Схема регулятора напряжения на стабилизаторе lm317

Стабилизированный регулируемый блок питания с защитой от перегрузок

Множество радиолюбительских блоков питания (БП) выполнено на микросхемах КР142ЕН12, КР142ЕН22А, КР142ЕН24 и т.п. Нижний предел регулировки этих микросхем составляет 1,2…1,3 В, но иногда необходимо напряжение 0,5…1 В. Автор предлагает несколько технических решений БП на базе данных микросхем.

Интегральная микросхема (ИМС) КР142ЕН12А (рис.1) представляет собой регулируемый стабилизатор напряжения компенсационного типа в корпусе КТ-28-2, который позволяет питать устройства током до 1,5 А в диапазоне напряжений 1,2…37 В. Этот интегральный стабилизатор имеет термостабильную защиту по току и защиту выхода от короткого замыкания.

Рис.1. ИМС КР142ЕН12А

На основе ИМС КР142ЕН12А можно построить регулируемый блок питания, схема которого (без трансформатора и диодного моста) показана на рис.2. Выпрямленное входное напряжение подается с диодного моста на конденсатор С1. Транзистор VT2 и микросхема DA1 должны располагаться на радиаторе. Теплоотводящий фланец DA1 электрически соединен с выводом 2, поэтому если DA1 и транзистор VD2 расположены на одном радиаторе, то их нужно изолировать друг от друга. В авторском варианте DA1 установлена на отдельном небольшом радиаторе, который гальванически не связан с радиатором и транзистором VT2.

Комплектующие и схема

Деталей нужно совсем немного:

2 резистора: постоянный, номиналом 200 Ом 2 Вт (лучше мощнее) и переменный настроечный 6,8 кОм 0,5 Вт;
2 конденсатора, напряжение в соответствии с требованиями, ёмкость – 1000…2200 мкФ и 100…470 мкФ;
диодный мост или диоды, рассчитанные на напряжение от 100В и ток не менее 3..5 А;
вольтметр и амперметр (диапазон измерений, соответственно, 0…30 В и 0…2 А) – сойдут аналоговые и цифровые, на ваш вкус.
трансформатор с подходящими характеристиками – на выходе не более 25…26 В и ток не менее 1 А – по мощности лучше подобрать с хорошим запасом, чтобы не возникла перегрузка.
радиатор с винтовым креплением и термопаста.
корпус будущего блока питания, в который влезут все детали, и, что важно, с хорошей вентиляцией.
опционально: винтовые зажимы, ручки регулировки, «крокодилы» для выводов, ну и прочая мелочёвка – тумблеры, индикаторы работы, предохранители, которые уберегут блок питания от серьёзных поломок и сделают работу с ним более удобной.

На всякий случай отдельно разъясним, почему напряжение трансформатора не более 25 В. При выпрямлении с использованием фильтрующего конденсатора напряжение на выходе повышается на корень из двух, то есть примерно в 1,44 раза. Таким образом, имея на выходе обмоток 25 В переменного тока, после диодного моста и сглаживающего конденсатора напряжение составит около 35–36 В постоянного тока, что довольно близко к пределу микросхемы. Помните об этом, когда будете выбирать конденсаторы и трансформатор!

Как видите, работы очень мало – распайка деталей может выполняться даже навесным монтажом, без ущерба качеству, при условии аккуратного изолирования всех контактов и живучести блока питания.

После сборки не торопитесь подключать к блоку нагрузку – сначала проверьте напряжение питания на выходе диодного моста, а потом запустите блок на холостом ходу и пальцем проверьте температуру стабилизатора – он должен быть прохладным. После подключите питание от блока к какой-нибудь нагрузке и проверьте показания напряжения на выходе – они не должны меняться.

