Линейный стабилизатор напряжения – Линейный стабилизатор напряжения или тока LM317

Содержание

Линейный стабилизатор напряжения с регулировкой на LM317 и PNP транзисторе

Всем привет!
В данной статье я расскажу об ещё одном линейном стабилизаторе напряжения, который собрал относительно недавно. Построен он на популярной микросхеме LM317 и биполярном PNP транзисторе. Готовый модуль выглядит следующим образом:

Видео по теме:

В прошлой статье я рассказал о похожем линейном стабилизаторе напряжения на TL431 и NPN транзисторах.

Данная схема в отличие от вышеупомянутой содержит немного меньше деталей, и способна выдерживать более высокие токи, благодаря более мощному транзистору.

Основные характеристики:
• Входное напряжение до 30В (в моем варианте т.к. конденсатор на входе на 35В)
• Выходное напряжение 3-25В (зависит от тока, чем больше ток, тем меньше максимальное выходное напряжение)

• Ток до 9А (с транзистором TIP36C при входном напряжении 18В и выходном 12В, а вообще зависит от выбранного транзистора и рассеиваемой мощности )
• Стабилизация выходного напряжения при изменении входного
• Стабилизация выходного напряжения при изменении тока нагрузки
• Отсутствие защиты от КЗ
• Отсутствие защиты по току

Модуль собран по следующей схеме:

Пояснения по схеме:
Микросхема LM317 куплена на АлиЭкспресс (скорее всего не оригинальная) имеет 3 вывода. Выводы обозначены на схеме и картинке в нижнем правом углу.

Микросхема управляет мощным биполярным PNP транзистором VT1. Я для этой цели использовал TIP36С. Основные характеристики транзистора: напряжение – 100В, ток коллектора – 25А (на самом деле 8-9А, т.к. транзистор не оригинальный и куплен на АлиЭкспресс), статический коэффициент передачи тока от 10.

Очень важно следить за мощностью, которую рассеивает транзистор, чтобы она не превышала 50-55 Ватт (для транзистора в корпусе ТО-247 или похожих по габаритам, а для транзисторов в корпусе ТО-220 – не более 25-30 Ватт) . Рассчитать можно по формуле:

P = (U выход -U вход)*I коллектора

Например входное напряжение - 18 В, мы выставили выходное напряжение - 12 В, ток у нас 9 А:
Р = (18В-12В) *9А = 54 Ватт

Резисторы R1, R2, R3 задают напряжение, которое наша схема будет стабилизировать. Резистор R1 берется стандартно на 240 Ом (мощность любая). Резистор R2 переменный, лучше брать в районе 2-3к Ом. Изначально я поставил на 4,7к Ом, в результате где-то в середине диапазона вращения ручки напряжение достигает максимального значения и дальше не меняется. Я припаял параллельно потенциометру резистор на 3,9к Ом, регулировка стала более плавной и стал использоваться весь диапазон вращения ручки. Резистор R3 дополнительный, служит для того, чтобы немного сдвинуть нижнюю и верхнюю границы диапазона регулировки в сторону увеличения. Общее правило: чем больше суммарное сопротивление резисторов R2 и R3, тем выше выходное напряжение. Это подтверждает формула из Даташита:

Линейный стабилизатор напряжения с регулировкой на LM317 и PNP транзисторе

Резистор R4 служит для небольшого ограничения тока на вход микросхемы LM317. Сопротивление 10 Ом. LM317 максимально может через себя пропустить около 1А ( до 1,5А, если оригинальная). На первый взгляд мощность резистора R4 должна быть:

P= I^2*R = 1*1*10 = 10 Ватт

Но т.к. ток проходит ещё и через базу транзистора VT1, в обход резистора, можно взять резистор R4 и на 5Ватт.

Указанные выше компоненты составляют ядро схемы, всё остальное - дополнительные элементы для улучшения стабильности и обеспечения некоторых защит.

Конденсатор C2 (керамический 1-10 мкФ) – припаивается параллельно переменному резистору и улучшает стабильность регулировки.Чтобы при разряде конденсатора C2 защитить микросхему LM317 ставится диод D2. Они вместе с диодом D1 защищают микросхему и транзистор от обратного тока. Диод D3 служит для защиты схемы от ЭДС самоиндукции при питании электродвигателей. Конденсаторы C4 (электролитический 35В 470-1000 мкФ) и C5 (керамический 1-10 мкФ) образуют входной фильтр, а конденсаторы C1 (электролитический 35В 1000-3300 мкФ) и C3 (керамический 1-10 мкФ) образуют выходной фильтр. Резистор R5 на 10к Ом (мощность любая) создает небольшую нагрузку для стабильности работы схемы на холостом ходу и помогает быстрее разрядить конденсаторы в случае отключения питания схемы.

