A la hora de desarrollar circuitos eléctricos, a menudo se hace necesario el uso de estabilizadores de tensión de baja o media potencia (hasta 1,5 A) o fuentes de tensión de referencia. Es conveniente si dicho nodo está disponible en un diseño integrado, en forma de un solo microcircuito. Una gama de 9 clasificaciones de voltaje de CC que van desde 5 V a 24 V cierran los reguladores de la serie 78XX. Trabajo de nicho LM317: los voltajes son más altos (hasta 37 V) y por debajo (hasta 1,2 V) de este rango, valores de tensión intermedios, estabilizadores regulables.
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¿Qué es el chip LM317?
El microcircuito es un regulador de voltaje lineal, cuyo valor de salida puede establecerse dentro de ciertos límites o ajustarse rápidamente. Disponible en varias opciones de alojamiento con tres cables.El rango de voltaje de salida para todas las opciones es el mismo y la corriente máxima puede variar.
| Designacion | Corriente máxima, A | Cuadro |
|---|---|---|
| LM317T | 1,5 | TO-220 |
| LM317LZ | 0,1 | TO-92 |
| LM317P | 1,5 | ISOWAT-220 |
| LM317D2T | 1,5 | D2PAK |
| LM317K | 0,1 | TO-3 |
| LM317LD | 1,5 | SO-8 |
Características clave del regulador de voltaje lineal LM317
Las hojas de datos del estabilizador LM317 contienen información técnica completa, que se puede encontrar estudiando la especificación. A continuación se muestran los parámetros, cuyo incumplimiento es el más crítico y, si se usa incorrectamente, el microcircuito puede fallar. En primer lugar, esta es la corriente máxima de funcionamiento. Se da en el apartado anterior para diferentes tipos de ejecución. Debe agregarse que para obtener la corriente más alta de 1,5 A, el microcircuito debe instalarse en un disipador de calor.
El voltaje máximo en la salida del regulador, construido sobre la base del LM317, no puede ser superior a 40 V. Si esto no es suficiente, debe elegir un estabilizador análogo de alto voltaje.
El voltaje de salida mínimo es de 1,25 V. Con este diseño de circuito, puede obtener menos, pero la protección contra sobrecarga funcionará. Esta no es la mejor opción: dicha protección debería funcionar contra el exceso de corriente de salida, como funciona en otros estabilizadores integrados. Por lo tanto, en la práctica, es imposible obtener un regulador que funcione desde cero cuando se aplica una polarización negativa al pin de ajuste.
El valor mínimo del voltaje de entrada no se indica en la hoja de datos, pero se puede determinar a partir de las siguientes consideraciones:
- voltaje de salida mínimo - 1.25 V;
- la caída de voltaje mínima para Uout = 37 V es igual a tres voltios, es lógico suponer que para la salida mínima no debe ser menor;
En base a estas dos premisas, se deben aplicar al menos 3,5 V a la entrada para obtener el valor mínimo de salida. Además, para un funcionamiento estable, la corriente a través del divisor debe ser de al menos 5 mA, de modo que la corriente parásita de la salida ADJ no introduzca un cambio de voltaje significativo (en la práctica, puede alcanzar hasta 0,5 mA).
Esto se aplica a la información de las hojas de datos clásicas de fabricantes conocidos (Texas Instruments, etc.). En las hojas de datos de la nueva muestra de empresas del sudeste asiático (Tiger Electronics, etc.), este parámetro se indica, pero de forma implícita, como la diferencia entre el voltaje de entrada y el de salida. Debe ser de al menos 3 voltios para todos los voltajes, lo que no contradice el razonamiento anterior.
El voltaje de entrada máximo no debe exceder el voltaje de salida diseñado en más de 40 V. Esto también debe tenerse en cuenta al desarrollar circuitos.
¡Importante! Puede guiarse por los parámetros declarados si el microcircuito es lanzado por algún fabricante conocido. Los productos de firmas desconocidas suelen tener características inferiores
Propósito de las conclusiones y principio de funcionamiento
Se mencionó que el LM317 pertenece a la clase de estabilizadores lineales. Esto quiere decir que la estabilización de la tensión de salida se realiza por la redistribución de energía entre la carga y el elemento regulador.
Transistor y composición de carga divisor de voltaje de entrada. Si el voltaje establecido en la carga disminuye (debido a un cambio en la corriente, etc.), el transistor se abre ligeramente. Si aumenta, se cierra, el factor de división cambia y el voltaje en la carga se mantiene estable. Las desventajas de tal esquema son conocidas:
- es necesario que el voltaje de entrada exceda el de salida;
- se disipa una gran potencia en el transistor de regulación;
- La eficiencia, incluso teóricamente, no puede exceder la relación Uout / Uin.
Pero hay serias ventajas (en relación con los circuitos de pulso):
- chip relativamente simple y económico;
- requiere una tubería externa mínima;
- y la principal ventaja es que el voltaje de salida está libre de componentes parásitos de alta frecuencia (la interferencia de la fuente de alimentación es mínima).
Esquema estándar para encender un microcircuito:
- el voltaje de entrada se aplica al pin de entrada;
- a salida Salida - salida;
- on Ajust: el voltaje de referencia del que depende la salida.