Использование ИМС LM317 в качестве регулируемого стабилизатора напряжения от 0 до 3 В

Схемы Питание · Силовая электроника

13-10-2015

Fairchild » LM317

Журнал РАДИОЛОЦМАН, январь 2015

Vladimir Rentyuk

EDN

Большинству разработчиков известно, что недорогой трехвыводной регулируемый стабилизатор напряжения, такой, например, как LM317, выпускаемый Fairchild Semiconductor, они могут использовать, как правило, только в диапазоне напряжений от 36 В до 3 В.

Без специальных решений сделать минимальное выходное напряжение такой ИМС менее 1.25 В невозможно. Это связано с тем, что напряжение внутреннего опорного источника таких стабилизаторов равно именно 1.

25 В, и без дополнительного потенциального смещения их выходное напряжение не может быть меньше этой величины .

Одним из способов решения этой проблемы является смещение потенциала вывода установки выходного напряжения (обозначаемого в спецификациях как Adj или VADJ) с помощью дополнительного источника опорного напряжения на основе двух диодов .

Рисунок 1.

Схема недорогого простого регулируемого стабилизатора напряженияс диапазоном от 0 до 3 В.

Хотя для диапазона выходных напряжений от 1.2 до 15 В или для стабилизаторов более высокого напряжения такой подход вполне приемлем, для получения сверхнизких напряжений, как фиксированных, так и регулируемых, он не подходит. Используемые в два диода 1N4001 не обеспечивают необходимое смещение потенциала в 1.

2 В и, к тому же, вносят дополнительную температурную нестабильность порядка 2.5 мВ/К . Таким образом, при изменении окружающей температуры в диапазоне 20 °С (это типичная ситуации для помещения), дополнительный температурный дрейф выходного напряжения составит примерно 100 мВ. А это более 6% для выходного напряжения 1.

5 В, и уже 10% для напряжения 1 В.

Проблему можно решить, например, с помощью ИМС источников опорного напряжения, таких как LM185 компании Fairchild или AD589 от Analog Devices.

Однако, помимо того, что эти устройства дороги, они требуют не только дополнительной регулировки нуля, но еще и согласования. Это связано с разбросом опорных напряжений, которые могут лежать в диапазоне от 1.215 В до 1.255 В для LM185 и от 1.2 В до 1.

Важно

25 В для AD589. Заметим, что опорное напряжение ИМС LM317 может находиться в пределах от 1.2 В до 1.3 В.

На Рисунке 1 представлен вариант недорогого регулируемого стабилизатора напряжения с диапазоном выходных напряжений от 0 до 3 В. Необходимый потенциал смещения формируется при помощи простого термостабильного источника постоянного тока . Вычислить этот ток можно при помощи следующего выражения:

где:

VF – прямое падение напряжения на светодиоде D1, равное примерно 2 В;VEBO – напряжение эмиттер-база транзистора Q1, приблизительно равное 0.68 В.

Используя эти значения, ток можно считать приблизительно равным

Этот источник постоянного тока и создает на резисторе R3 нужное нам напряжение смещения равное, примерно, –1.25 В. Установка нуля выполняется подстроечным резистором R6, который управляет током источника.

Резистор R5 защищает транзистор Q1. Светодиод D1 можно использовать в качестве индикатора включения. Выходное напряжение устанавливается потенциометром R2.

Рассчитать выходное напряжение можно с помощью следующего выражения:

где:

VREF – опорное напряжение IC1,VR3 – заданное компенсирующее напряжение на резисторе R3.

Вы должны установить это напряжение равным опорному напряжению ИМС для его компенсации. В этом случае

С резистором R2, настроенным на сопротивление 1.2 кОм, эта схема нашла применение в качестве эквивалента типичной щелочной батареи с выходным напряжением 1.56 В и использовалась в исследовательских работах в ряде проектов.