Процесс сборки:
Сначала всё собрал навесным монтажом и протестировал.

Линейный стабилизатор напряжения с регулировкой на LM317 и PNP транзисторе
Далее спаял схему на макетной плате в виде модуля.
Линейный стабилизатор напряжения с регулировкой на LM317 и PNP транзисторе
Линейный стабилизатор напряжения с регулировкой на LM317 и PNP транзисторе
Добавил небольшой радиатор.
Линейный стабилизатор напряжения с регулировкой на LM317 и PNP транзисторе
С таким радиатором схема может долго работать только на небольших токах. Для того, чтобы схема работала долго на полную мощность нужен более массивный радиатор.
Линейный стабилизатор напряжения с регулировкой на LM317 и PNP транзисторе
LM317 и транзистор можно крепить на радиатор без изолирующих прокладок, т.к. по схеме эти выводы (выход LM317 и коллектор транзистора) соединены.

Протестировал готовый модуль и проверил характеристики.

Линейный стабилизатор напряжения с регулировкой на LM317 и PNP транзисторе
В целом схема мне понравилась: довольно простая и ток можно получить приличный. Не хватает только защит от КЗ и по току. Ну и кончено КПД не высокий и тепла выделяет не мало. Но это особенность всех подобных линейных схем, которая лично меня не очень беспокоит.

Всем спасибо за внимание! Надеюсь, статья была для Вас полезной.

Линейный стабилизатор напряжения с регулировкой на LM317 и PNP транзисторе Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

usamodelkina.ru

LM317 регулируемый стабилизатор напряжения и тока. Характеристики, онлайн калькулятор, datasheet

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.

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 здесь.

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:

Регулируемый стабилизатор напряжения на LM317

Схема включения с регулируемым выходным напряжением

lm317 калькулятор

Для упрощения расчета номинала резистора можно использовать несложный калькулятор, который поможет рассчитать необходимые номиналы не только для LM317, но и для L200, стабилитрона TL431, M5237, 78xx.

Скачать datasheet и калькулятор для LM317 (319,9 Kb, скачано: 41 753)

Аналог LM317

К аналогам  стабилизатора LM317 можно отнести следующие стабилизаторы:

  • GL317
  • SG31
  • SG317
  • UC317T
  • ECG1900
  • LM31MDT
  • SP900
  • КР142ЕН12 (отечественный аналог)
  • КР1157ЕН1 (отечественный аналог)

www.joyta.ru

Линейные стабилизаторы LM1117 3.3 в корпусе ТО-220

Создавая различные устройства для дома на всяческих ***дуинах и просто на AVR-контроллерах столкнулся с необходимостью иметь два напряжения питания — 5В и 3.3В.
Многие платы Arduino имеют встроенные преобразователи и ножки, где можно взять оба этих напряжения.

К сожалению, сверхдешевый Arduino Pro Mini не имеет 3.3-выхода.
Недорогое решение — линейный стабилизатор LM1117 от Texas Instruments.

В корпусе SOT223 для SMD монтажа он присутствует на многих платах.
И стоит в таком корпусе чуть дороже 1руб при партии в 100шт

Для монтажа в домашних условиях SOT-233 не всегда удобен.

Есть готовые модули на LM1117 в районе $2

Делая очередной заказ на TAOBAO попались на глаза эти стабилизаторы в корпусе TO-220, с которыми гораздо приятнее иметь дело, если у вас не SMD монтаж.

Итак взял LM1117 3.3 и LM1117 adj (с подстраиваемым напряжением на выходе)

Вышло примерно по $0.25 за корпус, учитывая, что брал заодно к другому товару, а веса в них немого.

Упаковка — пластиковые планки, неподвластные Почте России.

LM1117 adj отложил до лучших времен. Обвязка там сложнее, надобности подстраивать напряжения пока нет — пусть лежат, пока надумаю на них стабилизатор тока сделать.

Самодельный модуль-стабилизатор выглядит так:

Кондер на входе ставить не стал, так как в выходном каскаде 5В БП он есть. (По крайней мере, должен быть)

Включаем — то что доктор прописал:

Что за обзор без тестирования? Как раз пришли пара ампер/вольтметров с EBAY
Они имеют немного дурацкое включение — шунт там разрывает "-", а не "+". Поэтому схемы с общей землей не получается.
Подключение такое:

Собираем схему. Вход берем с переделанного компьютерного БП, у которого на 12В стоит импульсник на LM2596, позволяющий регулировать напряжение на выходе.

