Регулируемый блок питания lm317 на мощном транзисторе

Содержание
  1. Простой регулируемый блок питания 0,8-34 В, до 10 А на LM317 с транзистором, схема, пояснение работы.
  2. LM317 регулируемый стабилизатор напряжения и тока. Характеристики, онлайн калькулятор, datasheet
  3. Отличительные особенности LM317t
  4. Цоколевка LM317
  5. Блок-схема LM317
  6. Характеристики LM317t
  7. Аналог LM317
  8. Схема подключения LM317 – стабилизатор напряжения
  9. Онлайн калькулятор LM317 — расчет напряжения
  10. Схема подключения LM317 – стабилизатор тока
  11. Онлайн калькулятор LM317 — расчет тока
  12. Типовая схема включения LM317t
  13. Примеры применения стабилизатора LM317
  14. Регулируемый блок питания на lm317
  15. Источник питания на 5 Вольт с электронным включением
  16. Блока питания на 15 вольт с плавным пуском
  17. Схема регулятора переменного напряжения
  18. Схема зарядного устройства на 6 В с ограничением по току
  19. Схема параллельного подключения нескольких LM317 с током 4 А
  20. Схема сильноточного регулятора LM317 с внешним транзистором
  21. Datasheet LM317 на русском

Простой регулируемый блок питания 0,8-34 В, до 10 А на LM317 с транзистором, схема, пояснение работы.

В этой статье предлагаю разобрать весьма неплохой регулируемый трансформаторный блок питания, линейный стабилизатор которого собран на базе микросхемы LM317. Данный блок питания, при использовании именно таких электронных компонентов, что нарисованы на схеме, способен обеспечить максимальное выходное напряжение до 34.5 вольт. Это напряжение ограничено самой микросхемой линейного стабилизатора напряжения, а именно максимальное выходное напряжение на LM137 это 36 вольт, ну и минус около 0,6-1.5 вольта, которые осядут на база-эмиттерном переходе транзистора. Максимальный ток у блока питания может быть до 10 ампер, но при определенных условиях, о которых будет сказано ниже в этой статье. Коэффициент пульсаций у этого БП равен где-то 0,1%.

Перечень электронных компонентов, что используются в этой схеме:

Tr1 — трансформатор на 26 вольт и выходной ток до 10 ампер (280 Вт и более)
VD1 — диоды или мост на ток более 10 А и обратное напряжение более 40 В
D1 — микросхема линейного стабилизатора типа LM317, LM338, LM350
VT1 — биполярный транзистор типа КТ819, КТ829 и аналогичные
R1 — 5 кОм
R2, R3 — 240 Ом
R4 — 3-10 кОм
R * — от 1 кОм до 5 кОм подбирается под нужное выходное напряжение
C1 — 5000-10000 мкф и напряжение больше рабочего напряжения
C2 — 10 мкф
C3 — 470 мкф

Сразу стоит заметить для новичков, что это блок питания с линейным стабилизатором напряжения. То есть, при регулировке выходного напряжения все лишнее напряжение просто преобразуется в тепло. Оно оседает на регулируемых силовых компонентах, а именно на микросхеме стабилизатора D1 и силовом биполярном транзисторе VT1. И именно транзистор берет на себя всю лишнюю электрическую энергию и преобразует его просто в тепло, через собственный нагрев корпуса. А это значит, что чем больше тока будет потреблять нагрузка и чем меньше напряжения мы установим на выходе данного блока питания, тем меньше КПД будет этого блока питания. При минимальном напряжении на выходе и максимальном токе этот блок питания становится больше похож на электрический обогреватель. Причем в этом режиме он менее всего экономичен. К сожалению это проблема абсолютно всех линейных стабилизаторов.

Но эту проблему в значительной степени можно исправить если использовать трансформатор с несколькими выходными обмотками. То есть, мы от вторичной обмотки делаем выводы с шагом допустим 5 вольт. Находим подходящий переключатель, который нам будет подключать нужный вывод вторичной обмотки с наиболее подходящим напряжением, что мы будем использовать в конкретном случае, для конкретной нагрузки. Такой вариант переключения напряжений, что далее подается на схему стабилизатора напряжения, делает схему блока питания гораздо экономичнее, значительно повышая ее общий коэффициент полезного действия.