Ссылки

1. «LM317 3-Terminal Positive Adjustable Regulator,» Fairchild Semiconductor Corp, June 2005.
2. «LM350 3-Terminal 3A Positive Adjustable Voltage Regulator,» Fairchild Semiconductor Corp, 2001.
3. Schenk, C, and Ulrich Tietze, Halbleiter-Schaltungstechik, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2002, ISBN: 3540428496.
4. Rentyuk, Vladimir, «The Simple Temperature-Stabilized Constant-Current Source,» Electronics World, November 2006.

Основа блока питания – трансформатор

Необходимо использование в качестве преобразователя напряжения понижающий трансформатор. Его можно взять от практически любой бытовой техники – магнитофонов, телевизоров и пр. Также можно использовать трансформаторы марки ТВК-110, которые устанавливались в блоке кадровой развертки черно-белых телевизоров. Правда, у них выходное напряжение всего 9 В, а ток довольно маленький. И если необходимо запитывать мощного потребителя, его явно не хватит.

Но если требуется сделать мощный БП, то разумнее использовать силовые трансформаторы. Их мощность должна составлять хотя бы 40 Вт. Чтобы на микросборке LM317T блок питания для ЦАП сделать, вам потребуется выходное напряжение 3,5-5 В. Именно такое значение нужно поддерживать в цепи питания микроконтроллера. Не исключено, что потребуется вторичную обмотку слегка изменить. Первичная при этом не перематывается, только проводится ее изоляция (по необходимости).

Принцип работы

Теперь рассмотрим принцип работы прибора, так как собирая блок питания типа lm317 для получения возможности регулировать показатель напряжения, а также силу тока в сети, необходимо обязательно четко знать и понимать данный аспект. Без этого невозможно правильно собрать прибор, даже если схема будет достаточно простой.

Рабочий БП

Для блока питания типа lm317 характерен следующий принцип работы. Микросхема lm317 занимается регулированием силы тока по выводу и способствует падению напряжения. Падение напряжения происходит на резисторе. Резистор, на котором происходит падение напряжения, обладает значением в 1,25 В.
В результате такая схема позволяет путем изменения номинала резистора производить регулировку напряжения и обеспечивать изменение показателя силы тока.

Микросхема

Помимо этого необходимо помнить, что данная схема сборки блока питания с участием микросхемы lm317 имеет некоторые ограничения. Нижним пределом ограничений является 0,8 Ом, а верхним пределом – 120 Ом. Таким образом, для выбор резистора для того, чтобы эта схема нормально функционировала, нужно руководствоваться формулой 0,8<R1

Онлайн калькулятор lm317, lm350 и lm338

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).

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.

На рисунке 1 приведены две простых схемы стабилизаторов тока. Первая схема имеет стабилизацию тока на уровне одного ампера, а вторая, с дополнительным транзистором – 3 ампера.

И в том и в другом случае все полупроводниковые элементы должны быть установлены на радиаторы с площадью охлаждения соответствующей мощности, выделяемой на этих элементах. Если, например, через стабилизатор с дополнительным транзистором протекает ток величиной три ампера и при этом вольтметр, подключенный к точкам 1 и 2 схемы, показывает падение напряжения четыре вольта, то общая мощность, выделяемая в виде тепла на транзисторе КТ818 и микросхеме LM317, будет равна Р = I •U; P = 3•4 = 12Вт. Площадь радиатора для отведения такой мощности можно определить по диаграмме. Транзистор и микросхему можно установить на один радиатор без прокладок.

Интегральный, регулируемый линейный стабилизатор напряжения LM317 как никогда подходит для проектирования несложных регулируемых источников и блоков питания, для электронной аппаратуры, с различными выходными характеристиками, как с регулируемым выходным напряжением, так и с заданным напряжением и током нагрузки.

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.

