Значения резисторов для использования с LM317

Выходное напряжение определяется не отношением R1 к R2. Это дается следующим уравнением:

$V_{OUT} = 1.25 \left(1+\frac{R_1}{R_2}\right) + I_{ADJ}R_2$

Для обычных целей,$I_{ADJ}R_2$термин можно отбросить, потому что$I_{ADJ}$находится в порядке$100\mbox{ }{\mu}A$.

Вы умножили свои резисторы на 10, поэтому этот член ошибки также будет умножен на 10, переходя от 33 мВ к 330 мВ или 0,33 В.

Несколько человек правильно указали, что на выходное напряжение LM317 влияет ток Iadj, протекающий через резистор R2 (см. пример схемы ниже).

Для Iadj потенциально важны два фактора: его абсолютные значения 50 мкА (типичное значение), 100 мкА (максимум) и его изменение в диапазоне нагрузок: 0,2 мкА (типичное значение), 5 мкА (максимум). Как отмечали другие, R2 должен быть достаточно мал, чтобы падение напряжения Iadj на R2 можно было игнорировать или его нужно было учитывать. Если R2 большое, то изменение Iadj через R2 под нагрузкой может быть значительным. Например, если Iadj изменится на максимальное значение 5 мкА на нагрузке и если R2 будет 100 кОм ( намного больше, чем обычно), то изменение Vout будет V=IR = 5 мкА.100 кОм = 0,5 В! Даже 20k здесь вызовут изменение на 0,1 вольта, что в некоторых случаях может вызывать беспокойство. (Если бы это было так, вам, вероятно, не следовало бы использовать простой 3-контактный регулятор, но это уже другая история).

Менее тонкий вопрос: есть второй менее тонкий, но иногда упускаемый из виду фактор. Внутренняя электроника LM317 «управляется» падением напряжения на стабилизаторе, и для обеспечения регулирования через регулятор ДОЛЖЕН протекать минимальный ток.

В техническом описании LM317 указано максимальное значение 10 мА, типичное значение 3,5 мА в качестве минимального тока нагрузки (на странице 4 указанного технического описания). (Максимум-минимум - хорошая концепция :-)). «Правильный» дизайн требует, чтобы был разрешен наихудший случай 10 мА. ЕСЛИ внешняя нагрузка всегда потребляет 10 мА или более, то все в порядке. Однако, если ток внешней нагрузки может упасть ниже 10 мА, конструкция должнаобеспечить нагрузку, чтобы обеспечить эти 10 мА. В худшем случае, без нагрузки, R1 обеспечивает удобный способ обеспечения 10 мА, а также обеспечивает приятный «жесткий» делитель. R1 всегда будет иметь 1,25 В при нормальной работе. Использование R1 = 240 Ом, как показано в примере таблицы данных, дает I = V/R = 1,25/240 = 5,2 мА, что больше требуемой типичной минимальной нагрузки 3,5 мА, но меньше требуемой минимальной нагрузки 10 мА в наихудшем случае. Если может быть нулевая внешняя нагрузка, вам нужно не более R = V / I = 1,25 В / 10 мА = 125 Ом для R1, если таким образом вы получаете минимальный ток нагрузки. Таким образом, резистор 240 Ом, показанный для R1, не будет соответствовать требованиям минимальной нагрузки LM317 в худшем случае . Необходимо либо использовать более низкое значение R1, либо всегда должна присутствовать минимальная внешняя нагрузка, позволяющая довести общий ток не менее чем до 10 мА.

С установленным резистором R1 теперь можно подобрать номинал резистора R2 для достижения желаемого выходного напряжения. При токе R1 + R2 10 мА Iadj ничтожно мала во всех случаях, кроме критических.

При «проектировании» схемы (а не просто «заставить ее работать») важно, чтобы использовались параметры наихудшего случая. То, что представляет собой «наихудший», будет зависеть от параметра, и в некоторых случаях вам, возможно, придется использовать минимальное значение. значение параметра для одного расчетного расчета и максимальное значение того же параметра для другого расчета.

Вопросы эффективности:

«Для интереса» - LM317 имеет минимальное падение напряжения примерно от 1,5 В до 2 В для большей части диапазона условий, которые обычно применяются. (25°C, от 20 мА до 1 А.) Падение может составлять от 1 В при 20 мА при 150°С (!!!) и до 2,5 В при 1,5 А при -50°С или +150°С (!). 2V — это подходящее значение для отсева для расчетов области действия. Наихудший случай для вашего проекта должен быть установлен при выполнении окончательного проекта.

