Обращаю особое внимание, что цоколёвки у этих микросхем различные !

Увеличение по клику

Выходное напряжение схемы зависит от номинала резистора R1 и рассчитывается по формуле:

Uвых=1,25*(1+R1/R2)+Iadj*R1

где Iadj ток управляющего вывода. По даташиту составляет 100мкА, как показывает практика реальное значение 500 мкА.

Для микросхемы LM337 нужно изменить полярность выпрямителя, конденсаторов и выходного разъёма.

Но скудное даташитовское описание не раскрывает всех тонкостей применения данных микросхем.

Итак, что нужно знать радиолюбителю, чтобы получить от этих микросхем МАКСИМУМ!
1. Чтобы получить максимальное подавление пульсаций входного напряжения необходимо:

• Увеличить (в разумных пределах, но минимум до 1000 мкФ) емкость входного конденсатора C1. Максимально подавив пульсации на входе, мы получим минимум пульсаций на выходе.
• Зашунтировать управляющий вывод микросхемы конденсатором на 10мкФ. Это увеличивает подавление пульсаций на 15-20дБ. Установка емкости больше указанного значения ощутимого эффекта не даёт.

Схема примет вид:

2. При выходном напряжении больше 25В в целях защиты микросхемы, для быстрого и безопасного разряда конденсаторов необходимо подключить защитные диоды:

Важно: для микросхем LM337 полярность включения диодов следует поменять!

3. Для защиты от высокочастотных помех электролитические конденсаторы в схеме необходимо зашунтировать плёночными конденсаторами небольшой ёмкости.

Получаем итоговый вариант схемы:

Увеличение по клику

4. Если посмотреть внутреннюю структуру микросхем, можно увидеть, что внутри в некоторых узлах применены стабилитроны на 6,3В. Так что нормальная работа микросхемы возможна при входном напряжении не ниже 8В !

Хотя в даташите и написано, что разница между входным и выходным напряжениями должна составлять минимум 2,5-3 В, как происходит стабилизация при входном напряжении менее 8В, остаётся только догадываться.

5. Особое внимание следует уделить монтажу микросхемы. Ниже приведена схема с учётом разводки проводников:

Увеличение по клику

Пояснения к схеме:

1. длинна проводников (проводов) от входного конденсатора C1 до входа микросхемы (А-В) не должна превышать 5-7 см . Если по каким-то причинам конденсатор удалён от платы стабилизатора, в непосредственной близости от микросхемы рекомендуется установить конденсатор на 100 мкФ.
2. для снижения влияния выходного тока на выходное напряжение (повышение стабильности по току) резистор R2 (точка D) необходимо подсоединять непосредственно к выходному выводу микросхемы или отдельной дорожкой /проводником (участок C-D). Подсоединение резистора R2 (точка D) к нагрузке (точка Е) снижает стабильность выходного напряжения.
3. проводники до выходного конденсатора (С-E) также не следует делать слишком длинными. Если нагрузка удалена от стабилизатора, то на стороне нагрузки необходимо подключить байпасный конденсатор (электролит на 100-200 мкФ).
4. так же с целью снижения влияния тока нагрузки на стабильность выходного напряжения «земляной» (общий) провод необходимо развести «звездой» от общего вывода входного конденсатора (точка F).

Удачного творчества!

14 комментариев к “Регулируемые стабилизаторы LM317 и LM337. Особенности применения”

1. Главный редактор:
   Август 19, 2012

   Отечественные аналоги микросхем:

   LM317 — 142ЕН12

   LM337 — 142ЕН18

   Микросхема 142ЕН12 выпускалась с разными вариантами цоколёвки, так что будьте внимательны при их использовании!

   В связи с широкой доступностью и низкой стоимостью оригинальных микросхем

   лучше не тратить время, деньги и нервы.

   Используйте LM317 и LM337.

2. Сергей Храбан:
   Март 9, 2017

   Здравствуйте, уважаемый Главный Редактор! Я у Вас зарегистрирован и мне тоже очень хочется прочесть всю статью, изучить Ваши рекомендации по применению LM317. Но, к сожалению, что-то не могу просмотреть всю статью. Что мне необходимо сделать? Порадуйте меня, пожалуйста, полной статьей.

   С уважением Сергей Храбан

3. Главный редактор:
   Март 10, 2017

   Теперь радует?