Дополнительные возможности

С применением микросборки LM317T схема блока питания становится более функциональной. Конечно, в процессе эксплуатации блока питания, вам потребуется проводить контроль основных параметров. Например, потребляемого тока либо выходного напряжения (особенно это актуально для схемы с регулировкой). Поэтому на лицевой панели нужно смонтировать индикаторы. Кроме того, вам нужно знать, включен ли в сеть блок питания. Обязанность оповещать вас о включении в электросеть лучше возложить на светодиод. Данная конструкция вполне надежная, только питание для него нужно брать с выхода выпрямителя, а не микросборки.

Для контроля тока и напряжения можно использовать стрелочные индикаторы с градуированной шкалой. Но в случае, если хочется сделать блок питания, который не будет уступать лабораторным, можно воспользоваться и ЖК-дисплеями. Правда, для измерения тока и напряжения на LM317T схема блока питания усложняется, так как необходимо использование микроконтроллера и специального драйвера – буферного элемента. Он позволяет подключать к портам ввода-вывода контроллера ЖК-дисплей.

Схемы включения

Безусловно, наипростейшим способом токового ограничения для светодиодных ламп станет последовательное включение добавочного резистора. Но данное средство подходит лишь только для маломощных LED.

Простейший стабилизированный блок питания

Чтобы сделать стабилизатор тока потребуется:

• микросхемка LM317;
• резистор;
• монтажные средства.

Собираем модель по нижеприведенной схеме:

Модуль можно применять в схемах разных зарядных устройств либо регулируемых ИБ.

Блок питания на интегральном стабилизаторе

Этот вариант более практичный. LM317 ограничивает потребляемый ток, который задается резистором R.

Помните, что максимально допустимое значение тока, которое нужно для управления LM317, составляет 1,5 А с хорошим радиатором.

Схема стабилизатора с регулируемым блоком питания

Ниже изображена схема с регулируемым выходным напряжением 1.2–30 В/1,5 А.

Переменный ток преобразуется в постоянный с помощью моста-выпрямителя (BR1). Конденсатор С1 фильтрует пульсирующий ток, С3 улучшает переходную характеристику. Это означает, что стабилизатор напряжения может отлично работать при постоянном токе на низких частотах. Выходное напряжение регулируется ползунком Р1 от 1.2 вольта до 30 В. Выходной ток составляет около 1,5 А.

Подбор резисторов по номиналу для стабилизатора должен осуществляться по точному расчету с допустимым отклонением (небольшим). Однако разрешается произвольное размещение резисторов на монтажном плате, но желательно для лучшей стабильности размещать их подальше от радиатора LM317.

Состав разделов проектной документации РФ

Простая схема регулятора напряжения собранная на микросхеме LM317 с выходом до 37v

Схема регулятора напряжения на стабилизаторе LM317, использующая несколько легко доступных и простых компонентов, разработана и протестирована нами, а теперь в этой статье представляем ее вам для повторения. Переменный источник питания с использованием LM317 является регулятором постоянного напряжения, который принимает нерегулируемое напряжение на входе и обеспечивает строго регулируемое значение на выходе при этом выполняет конфигурацию цепей LM317.

Мы знаем, что LM317 является популярным регулируемым стабилизатором положительного напряжения с возможностью подачи выходного тока 1,5 А на нагрузку в диапазоне от 1,25 В до 37 В на выходе. LM317 имеет только три вывода и выдает регулируемую переменную величину на выходе.

Простая схема регулятора напряжения выполненная на микросхеме LM317 включает в себя ограничитель по току, защиту от тепловой перегрузки и защиту от короткого замыкания. Защита от перегрузки остается работоспособной, даже если терминал ADJUST отключен. Эта микросхема поставляется с разными размерами корпусов, которые зависит от конструкции схемы и тепловых характеристик.

