LM317 — регулируемый линейный стабилизатор с выходным напряжением от 1,25 до 37 В и током до 1,5 А. Между выходом и выводом ADJ он поддерживает опорное напряжение 1,25 В, поэтому выход задаётся делителем из двух резисторов: Uвых = 1,25 · (1 + R2/R1). С R1 = 240 Ом для 5 В нужен R2 ≈ 720 Ом. Тот же стабилизатор с одним резистором превращается в источник стабильного тока.
Схема включения
Конденсатор 0,1 мкФ на входе нужен, если стабилизатор стоит далеко от фильтрующего конденсатора выпрямителя. Выходной 1 мкФ для устойчивости не обязателен, но улучшает реакцию на скачки нагрузки. Если вывод ADJ зашунтирован конденсатором 10 мкФ для подавления пульсаций, добавляют защитные диоды: от выхода ко входу и от ADJ к выходу — они разряжают конденсаторы при замыкании входа.
Как считается
Точная формула учитывает ток вывода ADJ, который течёт через R2:
Отсюда сопротивление R2 для нужного напряжения:
Опорное напряжение у разных экземпляров лежит в пределах 1,2–1,3 В, а ток ADJ — до 100 мкА, поэтому калькулятор показывает диапазон, в который попадёт выходное напряжение. Для точной установки R2 делают из постоянного резистора и подстроечного.
Мощность, которая выделяется на микросхеме, и требование к радиатору:
где — допустимая температура кристалла, — температура воздуха, — тепловое сопротивление кристалл–корпус (5 °C/Вт для TO-220 у onsemi и ST), — корпус–радиатор (0,3–0,5 °C/Вт с термопастой, больше с изолирующей прокладкой).
Пример расчёта: 5 В, 0,5 А от 12 В
С R1 = 240 Ом расчёт даёт Ом. В ряду E24 ближайший номинал 680 Ом — выход 4,83 В. Из ряда E96 берём 715 Ом — выход 5,01 В.
Мощность на микросхеме Вт. Без радиатора кристалл нагрелся бы на °C выше окружающего воздуха, поэтому радиатор обязателен. При 40 °C внутри корпуса прибора и предельных 125 °C:
Это небольшой пластинчатый радиатор. Если бы входное напряжение было 24 В, мощность выросла бы до 9,6 Вт — в таких случаях разумнее поставить перед LM317 импульсный понижающий преобразователь.
Источник тока
В этом режиме стабилизатор поддерживает 1,25 В на резисторе R, поэтому ток через нагрузку не зависит от её сопротивления. Например, для светодиода 350 мА: Ом → 3,6 Ом, мощность резистора Вт — нужен резистор на 1 Вт. Минимальное входное напряжение — напряжение на нагрузке плюс 1,25 В на резисторе плюс около 3 В на самой микросхеме. Ток меньше 10 мА так задавать не стоит: это минимальный ток, при котором LM317 гарантированно стабилизирует.
Варианты микросхемы
| Микросхема | Ток, до | Корпуса | Примечание |
|---|---|---|---|
| LM317L | 0,1 А | TO-92, SO-8 | для маломощных цепей |
| LM317 | 1,5 А | TO-220, D²PAK, SOT-223 | самый распространённый вариант |
| LM350 | 3 А | TO-220, TO-3 | та же схема включения |
| LM338 | 5 А | TO-220, TO-3 | та же схема включения |
Максимальный ток указан при небольшом перепаде вход–выход: при перепаде 40 В встроенная защита ограничит ток LM317 примерно до 0,15–0,4 А.
Советы
- R1 = 240 Ом даёт ток делителя 5,2 мА — больше типового минимального тока нагрузки 3,5 мА. Если стабилизатор может работать вообще без нагрузки, а перепад вход–выход большой, берите R1 = 120 Ом: в худшем случае LM317 требует до 10 мА.
- КПД линейного стабилизатора примерно равен Uвых/Uвх. При понижении 12 В до 5 В больше половины мощности уходит в тепло.
- Защита от переполюсовки — диод последовательно со входом или P-канальный MOSFET.
- Подстройка напряжения: R2 составляют из постоянного резистора и подстроечного примерно на 20–30 % от расчётного значения.
- Для токоограничительного резистора светодиода без стабилизатора используйте калькулятор резистора для светодиода.
Частые вопросы
Как рассчитать резисторы для LM317?
Возьмите R1 = 240 Ом и найдите R2 = R1 · (Uвых / 1,25 − 1). Для 5 В это 720 Ом, для 12 В — 2064 Ом. Точная формула учитывает ток вывода ADJ (около 50 мкА): Uвых = 1,25 · (1 + R2/R1) + 50 мкА · R2. Калькулятор подбирает ближайший номинал из ряда E24 или E96.
Какое минимальное входное напряжение нужно для LM317?
Примерно на 3 В больше выходного: при такой разнице производители гарантируют параметры стабилизации. При малом токе LM317 работает и при перепаде около 2 В, но при токе 1 А и больше падение растёт — смотрите график Dropout Voltage в даташите.
Нужен ли радиатор для LM317?
Мощность на микросхеме равна (Uвх − Uвых) · Iнагр. Без радиатора корпус TO-220 рассеивает около 1,3 Вт при 40 °C в корпусе прибора (тепловое сопротивление кристалл–воздух 65 °C/Вт). Если мощность больше, нужен радиатор — калькулятор считает его тепловое сопротивление.
Как сделать на LM317 источник тока для светодиода?
Включите резистор между выводами OUT и ADJ, а светодиод — от ADJ к общему проводу. Ток равен 1,25 В / R: для 350 мА нужен резистор 3,6 Ом мощностью не меньше 1 Вт. Входное напряжение должно быть больше напряжения светодиода примерно на 4,3 В.
Чем LM317 отличается от LM338 и LM350?
Схемой включения и формулами они не отличаются: опорное напряжение у всех около 1,25 В. Разница в максимальном токе: LM317L — 0,1 А, LM317 — 1,5 А, LM350 — 3 А, LM338 — 5 А. Мощные версии выпускают в корпусах TO-220 и TO-3.
Источники
- onsemi. LM317, NCV317: 1.5 A Adjustable Output, Positive Voltage Regulator (LM317/D) — Vref, Iadj, минимальный ток нагрузки, тепловые сопротивления TO-220 и D²PAK
- STMicroelectronics. LM217, LM317: 1.2 V to 37 V adjustable voltage regulators
- Texas Instruments. LM317 3-Terminal Adjustable Regulator (SLVS044)
Обновлено . Нашли ошибку в расчёте? Напишите нам.