Скажем, на выходе 5 В эффективность = <= Vout/Vin = 5/(5+2) =~ 71%.

При очень малых токах минимальный ток нагрузки 10 мА может быть значительным. например, при выходном токе 1 мА эффективность = 1 мА_нагрузка /10_ x 71% = мА_мин = 7,1%! :-) :-(.

При выходе 5 мА это 5/10 x 71% = ~ 35%.

Максимальный КПД обычно увеличивается до 70% при увеличении нагрузки.

НО все вышеописанное происходит, когда регулятор находится как раз в точке "выпадения". Когда Vin более чем на 2 В выше Vout, регуляторы должны сбрасывать избыточное напряжение. Поэтому эффективность должна быть ниже максимально возможной в большинстве случаев.

Другие уже указали на уравнение

$V_{OUT} = 1.25V \left(1+\dfrac{R_1}{R_2}\right) + I_{ADJ}R_2$

который также можно найти в таблице данных . Перестановка для$R_1$дает нам

$R_1 = R_2 \left( \dfrac{V_{OUT} - I_{ADJ} R_2}{1.25V} - 1\right)$

Если$V_{OUT}$порядка вольт (скорее всего) и$R_2$находится в сотнях$\Omega$семестр$I_{ADJ} R_2 << V_{OUT}$и им можно пренебречь, так как$I_{ADJ}$максимум 100$\mu$А. Тогда мы получаем упрощенное уравнение:

$R_1 = R_2 \left( \dfrac{V_{OUT}}{1.25V} - 1\right)$

Например для$V_{OUT}$= 5В и$R_2$= 100$\Omega$первое уравнение дает нам значение 299,2$\Omega$, а второй дает нам 300$\Omega$, погрешность всего 0,3%.
С другой стороны, если бы вы выбрали 10 тыс.$\Omega$за$R_2$вы получите значения 22k$\Omega$и 30к$\Omega$соотв. за$R_1$. Использование 30k$\Omega$приведет к выходу 6В вместо 5В, погрешность 20%!

Есть еще одна веская причина выбирать низкие значения для$R_1$и$R_2$. В техническом описании указана минимальная нагрузка 3,5 мА, максимальная 10 мА. Лучше выбрать 10 мА не только потому, что всегда приходится рассчитывать на худший случай, но и потому, что 10 мА задается как минимальное условие для других параметров.
Для выхода 5 В вам понадобится$R_1$+$R_2$< 500$\Omega$затем.

Вы также должны учитывать Iadj, который составляет около 100 мкА. Так как он всегда остается постоянным, но I через R1 изменяется в зависимости от его сопротивления, вам необходимо убедиться, что 100 мкА не составляют большую часть тока программы.

Таким образом, чем выше у вас R1, тем большую «ошибку» будет вызывать Iadj, так как он начинает становиться значительной частью общего тока.

На вашем примере:

(1,25*(1+(330/200)))+(100е-6*330)=3,3455В

С резистором x10:

(1,25*(1+(3300/2000)))+(100е-6*3300)=3,6425В

Ранее было заявлено, что: «Таким образом, резистор 240 Ом, показанный для R1, не будет соответствовать требованиям минимальной нагрузки LM317 в худшем случае».

Но я почти уверен, что «худшим случаем» будет отсутствие нагрузки, то есть 317 не будет подавать ток в последующую цепь. Предполагая нагрузку не менее 10 мА, обеспечиваемую питаемой электроникой, я не уверен, что значение R1 имеет большое значение.

(За исключением члена Iadj, который усложняет расчет ожидаемого выходного напряжения. Но ИМХО допуски резисторов еще больше усложняют расчет.)

Мой текущий проект использует 317 для подачи B+ на ламповый предусилитель. R2 заменяется целым набором стабилитронов. R1 установлен на 470 Ом, чтобы пропускать НЕКОТОРЫЙ ток через 317, сохраняя рассеяние в стабилитронах на «счастливом» уровне.

Напряжения нагрузки/без нагрузки равны 276 и 277. Однако, поскольку схема по существу является усилителем класса А, я могу рассчитывать на более или менее постоянный ток 20 мА, за пределами минимума 10 мА наихудшего случая, и, таким образом, схема у меня работает нормально, даже с резистором "неправильного" номинала.