Теперь что касается самих рабочих компонентов этой схемы. Чтобы на выходе получить максимальное напряжение до 34.5 вольт и силу тока до 10 ампер понадобится силовой трансформатор мощностью не менее 280 Вт. Почему именно такая минимальная мощность должна быть у трансформатора. Дело в том, что максимальное входное напряжение для микросхемы D1 (LM317) 37 вольт. Но стоит учесть, что это амплитудное значение напряжения, которое будет у нас на выходе диодного моста при наличии сглаживающего конденсатора C1. Как известно, напряжение на выходе трансформатора имеет действующее значение, которое в 1,41 раза меньше амплитудного. То есть, мы 37 вольт делим на 1,41 и получаем около 26 вольт действующего напряжение, которое должна обеспечить нам вторичная обмотка имеющегося трансформатора. Следовательно, 26 вольт умножаем на 10 ампер и получаем мощность 260 Вт, ну и добавим небольшой запас по мощности с учетом различных потерь. И в итоге нам и нужен трансформатор с мощностью не менее 280 Вт. Ну, и как я ранее заметил, хорошо, чтобы он имел отводы от вторичной обмотки с шагом примерно 3-5 вольт, для повышения КПД этой схемы блока питания. Трансформатор лучше использовать тороидальный, он более эффективный, чем другие типы.

Вам понравится:  Схема подключения задних фонарей шевроле лачетти

Поскольку мы будем работать с током до 10 ампер, то диодный пост также нужен с прямым током не менее 10 А, а лучше брать с запасом где-то 15-20 А. В схеме сглаживающий конденсатор C1 имеет емкость 5000 мкф, хотя лучше все же поставить микрофарад так на 10 000, сглаживание импульсов будет только лучше. Его напряжение должно быть более 35 вольт.

В схеме использована микросхема типа LM317, максимальный ток которой равен 1,5 ампер (если это оригинал, а не Китайская копия). Если у вас есть аналогичные микросхемы стабилизаторов напряжения типа LM338, LM350, рассчитанные на больший ток, то можно в схему поставить и их. Поскольку LM317 может выдержать ток всего лишь до 1,5 А, а мы планируем работать с током до 10 А, то в схему добавлен усилитель тока в виде биполярного транзистора КТ819 или КТ829 (составной). Чтобы убрать дополнительные пульсации напряжения, возникающие на выходе транзистора, в схеме предусмотрена отрицательная обратная связь в виде резистора R3. Именно этот резистор дает сигнал микросхеме, которая делает работу транзистора более стабильной. Резисторы R1 и R2 нужны для нормальной работы самой микросхемы линейного стабилизатора LM317. Напряжение на выходе задается сопротивлением R1. Резистор R4 служит небольшой нагрузкой на выходе блока питания, и также он способствует разряду выходного конденсатора после выключения схемы.

На схеме параллельно резистору R1 можно увидеть еще один резистор, отмеченный звездочкой. Он нужен, чтобы убрать с регулирующего напряжения резистора R1 так называемую мертвую зону. То есть, при работе с более низкими напряжениями (если вы сделаете блок питания на другое, более низкое напряжение) сопротивления резистора в 5 кОм будет много, и на нем появляется участок, при котором напряжение никак не меняется на выходе блока питания. Следовательно, поставив параллельно регулируемому резистору еще одни резистор с подходящим сопротивлением мы уменьшаем его величину и убираем эту самую мертвую зону.

В целом схема полностью рабочая и вполне способна выдавать ток до 10 ампер при условии, что вы будете использовать трансформатор, у которого будут дополнительные отводы на вторичной обмотке. Это нужно, чтобы уменьшить выделение тепла на биполярном транзисторе до минимума. Если же вы попытаетесь делать регулировку выходного напряжения только за счет транзистора, то даже его максимального рабочего тока не хватит, чтобы нормально рассеять все тепло, что на нем оседает. В этом случае он просто у вас сгорит. Чтобы облегчить нормальную работу биполярного транзистора параллельно ему можно поставить еще несколько штук таких же транзисторов, что распределит выделяемое тепло уже по нескольким элементам. Ну, и обязательно, как микросхема стабилизатора LM317, так и транзистор КТ819 должны быть установлены на радиатор с подходящими размерами. Включать схему без охлаждающего радиатора не рекомендуется, поскольку силовые элементы очень быстро выйдут из строя из-за перегрева.