Схема выводов LM317

Принципиальная электрическая схема

Необходимые компоненты

• Понижающий трансформатор 0-9 В 1 А
• Модуль мостового выпрямителя или 1N4007X4
• IC LM317
• Переменный резистор 10 кОм
• Резистор 240 Ом
• Диод 1N4007 = 2
• Конденсатор 47 мкФ, 10 мкФ, 1 мкФ каждый
• Конденсатор 0.1 мкФ = 2

Построение и принцип работы

На представленной здесь схеме регулятора напряжения мы показываем как можно обеспечить регулируемое выходное напряжение от 1,5 до 9 В, вы можете подать желаемое входное напряжение до 37 В. Эта конструкция схемы начинается с понижающего трансформатора и модуля мостового выпрямителя для преобразования источника переменного тока в источник постоянного тока. Затем установленные фильтрующие конденсаторы C1, C2 и C3 устраняют пульсации переменного тока и искажения. Регулятор IC LM317, 1 вывод которого соединен с переменным резистором и выходом через резистор обратной связи R1. На выходе диод D2 обеспечивает защиту от обратного напряжения.

Микросхема LM317 регулирует входное питание постоянного тока от выпрямителя и получает обратную связь от выхода через D1, а регулируемый вывод принимает напряжение и ток обратной связи через переменный резистор и резистор R1. Следовательно, выход на нагрузке является постоянным, а диапазон выходного напряжения может регулироваться с помощью RV1. Используйте радиатор для микросхемы, если вы хотите получить на выходе выше 15 В.

Общая информация

Схемотехника устройства обеспечивает более высокие показатели по нестабильности параметров, в сравнении со стабилизаторами на фиксированное напряжение, и имеет практически все типы защиты, применяемые для интегральных микросхем: ограничение выходного тока, отключение при перегреве и превышении предельных рабочих параметров.

При этом требуется минимальное количество внешних компонентов для LM317, схема использует встроенные средства стабилизации и защиты.

Устройство выпускается в трёх вариантах исполнений –LM117/217/317, отличающихся предельно допустимой рабочей температурой:

• LM117: от -55 до 150 оС;
• LM217: от -25 до 150 оС;
• LM317: от 0 до 125 оС.

Все типы стабилизаторов производятся в стандартных корпусах TO-3, различных модификациях TO-220, для поверхностного монтажа – D2PAK, SO-8. Для устройств малой мощности используется ТО-92.

Цоколёвка для всех трёхвыводных изделий совпадает, что облегчает их замену. В зависимости от применённого корпуса, в маркировку вводятся дополнительные обозначения:

• K – TO-3 (LM317K);
• T – TO-220;
• P – ISOWATT220 (пластмассовый корпус);
• D2T – D2PAK;
• LZ – TO-92;
• LM – SOIC8.

Для LM317 используются все типоразмеры, LM117 выпускается только в корпусе ТО-3, LM217 – в ТО-3, D2PAK и ТО-220. Микросхемы LM317LZ в корпусах ТО-92 отличаются пониженными значениями максимальной мощности и выходного тока, до 100 мА, при аналогичных других свойствах. Иногда производитель использует свою маркировку, например, LM317НV от Texas Instruments – высоковольтные регуляторы в диапазоне 1,2-60 В, при этом цоколёвки корпусов совпадают с изделиями других фирм. В отличие от других микросхем, аббревиатура ЛМ (LM) применяется всеми производителями. Расшифровка других возможных обозначений приводится в техническом описании конкретного прибора.

Дополнительные возможности

С применением микросборки LM317T схема блока питания становится более функциональной. Конечно, в процессе эксплуатации блока питания, вам потребуется проводить контроль основных параметров. Например, потребляемого тока либо выходного напряжения (особенно это актуально для схемы с регулировкой). Поэтому на лицевой панели нужно смонтировать индикаторы. Кроме того, вам нужно знать, включен ли в сеть блок питания. Обязанность оповещать вас о включении в электросеть лучше возложить на светодиод. Данная конструкция вполне надежная, только питание для него нужно брать с выхода выпрямителя, а не микросборки.