Нагрузкой служит мощный нихромовый переменный резистор.

Прогоняем LM1117 на разных входных напряжениях, устаналивая резистором разный выходной ток.

Напряжение на выходе стабильное в пределах 0.1В. Как и предполагалось, мощность, рассеиваемая на стабилизаторе строго линейна.

Далее проверим «порог срабатывания» стабилизатора:

Стабилизация начинается при 4.4В без нагрузки и 4.6В с нагрузкой, то есть при разнице ~1.3В между входом и выходом

Погоняем стабилизатор на температуру.


При входном напряжении 5В можно использовать без радиатора практически при максимальном токе. Если напряжение выше, либо ток ограничить, либо радиатор ставить. Нагрел его до 120С — работоспособность сохранилась.

Вывод:

Линейные стабилизаторы LM1117 3.3 купленные на TAOBAO соответствуют даташиту и вполне годны для применения в домашних конструкциях

Если освоена SMD пайка, гораздо дешевле брать в корпусе SOT-223

При большой разнице входного и выходного напряжения рекомендуется использовать только на маленьких тока. С большими токами лучше использовать импульсные стабилизаторы.

Успешно использовал данную микросхему в табло погодной станции

Почитать об этом проекте можно в моем блоге

mysku.ru

Линейный стабилизатор напряжения LM7805. Самодельный блок питания на базе этого модуля

Покупал по акции колонки на JD — тут мой обзор на них — mysku.ru/blog/jd/36666.html Переделал усилитель на колонках на копеечный D-class модуль на PAM8403. Колонки играть стали громче, появился типа бас. Доволен. Но появилась одна проблема — если подавать питание на колонки от обычной (импульсной) зарядки на 5В шли большие искажения по питанию. На маленькой громкости еще слушать можно было, на большой невозможно. Решил спаять блок питания с линейной стабилизацией.


Схема такого БП простая:

Первый порыв — купить все детали в местной «Электронике» и быстренько спаять на макетке схему БП. Подсчитал только цену деталей стабилизатора — получилось около 700 р. Жаба придушала. Посмотрим готовые варианты на али и ебее. Тут все шоколадно. Есть копеечные конструкторы (самому на печатную плату паять), есть готовые модули по 110 р. Купил в итоге на ебее — там дешевле было. Дошло недели за три. Стабилизатор болтался на радиаторе — привинтил его покрепче.

Остальные детали — трансформатор, предохранитель, корпус, кнопку включения, ножки под корпус, usb-разъем в «Электронике». Ушло на все про все 500 р.

Характеристики модуля и стабилизатора LM7805:

1. Board size. 57mm*23mm

2. Input voltage input voltage polarity, AC and DC can, range. 7.5-20V

3. The output voltage 5V

4. The maximum output current. 1.2A

5. Provided fixed bolt hole, convenient installation

Как видно, на модуль можно подавать напряжение от 7.5V до 20V. На выходе — 5V.

Стабилизатор внутри устроен достаточно сложно:

Трансформатор купил такой ТП112 (7,2 Вт) 2*12В хх —
electronica.bashel.ru/?item=98-84-00

Кнопку включения на 220 В взял такую — достаточно большая.

Кнопка с фиксацией и подсветкой. Как подключить подсветку при нажатии — не понял (может подскажите, кто знает?). Сделал без подсветки.

Собрал стенд для тестирования:

Колонки играют без искажений на максимальной громкости. В БП ничего не греется сильно. Цель достигнута:

Попробовал зарядить телефон — ток 0.5А

При резисторе на 1 А — все совсем печально:

Вывод — данный БП как зарядник использовать не получиться. Видимо трансформатор нужно ставить мощнее.

Собрал все в корпус:



Дырочку сверху сделал для того, чтобы было видно светодиод — индикатор на модуле для индикации работы. С обратной стороны дырочку заклеил прозрачной пленкой.

Спасибо за внимание.

mysku.ru

LDO линейный стабилизатор напряжения с низким падением

Аббревиатура LDO применительно к стабилизаторам или регуляторам напряжения расшифровывается как: “low drop out” или по-русски низкое падение на выходе. И это означает что чтобы получить требуемое напряжение на выходе стабилизатора входное напряжение должно не превышать выходное. Например в широко распространенном LDO стабилизаторе LM1117 для нормального функционирования стабилизатора достаточно падения в 1,2В.