Вам понравится:  Размер розетки для холодильника

Если собрать эту схему с учетом всех замечаний и рекомендаций, что были в этой статье, то данный лабораторный блок питания с регулировкой выходного напряжения будет работать вполне хорошо и надежно. Эта схема уже мной собиралась и ее работа была полностью проверена.

НИЖЕ ВИДЕО ПО ЭТОЙ ТЕМЕ

Как сделать простой трансформаторный блок питания с регулировкой выходного напряжения от 0,8 до 36 вольт (ток до 10 А) на LM317

Источник

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

LM317 — популярный регулируемый положительный линейный стабилизатор напряжения. Он был разработан Бобом Добкиным в 1976 году, когда он работал в National Semiconductor.

LM317t способен обеспечить плавную регулировку выходного напряжения от 1,2 В до 37 В с током нагрузки до 1,5 А. Также данный стабилизатор может работать в качестве стабилизатора тока. Далее в статье приведем примеры подключения LM317.

Отличительные особенности LM317t

  • 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%.

Цоколевка LM317

Как и большинство стабилизаторов напряжения, микросхема LM317 имеет три вывода:

  1. Adj — управляющий вывод.
  2. Vout — выход.
  3. Vin — вход.

Ниже представлена распиновка LM317 в наиболее распространенных корпусах:

Блок-схема LM317

Здесь представлена внутренняя схема LM317:

Характеристики LM317t

Приведем основные параметры стабилизатора LM317:

  • Входное напряжение, max: 40 В.
  • Выходное напряжение, min: 1,25 В.
  • Опорное напряжение (Vref): от 0,1 до 1,3 В.
  • Ток нагрузки, max: 1,5 А.
  • Нестабильность выходного напряжения: 0,1 %.
  • Ток Adj: 50…100 мА.
  • Корпус: TO-220, TO-92, TO-3, D2PAK.

Подробные параметры смотрите в datasheet на русском языке, который можно скачать в конце статьи.

Аналог LM317

Ниже представлен полный список зарубежных и отечественных аналогов стабилизатора LM317:

  • отечественный аналог LM317: 142ЕН12,1157ЕН1.
  • зарубежный аналог LM317: GL317, SG31, SG317, UPC317, ECG1900, SG317T, LM317K, SG317K, UA317KC, UC317K, LM317LD, KA317LZ, LM317LZ, LM31MDT, KA317M, ECG956, KA317M, SG317P, SG317T, SP900, UA317UC, UC317T, UPC317H.

Схема подключения LM317 – стабилизатор напряжения

Как было сказано выше, LM317 может обеспечить любое напряжение на выходе в диапазоне от 1,2 до 37 В. Для того чтобы получить необходимое выходное напряжение, нам необходимо подключить всего два резистора, образующие делитель напряжения.

В зависимости от сопротивления этих резисторов можно получить разное выходное напряжение. Ниже приведена типовая схема подключения LM317 в качестве стабилизатора напряжения, взятая из datasheet:

Формула расчета выходного напряжения следующая:

VO = VREF * (1 + R2/R1)

  • VO — выходное напряжение.
  • VREF — опорное напряжение по datasheet (1,25 В).
  • R2 и R1 — резисторы делителя напряжения.

Сопротивление резисторов для разных напряжений:

  • 3 вольта — R1 (240 Ом) и R2(336 Ом).
  • 3,3 вольта — R1 (240 Ом) и R2(394 Ом).
  • 5 вольт — R1 (240 Ом) и R2(720 Ом).
  • 9 вольт — R1 (240 Ом) и R2(1488 Ом).
  • 12 вольт — R1 (240 Ом) и R2(2064 Ом).
  • 24 вольта — R1 (240 Ом) и R2(4368 Ом).

Онлайн калькулятор LM317 — расчет напряжения

Для облегчения вычислений ниже представлен онлайн калькулятор для расчета сопротивления резисторов стабилизатора LM317. В данном калькуляторе предусмотрено два варианта расчета:

  • Первый вариант: зная необходимое выходное напряжение и сопротивление резистора R1 можно рассчитать сопротивление резистора R2.
  • Второй вариант: зная сопротивления обоих резисторов R1 и R2 можно рассчитать выходное напряжение.
Вам понравится:  Схема подключения розетки для рено дастер

Схема подключения LM317 – стабилизатор тока

LM317 может работать и в качестве стабилизатора тока. Стабилизатор тока, как правило, используют для питания светодиодов. Все что нужно для стабилизации тока — это LM317 и один постоянный резистор.