4. Сергей Храбан:
   Март 13, 2017

   Я Вам очень благодарен, спасибо большое! Всех благ!

5. Oleg:
   Июль 21, 2017

   Уважаемый главный редактор! Собрал двух полярник на lm317 и lm337. Все прекрасно работает за исключением разности напряжений в плечах. Разница не велика, но осадок имеется. Не могли бы Вы подсказать, как добиться равных напряжений, а главное причина подобного перекоса в чем. Заранее благодарен Вам за ответ. С пожеланием творческих успехов Олег.

6. Главный редактор:
   Июль 21, 2017

   Уважаемый Олег, разница напряжений в плечах обусловлена:

   2. отклонение значений задающих резисторов. Следует помнить, что резисторы имеют допуски 1%, 5%, 10% и даже 20%. То есть, если на резисторе написано 2кОм, его реально сопротивление может быть в районе 1800—2200 Ом (при допуске 10%)

   Даже если Вы поставите многооборотные резисторы в цепи управления и с их помощью точно выставите необходимые значения, то... при изменении температуры окружающей среды напряжения всё равно уплывут. Так как резисторы не факт что прогреются (остынут) одинаково или изменяться на одинаковую величину.

   Решить Вашу проблему можно, используя схемы с операционными усилителями, которые отслеживают сигнал ошибки (разницу выходных напряжений) и производят необходимую корректировку.

   Рассмотрение таких схем выходит за рамки данной статьи. Гугл в помощь.

7. Oleg:
   Июль 27, 2017

   Уважаемый редактор!Благодарю Вас за подробный ответ, который вызвал уточнения- насколько критично для унч, предварительных каскадов, питание с разностью в плечах в 0,5- 1 вольт? С уважением Олег

8. Главный редактор:
   Июль 27, 2017

   Разность напряжений в плечах чревата в первую очередь несимметричным ограничением сигнала (на больших уровнях) и появлением на выходе постоянной составляющей и др.

   Если тракт не имеет разделительных конденсаторов, то даже незначительное постоянное напряжение, появившееся на выходе первых каскадов, будет многократно усилено последующими каскадами и на выходе станет существенной величиной.

   Для усилителей мощности с питанием (обычно) 33-55В разница напряжений в плечах может быть 0,5-1В, для предварительных усилителей лучше уложиться в 0,2В.

9. Oleg:
   Август 7, 2017

   Уважаемый редактор! Благодарю вас за подробные, обстоятельные ответы. И, если позволите, еще вопрос: Без нагрузки разность напряжений в плечах составляет 0,02- 0,06 вольт. При подключении нагрузки положительное плечо +12 вольт, отрицательное -10,5 вольт. С чем связан такой перекос? Можно ли подстроить равенство выходных напряжений не на холостом ходу, а под нагрузкой. С уважением Олег

10. Главный редактор:
    Август 7, 2017

    Если делать всё правильно, то стабилизаторы надо настраивать под нагрузкой. МИНИМАЛЬНЫЙ ток нагрузки указан в даташите. Хотя, как показывает практика, получается и на холостом ходу.

    А вот то, что отрицательное плечо проседает аж на 2В, это неправильно. Нагрузка одинаковая?

    Тут либо ошибки в монтаже, либо левая (китайская) микросхема, либо что-то ещё. Ни один доктор не будет ставить диагноз по телефону или переписке. Я тоже на расстоянии лечить не умею!

    А Вы обратили внимание что у LM317 и LM337 разное расположение выводов! Может в этом проблема?

11. Oleg:
    Август 8, 2017

    Благодарю Вас за ответ и терпение. Я не прошу детального ответа. Речь идет о возможных причинах, не более. Стабилизаторы нужно настраивать под нагрузкой: то есть, условно, я подключаю к стабилизатору схему, которая будет от него запитываться и выставляю в плечах равенство напряжений. Я правильно понимаю процесс настройки стабилизатора? С уважением Олег

12. Главный редактор:
    Август 8, 2017

    Олег, не очень! Так можно схему спалить. На выход стабилизатора нужно прицепить резисторы (нужной мощности и номинала), настроить выходные напряжения и лишь после этого подключать питаемую схему.

    По даташиту у LM317 минимальный выходной ток 10мА. Тогда при выходном напряжении 12В на выход надо повесить резистор на 1кОм и отрегулировать напряжение. На входе стабилизатора при этом должно быть минимум 15В!