Для контроля тока и напряжения можно использовать стрелочные индикаторы с градуированной шкалой. Но в случае, если хочется сделать блок питания, который не будет уступать лабораторным, можно воспользоваться и ЖК-дисплеями. Правда, для измерения тока и напряжения на LM317T схема блока питания усложняется, так как необходимо использование микроконтроллера и специального драйвера – буферного элемента. Он позволяет подключать к портам ввода-вывода контроллера ЖК-дисплей.

Регулируемый стабилизатор тока

Меня как радиолюбителя со стажем 20 лет радует ассортимент продаваемых готовых блоков и модулей. Сейчас  из готовых блоков можно собрать любое устройство за минимальное время.

Цена начинается от 35руб. за DC-DC преобразователь напряжения, драйвер подороже и отличается двумя тремя подстроечными резисторами, вместо одного.

Для более универсального использования лучше подходит регулируемый драйвер. Основное отличие, это установка переменного резистора в цепи, задающей амперы на выходе. Эти характеристики могут быть указаны в типовых схемах включения в спецификациях на микросхему, даташит, datasheet.

Слабые места таких драйверов, это нагрев дросселя и диода Шотки. В зависимости от модели ШИМ контроллера, они выдерживают то 1А до 3А без дополнительного охлаждения микросхемы. Если выше 3А, то требуется охлаждение ШИМ и мощного диода Шотки. Дроссель перематывают более толстым проводом или заменяют на подходящий.

КПД зависит от режима работы, разницы напряжения между входом и выходом. Чем выше коэффициент полезного действия, тем ниже нагрев стабилизатора.

Схемы линейных устройств

Самая простейшая схема стабилизатора – это схема, построенная на основе LM317 для светодиода. Последний являются аналогом стабилитрона с определенным рабочим током, который он может пропускать. Учитывая малую силу тока можно собрать простой аппарат самостоятельно. Наиболее простой драйвер светодиодных ламп и лент собирают именно таким способом.

Микросхема LM317 уже не одно десятилетие является хитом среди начинающих радиолюбителей благодаря своей простоте и надежности. На её основе можно собрать регулируемый блок питания, светодиодный драйвер и другие БП. Для этого потребуется несколько внешних радиодеталей, модуль работает сразу, настройки не требуется.

Интегральный стабилизатор LM317 как никакой другой подходит для создания несложных регулируемых блоков питания, для электронных устройств с разными характеристиками, как с регулируемым выходным напряжением, так и с заданными параметрами нагрузки.

Основное назначение это стабилизация заданных параметров.  Регулировка происходит линейным способом, в отличие от импульсных преобразователей.

Выпускаются LM317 в монолитных корпусах, исполненных в нескольких вариациях. Самая распространённая модель TO-220 с маркировкой LM317Т.

Каждый вывод микросхемы имеет свое предназначение:

• ADJUST. Ввод для регулирования выходного напряжения.
• OUTPUT. Ввод для формирования выходного напряжения.
• INPUT. Ввод для подачи питающего напряжения.

Технические показатели стабилизатора:

• Напряжение на выходе в пределах 1,2–37 В.
• Защита от перегрузки и КЗ.
• Погрешность выходного напряжения 0,1%.
• Схема включения с регулируемым выходным напряжением.

Немного нюансов

LM 317 имеет множество аналогов как хороших, так и не очень – будьте бдительны, выбирая товар на рынке! Если важна точность регулировки, можно изменить номинал настроечного резистора до 2,4 кОм – диапазон выходных напряжений, конечно, уменьшится, зато случайное касание ручки почти не изменит напряжение на выходе – а иногда это очень важно! Поэкспериментируйте с разными номиналами, чтобы сделать свой блок питания удобным. Ещё нужно соблюдать температурный режим – оптимальная температура работы LM 317 составляет 50…70 градусов Цельсия, и чем сильнее греется микросхема, тем хуже точность стабилизации напряжения

Ещё нужно соблюдать температурный режим – оптимальная температура работы LM 317 составляет 50…70 градусов Цельсия, и чем сильнее греется микросхема, тем хуже точность стабилизации напряжения.

