Ограничитель тока стоит последовательно с нагрузкой и в обычной работе почти не мешает ей, а при перегрузке или коротком замыкании держит ток на пороге. Это защита, а не стабилизатор: ток нагрузки задаёт она сама, ограничитель вмешивается только на пороге. Если нужен именно стабильный ток — для светодиодов или зарядки, — подойдёт источник тока.
Три схемы
LM317. Резистор между OUT и ADJ, нагрузка от ADJ (рис. 8-8 даташита TI):
Ниже порога LM317 открыт, но ему нужен запас до 3 В: потеря напряжения в работе ΔU = IR + 3 В. При коротком замыкании на нём (Uпит − UREF) · Iпорог — калькулятор берёт верхнюю границу порога 1,3 В/R. Питания должно хватать на IR + 3 В и саму нагрузку: если ей остаётся меньше 1,2 В, калькулятор предупредит. Порог выше 1,5 А не получится: при разности вход–выход до 15 В LM317 гарантирует только 1,5 А встроенного ограничения, а к 40 В оно падает до 0,15 А — поэтому при КЗ от источника выше 15 В встроенное ограничение может сработать раньше заданного порога.
Два транзистора. Проходной транзистор открыт током базы через резистор от питания; шунт Rш в эмиттерной цепи, к нему подключён переход база–эмиттер второго транзистора. Когда IRш доходит до UBE, второй транзистор открывается и забирает ток базы:
В работе теряется IRш + UCE проходного транзистора. Глубокого насыщения в этой схеме нет: базу питают током Iпорог/βmin, а не принудительным током в десятую часть коллекторного, поэтому VCE(sat) из даташита (у BD139 0,5 В при IB = IC/10) здесь не подходит. Надёжнее взять условие, при котором гарантирован β: у BD139 это 2 В при 0,5 А. Датчиком служит маломощный BC546: VBE от 0,55 до 0,70 В при 2 мА, и порог плавает на ±12 % ещё до учёта температуры. Резистор базы — наш расчёт: ток базы должен открыть проходной транзистор с наименьшим β на верхней границе порога.
Резистор. Ток короткого замыкания U/R, но и в работе резистор забирает IR — годится, когда ток нагрузки много меньше порога.
Нагрев при коротком замыкании
Как в калькуляторе радиатора. Для LM317 в TO-220 onsemi даёт RθJC 5 °C/Вт и RθJA 65 °C/Вт без радиатора; контакт корпус–радиатор на теплопроводящей пасте без изолирующей прокладки — 0,5 °C/Вт (так у TO-220 в даташите Vishay IRLZ44). Изолирующая прокладка добавляет заметно больше — возьмите значение из её даташита. TI рекомендует TJ не выше 125 °C.
Пример
Питание 12 В, порог 0,5 А, рабочий ток 0,3 А, резисторы E24:
| Схема | Резистор | Порог | Теряется в работе | На ключе при КЗ |
|---|---|---|---|---|
| LM317 | 2,7 Ом | 0,46 А (0,44–0,48) | 3,81 В | до 5,18 Вт |
| Два транзистора (BD139 + BC546) | 1,3 Ом | 0,48 А (0,42–0,54) | 2,39 В | до 6,08 Вт |
| Резистор | 24 Ом | 0,5 А | 7,2 В | — |
Мощность при КЗ взята для верхней границы порога. LM317 без радиатора при 5,18 Вт нагрелся бы на 336 °C выше воздуха: нужен радиатор не хуже 13,8 °C/Вт при 25 °C. Резистор базы BD139 при β = 25 — 470 Ом. Транзисторная схема в длительном КЗ греется ещё сильнее; для неё ставят проходной транзистор в TO-220 на радиатор или переходят к схеме с обратным наклоном (foldback), где ток при КЗ меньше порога. Готовая альтернатива — электронный предохранитель с отключением и автоматическим перезапуском.
Частые вопросы
Как сделать ограничитель тока на LM317?
Резистор R ставят между выводами OUT и ADJ, нагрузку — к ADJ (TI SLVS044Z, рис. 8-8). Пока ток меньше порога, LM317 полностью открыт; на пороге он держит 1,25 В на резисторе, поэтому I = 1,25 В / R. Для 0,5 А нужно 2,5 Ом, из ряда E24 берут 2,7 Ом — порог 0,46 А с разбросом 0,44–0,48 А из-за VREF 1,2–1,3 В. Выше 1,5 А LM317 упрётся во встроенное ограничение тока.
Почему ограничитель на LM317 съедает 3–4 вольта?