Ниже приведена типовая схема подключения LM317 в качестве стабилизатора тока, взятая из datasheet:

Формула расчета тока стабилизации следующая:

IO = VREF /R1

  • IO — выходной ток.
  • VREF — опорное напряжение по datasheet (1,25 В).
  • R1 — сопротивление резистора.

Онлайн калькулятор LM317 — расчет тока

Для облегчения вычисления ниже представлен онлайн калькулятор для расчета тока стабилизатора LM317:

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 (103,4 KiB, скачано: 52 925)

Типовая схема включения LM317t

примечание к схеме

  • Резисторы R1 и R2 необходимы для установки выходного напряжения.
  • Конденсатор Cadj рекомендуется для подавления пульсаций. Предотвращает усиление пульсаций при увеличении выходного напряжения.
  • Конденсатор C1 рекомендуется если LM317 не находится в непосредственной близости возле конденсаторов фильтра источника питания. Керамический или танталовый конденсатор емкостью 0,1 мкФ или 1 мкФ будет достаточным.
  • Конденсатор Co улучшает переходную характеристику, но не влияет на стабильность.
  • Рекомендуется использовать защитный диод VD2, если используется Cadj.
  • Рекомендуется использовать защитный диод VD1, если используется Cо.

Примеры применения стабилизатора LM317

Далее приведем несколько схем включения LM317, которые могут пригодиться в повседневной жизни радиолюбителя.

Регулируемый блок питания на lm317

Эта схема линейного блока питания с регулировкой от 1,5 В до 30 В. Напряжение со вторичной обмотки трансформатора сначала выпрямляется диодным мостом, далее поступает на вход стабилизатора LM317.

Изменяя сопротивление переменного резистора R1 производиться регулировка выходного напряжения. Конденсаторы в данной схеме являются фильтрующими.

Источник питания на 5 Вольт с электронным включением

Блока питания на 15 вольт с плавным пуском

Ниже приведена схема блока питания на 15 вольт с плавным запуском. Конденсатор C2 в сочетании с транзистором VT1 обеспечивает плавную подачу питания.

В начале конденсатор не заряжен, поэтому начальное выходное напряжение будет равно:

Vвых = V C1 + V BE + 1,25 В = 0 В + 0,65 В + 1,25 В = 1,9 В.

По мере увеличения напряжения на конденсаторе Vвых возрастает с той же скоростью. Когда выходное напряжение достигает значения, определяемого резисторами R1 и R2, транзистор VT1 отключается. Конечно же выходное напряжение можно установить любое, подобрав соответствующее сопротивление резистора R1.

Схема регулятора переменного напряжения

Два стабилизатора LM317 могут регулировать как положительные, так и отрицательные полупериоды синусоидального входного напряжения:

Схема зарядного устройства на 6 В с ограничением по току

По мере увеличения зарядного тока напряжение на резисторе R3 увеличивается до тех пор, пока транзистор VT1 не начнет потреблять ток от регулировочного вывода ADJ стабилизатора LM317.

Напряжение на выводе ADJ падает, и, следовательно, выходное напряжение уменьшается до тех пор, пока транзистор VT1 не перестанет проводить ток.

Схема параллельного подключения нескольких LM317 с током 4 А

Данная схема параллельного соединения LM317 обеспечивает выходной ток на уровне 4 А, имея при этом возможность регулировать выходное напряжение с помощью переменного резистора R8 (1,5 кОм на схеме).

Схема сильноточного регулятора LM317 с внешним транзистором

Транзистор VT1 (TIP73) в верхней части схемы обеспечивает более высокие токи на выходе стабилизатора, чем это может обеспечить LM317. При этом схема сохраняет выходное напряжение на уровне, которое определяется резисторным делителем R5 и R3.

Datasheet LM317 на русском

Скачать datasheet LM317 на русском языке (739,5 KiB, скачано: 34 197)

Источник

Поделиться с друзьями
Радиолюбительские схемы
Adblock
detector