Что позволяет сделать применение стабилизаторов с низким падением напряжения?
Например:

  • максимально снизить нижнюю границу диапазона работы устройства при питании от аккумуляторных батарей,
  • увеличить КПД блока питания в составе которого он трудиться,
  • обойтись без громоздких индуктивностей при фильтрации пульсаций напряжения (активный фильтр).

Как я уже писал, LM1117 считается стабилизатором с низким падением напряжения, с величиной этого самого падения в 1,2В. Я подумал, зачем такое относительно большое напряжение терять, ведь это удвоенное напряжение на p-n переходе транзистора из кремния? Почему бы не использовать полевой транзистор: в открытом состоянии канал полевого транзистора представляем собой лишь небольшое активное сопротивление.
Погуглив я нашел схемы где регулирование осуществляется полевым транзистором с n-каналом включенным в положительный провод питания. Вот только эти схемы требовали дополнительного источника питания, для управления затвором. Чтобы открыть полевой транзистор, на его затвор нужно было приложить напряжение на несколько Вольт выше напряжения на истоке, а значит и на выходе.
А вот почему бы не использовать p-канальный транзистор, он открывается отрицательным напряжением, которое у нас уже есть. И я нарисовал схему LDO использующую регулируемый стабилитрон TL431:

Эту схему я пока не собирал, возможно потребуются дополнительные RC-цепочки для предотвращения самовозбуждения схемы. Все таки TL431 склонна к самовозбуждению.

До применения полевого транзистора у меня были мысли использования биполярного p-n-p транзистора в качестве регулятора, в таком случае минимальное падение на стабилизаторе составило бы 0,6 В, что конечно поменьше чем 1,2 В.

Вот пара схем с биполярным транзистором.

Ещё я нагуглил на англоязычном форуме схему p-n-p транзистором, ту схему даже смоделировали и анализ частотной характеристики показал устойчивость схемы.
Если силовой биполярный транзистор заменить на полевой, то получим такую схему:

  • R1 — 68 кОм;
  • R2 — 10 кОм;
  • R3 — 1 кОм;
  • R4,R5 — 4,7 кОм;
  • R6 — 10 кОм;
  • VD1 — BZX84C6V2L;
  • VT1 — AO3401;
  • VT2,VT3 — 2N5550;

При указанных в перечне значениях VD1, R5, R6 напряжение на выходе стабилизатора составит 6 В.

hardelectronics.ru

Линейный регулятор напряжения [Амперка / Вики]

Для подключения модулей к платформе нужно стабильное напряжение 5 или 3,3 вольта, но в большинстве случаев напряжение оказывается выше. Для того, чтобы всё работало правильно, напряжение нужно понизить и стабилизировать.

Линейный регулятор напряжения поможет получить нужные 3,3 В для питания управляющих платформ и модулей, а лишнюю мощность рассеять в виде тепла.

Видеообзор

Общие сведения

В современной электротехнике успешно уживаются два принципа преобразования напряжения для электрических потребителей:

Они имеют принципиальные отличия в своей конструкции и работают по разным технологиям.

Линейные регуляторы напряжения

Линейный регулятор применяется, когда нужно преобразовать небольшие мощности или минимизировать помехи. Например, запитать одноплатный компьютер или 3,3-вольтовые датчики. Преимущество линейного регулятора в простоте, отсутствии помех и минимальной обвязке. Но на больших мощностях его КПД падает.

Рассмотрим принцип работы линейного преобразователя — подключим к нему микросхему LM7805.

Линейный стабилизатор работает как умный делитель напряжения. На вход делителя подаётся входное напряжение, а выходное снимается с одного из плеч делителя.

Одно из плеч постоянно корректирует сопротивление и тем самым гасит лишнее напряжение.

Импульсный DC-DC преобразователь

У импульсного стабилизатора выше КПД, поскольку регулирующий элемент работает в ключевом режиме. Но из-за чувствительного перепада тока и напряжения такие преобразователи дают импульсные помехи в выходном напряжении.

Чтобы лучше понять принцип работы импульсного преобразователя, сравним его с водопроводным краном. У преобразователя так же, как и у крана, есть три вывода. По одному вода поступает в кран, по другому — вытекает. Третий вывод — это вентиль, который управляет потоком воды. Когда вентиль открыт, вода протекает через кран, когда закрыт — вода не течёт. По такому же принципу работает преобразователь: ток течёт, когда транзистор открыт, и не течёт, когда транзистор закрыт. Такой режим работы называют ключевым.