Las resistencias R1 y R2 establecen el voltaje de salida. Se calcula mediante la fórmula:
Uout=1.25⋅ (1+R2/R1) + Iadj⋅R2.
Iadj es la corriente parásita del pin de sintonización, según el fabricante, puede estar dentro de los 5 µA. La práctica demuestra que puede alcanzar valores de un orden de magnitud o dos superiores.
El condensador C1 puede tener una capacidad de cientos a varios miles de microfaradios. En la mayoría de los casos, es el condensador de salida del rectificador. Debe conectarse al microcircuito con conductores de no más de 7 cm Si esta condición no se puede cumplir para el condensador rectificador, entonces se debe conectar una capacitancia adicional de aproximadamente 100 microfaradios en las inmediaciones del terminal de entrada. El capacitor C3 no debería tener una capacitancia de más de 100-200 microfaradios por dos razones:
- para evitar la transición del estabilizador al modo de auto-oscilación;
- para eliminar la corriente de irrupción para cargar cuando se aplica energía.
En el segundo caso, la protección de sobrecarga puede funcionar.
No olvide que cuando la corriente fluye a través resistencias, se calientan (esto también es posible cuando la temperatura ambiente aumenta).Las resistencias R1 y R2 cambian y no hay garantía de que cambien proporcionalmente. Por lo tanto, el voltaje en la salida con calentamiento o enfriamiento puede cambiar. Si esto es crítico, se pueden usar resistencias con un coeficiente de resistencia de temperatura normalizado. Se pueden distinguir por la presencia de seis rayas en el cuerpo. Pero esos artículos son más caros y es más difícil comprarlos. Otra opción es usar un diodo zener para un voltaje adecuado en lugar de R2.
¿Cuáles son los análogos?
Hay microcircuitos similares desarrollados en otras empresas en otros países. Los análogos completos son:
- GL317;
- SG317;
- UPC317;
- ECG1900.
También se producen estabilizadores con mayores características eléctricas. Se puede dar más corriente:
- LM338 - 5A;
- LM138 - 5A
- LM350 - 3 A.
Si se requiere una fuente de voltaje ajustable con un límite superior de 60 V, se deben usar estabilizadores LM317HV, LM117HV. Índice HV significa Alto Voltaje - alto voltaje.
De los microcircuitos domésticos, el KR142EN12 es un análogo completo, pero se produce solo en el paquete TO-220. Esto debe tenerse en cuenta al diseñar placas de circuito impreso.
Ejemplos de circuitos de conmutación para el estabilizador LM317
Los esquemas típicos para encender el microcircuito se dan en la hoja de datos. Una aplicación típica es un estabilizador de voltaje fijo, discutido anteriormente.
Si instala una resistencia variable en lugar de R2, el voltaje de salida del regulador se puede ajustar rápidamente. Hay que tener en cuenta que el potenciómetro será un punto débil del circuito. Incluso con resistencias variables de buena calidad, el punto de contacto del motor con la capa conductora tendrá cierta inestabilidad de conexión. En la práctica, esto dará como resultado una inestabilidad adicional del voltaje de salida.
Para protección, el fabricante recomienda habilitar dos diodo D1 y D2.El primer diodo debe proteger contra una situación en la que el voltaje de salida sea más alto que el de entrada. En la práctica, esta situación es extremadamente rara y solo puede ocurrir si hay otras fuentes de voltaje del lado de salida. El fabricante señala que este diodo también protege contra el evento de un cortocircuito en la entrada: el capacitor C1 en este caso creará una corriente de descarga de polaridad opuesta, lo que provocará la falla del microcircuito. Pero dentro del microcircuito, paralelo a este diodo, hay una cadena de diodos zener y resistencias, que funcionarán igual. Por lo tanto, la necesidad de instalar este diodo es dudosa. Y D2 en tal situación protegerá la entrada del estabilizador de la corriente del condensador C2.
Si paralelo a R2 poner transistor, entonces se puede controlar el funcionamiento del estabilizador. Cuando se aplica voltaje a la base del transistor, se abre y deriva R2. El voltaje de salida disminuye a 1,25 V. Aquí es necesario asegurarse de que la diferencia entre el voltaje de entrada y salida no supere los 40 V.
El efecto perjudicial del contacto del potenciómetro en la estabilidad del voltaje de salida se puede reducir conectando un capacitor en paralelo con la resistencia variable. En este caso, el diodo protector D1 no interferirá.
Si la corriente de salida del estabilizador no es suficiente, se puede aumentar con un transistor externo.
Puede obtener un estabilizador de corriente de un regulador de voltaje al encender el LM317 de acuerdo con este esquema. La corriente de salida se calcula mediante la fórmula I=1.25⋅R1. Tal inclusión a menudo se usa como controlador para LED: el LED se enciende como una carga.
Finalmente, una inclusión inusual de un estabilizador lineal: se creó un circuito sobre su base fuente de alimentación conmutada. La retroalimentación positiva para la ocurrencia de oscilaciones establece el circuito C3R6.
El chip LM317 tiene un número significativo de debilidades. Pero el arte de crear circuitos es utilizar las ventajas del estabilizador para evitar las desventajas. Se revelan todos los inconvenientes del microcircuito, se dan consejos sobre cómo neutralizarlos. Por lo tanto, el LM317 es popular entre los creadores de equipos de radioaficionados y profesionales.
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