    Кстати, как запитаны стабилизаторы? От одного трансформатора/обмотки или разных? При подключении нагрузки минус проседает на 2В -а как дела на входе этого плеча?

13. Oleg:
    Август 10, 2017

    Доброго здоровья, уважаемый редактор! Транс мотал сам, одновременно две обмотки двумя проводами. На выходе на обоих обмотках по 15,2 вольта. На конденсаторах фильтра по 19,8 вольт. Сегодня, завтра проведу эксперимент и отпишусь.

    Кстати у меня был казус. Собрал стабилизатор на 7812 и 7912, умощнил их транзисторами tip35 и tip36. В результате до 10 вольт регулировка напряжения в обоих плечах шла плавно, равенство напряжений было идеальным. Но выше...это было что- то. Напряжение регулировалось скачками. Причем поднимаясь в одном плече, во втором шло вниз. Причина оказалась в tip36, которые заказывал в Китае. Заменил транзистор на другой, стабилизатор стал идеально работать. Я часто покупаю детали в Китае и пришел к такому выводу: Покупать можно, но нужно выбирать поставщиков, которые продают радиодетали, изготовленные на заводах, а не в цехах какого- нибудь не понятного ИП. Выходит чуть дороже, но и качество соответствующее. С уважением Олег.

14. Oleg:
    Август 22, 2017

    Доброго вечера, уважаемый редактор! Только сегодня появилось время. Транс со средней точкой, напряжение на обмотках 17,7 вольт. На выход стабилизатора повесил резисторы по 1 ком 2 ватта. Напряжение в обоих плечах выставил 12,54 вольта. Отключил резисторы, напряжение осталось прежним- 12,54 вольта. Подключил нагрузку (10 штук ne5532)стабилизатор работает прекрасно.

    Благодарю Вас за консультации. С уважением Олег.

Добавить комментарий

Спамеры, не тратьте своё время - все комментарии модерируются!!!
All comments are moderated!

Вы должны , чтобы оставить комментарий.

Регулируемый стабилизатор напряжения LM317 выпускается в монолитных корпусах TO-220, TO-220FP, TO-3, D 2 PAK. Микросхема рассчитана на выходной ток 1.5 А, с регулируемым выходным напряжением в диапазоне от 1.2 до 37 В. Номинальное выходное напряжение выбирается с помощью резистивного делителя.

Основные характеристики LM317

• Максимальное входное напряжение 40V
• Диапазон выходного напряжения 1.2 to 37V
• Выходной ток 1.5 А
• Нестабильность по нагрузке 0.1%
• Ограничение тока
• Тепловое отключение
• Температура эксплуатации 0 to 125 o C
• Температура хранения -65 to 150 o C

Аналог LM317

Отечественным аналогом LM317 является микросхема KP142EH12A.

Конфигурация выводов

Схема регулируемого блока питания на LM317 будет выглядеть так:

Мощность трансформатора 40-50 Вт, напряжение вторичной обмотки 20-25 вольт. Диодный мост 2-3 A, конденсаторы на 50 вольт. C4 – танталовый, если такого нет, можно использовать электролит на 25 мкФ. Переменный резистор R2 позволяет регулировать выходное напряжение от 1,3 вольта, верхний предел выходного напряжения будет зависеть от напряжения вторичной обмотки трансформатора. На входе стабилизатора LM317 должно быть не больше 40 вольт, максимальное напряжение на выходе будет на 3 вольта меньше чем на входе. Диоды VD1 и VD2 служат для защиты LM317 в некоторых ситуациях.

Если требуется блок питания с фиксированным напряжением, то переменный резистор R2 нужно заменить на постоянный, номинал которого можно посчитать с помощью калькулятора LM317 или по формуле из datasheet LM317.

На микросхеме LM317 можно собрать стабилизатор тока, номинал и мощность резистора R1 считается с помощью калькулятора LM317. Эту схему используют в качестве источника питания для мощных светодиодов.

Зарядное устройство на LM317 (схема из datasheet)

Данная схема зарядного устройства предназначена для 6 вольтовых аккумуляторов, но подбором R2 можно выставить нужное выходное напряжение для других аккумуляторов. При номинале R3 равном 1 Om ограничение зарядного тока будет на уровне 0,6 A.