Если предполагаются постоянные большие нагрузки, скажем запитывание усилителей мощности или электродвигателей – желательно не только закрепить микросхему на радиаторе, но и увеличить ёмкость сглаживающего конденсатора до 4700 мкФ и выше. При правильно подобранной ёмкости под нагрузкой напряжение не будет проседать.

Когда вы решите обзавестись собственными универсальным источником питания, подумайте, что для вас будет лучше – отдать приличную сумму за готовое решение или же собрать устройство своими руками, используя недорогие комплектующие и потешив собственное самолюбие пусть небольшим, но, все же, достижением.

Стоимость регулируемого блока питания, сделанного своими руками, невелика – от себестоимости самой микросхемы (около 20 рублей) до 700–800 рублей при покупке новых деталей в магазине.

Пример стабилизации напряжения на LM317

Допустим надо подать на микросхему 12 вольт и отрегулировать его до 5. Исходя из формулы, приведенной выше, для того, чтобы LM317 выдал 5 вольт и выступал в роли регулятора напряжения, значение R₂ должно быть 720 Ом.

Соберите указанную выше схему. Затем с помощью мультиметра проверьте выходное напряжение, поместив его щупы на конденсатор емкостью 1 мкФ. Если схема собрана правильно, то на её выходе будет около 5 вольт.

Теперь замените резистор R₂ и установите на его место номинал со значением 1,5 кОм. Теперь на выходе должно быть около 10 В. Это преимущество этих миросхем. Вы можете настроить их на любое напряжение в пределах диапазона, указанного в его характеристиках.

Принцип работы

Соберем простой стабилизатор напряжения используя LM317 согласно схеме.

Подключим на вход V_in источник постоянного питания. Как уже было написано ранее, к этим контактам надо подать входное напряжение, которое микросхема затем понизит в зависимости от нагрузки. Оно должно быть больше, чем на выходе.

Допустим используя эту схему надо получить 5 В нагрузке. Следовательно, на вход V_in надо подать больше чем 5 вольт. Как правило, если микросхема LM317, не является регулятором с малым падением надо, чтобы входное напряжение примерно на 2 вольта было выше выходного. Поскольку мы хотим 5 вольт на выходе, мы подадим к регулятору 7 вольт.

Контакт Adj позволяет отрегулировать напряжение на выходе до уровня, который мы хотим.Рассчитаем, какое значение сопротивления R₂ даст на выходе устройства 5 вольт. Используя формулу для выходного напряжения можно узнать значение сопротивления R₂.

Так как сопротивление R₁ равно 240 Ом, а выходное напряжение равно 5 В, то R₂ согласно формуле будет равно 720 Ом.  Таким образом, при значении R₂ =720 Ом, LM317 будет выдавать 5 В, при подаче на её вход более 5 Вольт.

Драйвер тока

Драйвер тока (LED Driver) поддерживает ток и напряжение в цепи нагрузки в независимости от поданного на него постоянного питания. Известно, что светодиод является полупроводниковым прибором, который следует запитать током, указанным в характеристиках светодиода.

Используя схему стабилизации как показано в DataSheet  можно собрать на LM317 простую схему драйвера тока.

Для ее работы зная потребляемый светодиодом ток, необходимо подобрать сопротивление подстроечного резистора R₁. У маломощных светодиодов ток потребления составляет порядка 20 мА или 0,02 А. Для подбора необходимого сопротивления используют формулу, где I_out это ток на выходе микросхемы, необходимый для питания светодиодов.

Используя формулу, получаем значение номинала резистора с сопротивлением 62.5 Ома. Для избежания перегрева микросхемы подбирают необходимую мощности резистора по формуле.

Собрав схему и подав питание, получают простейший драйвер стабилизации тока для светодиодов.  Светодиод будет включаться, с требуемой яркостью, которая не будет зависеть от поданного постоянного питания на вход микросхемы.