В обычной работе LM317 стоит в насыщении: ему нужен запас до 3 В между входом и выходом (SLVS044Z, разд. 7.4.2), плюс падение на токовом резисторе I·R. При 0,3 А и 2,7 Ом это 3,8 В. Если такие потери недопустимы, берут схему на двух транзисторах: ей нужно I·R и напряжение на проходном транзисторе. У BD139 коэффициент передачи не меньше 25 гарантирован при VCE = 2 В и 0,5 А, поэтому в расчёте закладывают 2 В: при 0,3 А и шунте 1,3 Ом это 2,4 В вместо 3,8 В.
Как рассчитать ограничитель тока на двух транзисторах?
Датчиком служит переход база–эмиттер второго транзистора на шунте: он открывается, когда падение на шунте доходит до VBE, и отбирает ток базы у проходного транзистора. Поэтому Rш = VBE / Iпорога: при VBE 0,55–0,70 В (BC546) и 0,5 А — 1,3 Ом, порог 0,42–0,54 А. Порог плавает с разбросом и температурой VBE — для точного порога нужен ОУ или LM317.
Нужен ли радиатор ограничителю тока?
Да, если короткое замыкание может длиться. Тогда на проходном элементе почти всё напряжение питания при токе порога: у LM317 на 12 В — до 5,2 Вт при верхней границе порога 0,48 А. В корпусе TO-220 без радиатора (65 °C/Вт) это перегрев на сотни градусов; LM317 выключится тепловой защитой, а у транзисторной схемы защиты нет. Калькулятор считает нужное тепловое сопротивление радиатора.
Источники
- Texas Instruments. LM317 3-Pin Adjustable Regulator (SLVS044Z, September 1997, revised April 2025) — разд. 8.3.3, рис. 8-8: прецизионный ограничитель тока, ILIMIT = 1,2 В / R1; разд. 6.6: VREF 1,2–1,25–1,3 В, внутреннее ограничение тока не меньше 1,5 А при разности до 15 В и 0,15 А при 40 В; разд. 7.4.2: нужен запас до 3 В между входом и выходом; разд. 6.1 и 6.3: разность вход–выход до 40 В, TJ от 0 до 125 °C
- onsemi. LM317, NCV317: 1.5 A Adjustable Output, Positive Voltage Regulator (LM317/D, Rev. 18, September 2026) — корпус TO-220: RθJC 5 °C/Вт, RθJA 65 °C/Вт; тепловая защита около 180 °C
- onsemi. BC546B, BC547A/B/C, BC548B/C Amplifier Transistors (BC546/D, Rev. 8, August 2021) — транзистор-датчик: VBE(on) 0,55–0,70 В при 2 мА и 5 В, не больше 0,77 В при 10 мА; ток коллектора до 100 мА — как проходной на 0,5 А он не годится
- onsemi. BD135, BD137, BD139 NPN Epitaxial Silicon Transistor (BD139/D, Rev. 3, April 2026) — проходной транзистор: IC до 1,5 А, TJ до 150 °C, RθJC 10 °C/Вт, RθJA 100 °C/Вт (TO-126); hFE не меньше 25 при VCE = 2 В и 0,5 А; VBE(on) не больше 1 В при 0,5 А; VCE(sat) 0,5 В только при принудительном IB = 50 мА на 500 мА
- Vishay Siliconix. IRLZ44 Power MOSFET (Document Number 91328, S21-1045-Rev. D, 25-Oct-2021) — тепловое сопротивление корпус–радиатор TO-220 на плоской смазанной поверхности RthCS = 0,50 °C/Вт
Встроить калькулятор на свой сайт
Скопируйте код и вставьте его в HTML страницы, статьи или вики. Виджет бесплатный, без рекламы, счётчиков и cookie. Условие одно — ссылка на GAW под рамкой остаётся на месте. Подробнее о виджетах
<iframe src="https://gaw.ru/embed/current-limiter/" title="Калькулятор ограничителя тока" width="100%" height="640" style="border:1px solid #e3e5e9;border-radius:8px" loading="lazy" allow="clipboard-write"></iframe>
<p style="margin:6px 0 0;font-size:14px">Калькулятор: <a href="https://gaw.ru/tools/current-limiter/">Калькулятор ограничителя тока</a> — GAW.ru</p>Автоподстройка высоты рамки
Если сайт разрешает скрипты, добавьте этот код один раз в любом месте страницы: рамка будет менять высоту вместе с результатом расчёта.
<script>window.addEventListener("message",function(e){if(e.origin!=="https://gaw.ru"||!e.data||e.data.type!=="gaw:embed-height")return;var f=document.querySelectorAll('iframe[src^="https://gaw.ru/embed/"]');for(var i=0;i<f.length;i++)if(f[i].contentWindow===e.source)f[i].style.height=e.data.height+"px"})</script>Обновлено .
Нашли ошибку в расчёте?