В состав импульсного регулятора напряжения входят пять основных элементов:

  • источник питания;

  • ключевой коммутирующий элемент;

  • индуктивный накопитель энергии: катушка индуктивности или дроссель;

  • блокировочный диод;

  • фильтрующий конденсатор фильтра.

В зависимости от величины выходного напряжения по отношению ко входному различают три типа преобразователей: понижающий, повышающий и понижающе-повышающий. Самые распространённые первые два, рассмотрим их подробнее.

Понижающий преобразователя уменьшает входное напряжение.

При открытом ключе S1 диод VD1 закрыт, энергия от источника питания накапливается в индуктивном накопителе энергии L1. При закрытом ключе запасённая энергия передается в сопротивление нагрузки RH индуктивным накопителем через диод. Конденсатор С1 сглаживает пульсации напряжения.

Повышающий преобразователя увеличивает входное напряжение.

При открытом ключе S1 ток от источника питания протекает через катушку индуктивности L1, в которой запасается энергия. Цепь нагрузки отключена от источника питания, ключа и накопителя энергии.

Напряжение на сопротивлении нагрузки RH поддерживается благодаря запасённой энергии на конденсаторе фильтра C1. При размыкании ключа S1 накопленная энергия на катушке суммируется с напряжением питания и передается в нагрузку через открытый диод VD1. Полученное таким способом выходное напряжение превышает напряжение питания.

Примеры работы

Линейный регулятор преобразует входное повышенное напряжение в диапазоне от 4,3 до 20 вольт в стабильные 3,3 вольта.

Подключение миникомпьютеров

Линейный регулятор поможет запитать одноплатник внешним источником напряжения. В качестве примера подключим Onion Omega2 от импульсного источника с выходным напряжением 12 вольт.

Подключение модулей

Стабилизатор также возьмёт на свои плечи питание для 3,3 вольтовых модулей, например Wi-Fi ESP8266 или модуль беспроводной связи nRF24L01+.

На контактных колодках Arduino расположен пин 3V3. Многие ошибочно запитывают от этого пина модули с 3,3 вольтовой логикой. Этого делать категорически нельзя. На большинстве плат Arduino стоит слабенький регулятор напряжения с током всего на 50 мА. Такой силы хватит только на парочку светодиодов.

В качестве примера подключим Wi-Fi модуль ESP8266 через линейный регулятор напряжения к Arduino Uno.

Подключение к WiFi Slot

Линейный регулятор благодаря форм-фактору Troyka-модулей как родной встанет на платформу WiFi Slot и расширит диапазон питания платформы до 20 вольт.

  • Джампер объединения выходного питания с линией V установлен. В итоге выходное питание поступает на линию V платформы WiFi Slot.

  • Джампер объединения входного питания с линией V2 не установлен.

Элементы платы

Линейный регулятор напряжения

Сердце модуля линейный стабилизатор MC33269. Регулятор принимает на входное напряжение и преобразует его значение в 3,3 вольта. Остальная мощность рассеивается в виде тепла. В качестве охлаждения — выступает плата модуля.

Входное и выходное напряжение

На модуле выведен двойной клеммник для подключения входного питания и нагрузки:

  • контакт (Vin) — пин входного напряжения. Подключите к плюсовому контакту источника питания. Диапазон входного напряжения от 4,4 до 20 вольт.

  • двойной контакт (GND) — общая земля. Подключите к минусовому контакту источника питания и земле нагрузки.

  • контакт (Vout) — пин выходного напряжения со значением 3,3 вольта. Подключите к питанию нагрузки.

Джамперы выбора питания

Модуль с регулятором питания позволяет дублировать входное и выходное напряжение на Troyka-контактах путём установкой джаммеров:

  • Vin=V2 — на линии V2 будет присутствовать входное напряжение с клеммника Vin.

  • Vout=V — на линии V будет выходное напряжение регулятора с клеммника Vout.

Установка джампера будет полезна при подключении модуля через макетную плату или Troyka Slot Shield.

Troyka-контакты

На модуле выведено две пары Troyka-контактов.

Нижняя группа

  • Питание (V) — выходное напряжение с линейного регулятора напряжения. При установленном джаммпере Vout=V.

  • Земля (G) — общая земля.

Верхняя группа

Принципиальная и монтажная схемы

Характеристики

  • Чип: MC33269

  • Входное напряжение: 4,4—20 В

  • Выходное напряжение: 3,3 В

  • Максимальный выходной ток: 800 мA

  • Габариты: 25,4×25,4 мм

Ресурсы

wiki.amperka.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о