Номинал необходимого резистора R₁, можно подобрать, используя обычный подстроечный проволочный резистор на сопротивление 0.5 кОм. Для этого сначала проверяют его сопротивление между среднем и любым из крайних выводов. С помощью мультиметра, вращая регулирующий стержень,  добиваемся значения сопротивления 500 Ом, чтобы не сжечь подключенный светодиод при включении.

Затем подключают в схему со светодиодом. Чтобывыбрать подходящий номинал резистора, после подачи питания изменяют сопротивление подстроечного резистора до требуемого тока светодиода.

Онлайн-калькулятор

Для расчета параметров радиоэлементов в схемах с LM317 в сети интернет существует множество онлайн-калькуляторов:

• для расчета резистора R2, при известном выходном напряжении и сопротивлении резистора R1;
• для вычисления напряжения на выходе стабилизатора, при известном сопротивлении двух резисторов (R1 и R2);
• для расчета сопротивления и мощности резистора, при известном значении силы тока на выходе микросхемы и др.

Назначение выводов и принцип работы

Упоминалось, что LM317 относится к классу линейных стабилизаторов. Это означает, что стабилизация выходного напряжения осуществляется за счёт перераспределения энергии между нагрузкой и регулирующим элементом.

Транзистор и нагрузка составляют делитель входного напряжения. Если заданное на нагрузке напряжение уменьшается (по причине изменения тока и т.п.), транзистор приоткрывается. Если увеличивается – закрывается, коэффициент деления изменяется и напряжение на нагрузке остается стабильным. Недостатки такой схемы известны:

• необходимо, чтобы входное напряжение превышало выходное;
• на регулирующем транзисторе рассеивается большая мощность;
• КПД даже теоретически не может превышать отношение Uвых/Uвх.

Зато имеются серьезные плюсы (относительно импульсных схем):

• относительно простая и недорогая микросхема;
• требует минимальной внешней обвязки;
• и главное достоинство – выходное напряжение свободно от высокочастотных паразитных составляющих (помехи по питанию минимальны).

Стандартная схема включения микросхемы:

• на вывод Input подается входное напряжение;
• на вывод Output – выходное;
• на Ajust – опорное напряжение, от которого зависит выходное.

Резисторы R1 и R2 задают выходное напряжение. Оно рассчитывается по формуле:

Uвых=1,25⋅ (1+R2/R1) +Iadj⋅R2.

Iadj является паразитным током вывода настройки, по данным изготовителя он может быть в пределах 5 мкА. Практика показывает, что он может достигать значений на порядок-два выше.

Конденсатор С1 может иметь ёмкость от сотен до нескольких тысяч микрофарад. В большинстве случаев им служит выходной конденсатор выпрямителя. Он должен быть подключен к микросхеме проводниками длиной не более 7 см. Если это условие для конденсатора выпрямителя выполнить нельзя, то следует подключить дополнительную ёмкость примерно в 100 мкФ в непосредственной близости от входного вывода. Конденсатор С3 не должен иметь ёмкость более 100-200 мкФ по двум причинам:

• чтобы избежать перехода стабилизатора в режим автоколебаний;
• чтобы устранить бросок тока на заряд при подаче питания.

Во втором случае может сработать защита от перегрузки.

Не стоит забывать, что при протекании тока через резисторы, они нагреваются (это также возможно при повышении температуры окружающей среды). Сопротивление R1 и R2 изменяются, и нет гарантии, что они изменятся пропорционально. Поэтому напряжение на выходе с прогревом или охлаждением может изменяться. Если это критично, можно использовать резисторы с нормированным температурным коэффициентом сопротивления. Их можно отличить по наличию шести полосок на корпусе. Но стоят такие элементы дороже и купить их сложнее. Другой вариант – вместо R2 использовать стабилитрон на подходящее напряжение.