Wabashpress.ru

Техника Гидропрессы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

LM317T: схема блока питания мощного регулируемого

LM317T: схема блока питания мощного регулируемого

На микросборке LM317T схема блока питания (БП) упрощается во много раз. Во-первых, есть возможность сделать регулировку. Во-вторых, стабилизация питания производится. Причем по отзывам многих радиолюбителей, эта микросборка в разы превосходит отечественные аналоги. В частности, ее ресурс очень большой, не идет ни в какое сравнение ни с каким другим элементом.

Основа блока питания – трансформатор

LM317T схема блока питания

Необходимо использование в качестве преобразователя напряжения понижающий трансформатор. Его можно взять от практически любой бытовой техники – магнитофонов, телевизоров и пр. Также можно использовать трансформаторы марки ТВК-110, которые устанавливались в блоке кадровой развертки черно-белых телевизоров. Правда, у них выходное напряжение всего 9 В, а ток довольно маленький. И если необходимо запитывать мощного потребителя, его явно не хватит.

Но если требуется сделать мощный БП, то разумнее использовать силовые трансформаторы. Их мощность должна составлять хотя бы 40 Вт. Чтобы на микросборке LM317T блок питания для ЦАП сделать, вам потребуется выходное напряжение 3,5-5 В. Именно такое значение нужно поддерживать в цепи питания микроконтроллера. Не исключено, что потребуется вторичную обмотку слегка изменить. Первичная при этом не перематывается, только проводится ее изоляция (по необходимости).

Выпрямительный каскад

LM317T блок питания для ЦАП

Выпрямительный блок – это сборка из полупроводниковых диодов. Ничего в ней сложного нет, только следует определиться с тем, какой тип выпрямления нужно использовать. Схема выпрямителя может быть:

  • однополупериодная;
  • двухполупериодная;
  • мостовая;
  • с удвоением, утроением, напряжения.

Последнюю разумно применять, если, например, на выходе трансформатора у вас 24 В, а нужно получить 48 или 72. При этом неминуемо уменьшается выходной ток, это следует учитывать. Для простого блока питания больше всего подходит мостовая схема выпрямителя. Используемая микросборка LM317T блок питания мощный не позволит сделать. Причина тому – мощность самой микросхемы составляет всего 2 Вт. Мостовая схема же позволяет избавиться от пульсаций, да и КПД у нее на порядок выше (если сравнивать с однополупериодной схемой). Допускается в выпрямительном каскаде использовать как диодные сборки, так и отдельные элементы.

Корпус для блока питания

В качестве материала для корпуса разумнее использовать пластик. Он удобен в обработке, поддается деформации при прогреве. Другими словами, можно без труда придать заготовкам любую форму. А для высверливания отверстий не потребуется много времени. Но можно немного потрудиться и сделать красивый, надежный корпус из листового алюминия. Конечно, с ним мороки будет побольше, зато внешний вид окажется потрясающим. После изготовления корпуса из листового алюминия, его можно тщательно зачистить, прогрунтовать и нанести по несколько слоев краски и лака.

К тому же вы сразу убьете двух зайцев – получите красивый корпус и обеспечите дополнительное охлаждение микросборке. На LM317T блок питания построен по такому принципу, что стабилизация осуществляется с выделением большого количества тепла. Например, у вас на выходе выпрямителя 12 Вольт, а стабилизация должна выдать 5 В. Вот эта разница, 7 Вольт, уходит на нагрев корпуса микросборки. Следовательно, она нуждается в качественном охлаждении. И алюминиевый корпус будет способствовать этому. Впрочем, можно поступить и более продвинуто – смонтировать на радиаторе термовыключатель, который будет управлять кулером.

Читайте так же:
Плавка свинца в домашних условиях

Схема стабилизации напряжения

LM317T блок питания мощный

Итак, у вас есть микросборка LM317T, схема блока питания на ней перед глазами, теперь нужно определить назначение ее выводов. Их у нее всего три – вход (2), выход (3) и масса (1). Поверните корпус лицевой стороной к себе, нумерация производится слева направо. Вот и все, теперь осталось осуществить стабилизацию напряжения. А сделать это несложно, если выпрямительный блок и трансформатор уже готовы. Как вы понимаете, минус с выпрямителя подается на первый вывод сборки. С плюса выпрямителя происходит подача напряжения на второй вывод. С третьего снимается стабилизированное напряжение. Причем по входу и выходу необходимо установить электролитические конденсаторы с емкостью 100 мкФ и 1000 мкФ соответственно. Вот и все, только лишь на выходе желательно поставить постоянное сопротивление (порядка 2 кОм), которое позволит электролитам быстрее разряжаться после выключения.

Схема блока питания с возможностью регулировки напряжения

LM317T блок питания

Сделать регулируемый блок питания на LM317T оказывается проще простого, для этого не потребуется особых знаний и умений. Итак, у вас есть уже блок питания со стабилизатором. Теперь можно его слегка модернизировать, чтобы на выходе изменять напряжение, в зависимости от того, какое вам требуется. Для этого достаточно отключить первый вывод микросборки от минуса питания. По выходу включаете последовательно два сопротивления – постоянное (номинал 240 Ом) и переменное (5 кОм). В месте их соединения подключается первый вывод микросборки. Такие несложные манипуляции позволяют сделать регулируемый блок питания. Причем максимальное напряжение, подаваемое на вход LM317T, может составлять 25 Вольт.

Дополнительные возможности

регулируемый блок питания на LM317T

С применением микросборки LM317T схема блока питания становится более функциональной. Конечно, в процессе эксплуатации блока питания, вам потребуется проводить контроль основных параметров. Например, потребляемого тока либо выходного напряжения (особенно это актуально для схемы с регулировкой). Поэтому на лицевой панели нужно смонтировать индикаторы. Кроме того, вам нужно знать, включен ли в сеть блок питания. Обязанность оповещать вас о включении в электросеть лучше возложить на светодиод. Данная конструкция вполне надежная, только питание для него нужно брать с выхода выпрямителя, а не микросборки.

Для контроля тока и напряжения можно использовать стрелочные индикаторы с градуированной шкалой. Но в случае, если хочется сделать блок питания, который не будет уступать лабораторным, можно воспользоваться и ЖК-дисплеями. Правда, для измерения тока и напряжения на LM317T схема блока питания усложняется, так как необходимо использование микроконтроллера и специального драйвера – буферного элемента. Он позволяет подключать к портам ввода-вывода контроллера ЖК-дисплей.

LM317 и ШИМ управление от Arduino

Есть очень недорогие готовые модули регулятора напряжения, то есть стабилизатора на базе микросхем LM317. Вот схема принципиальная сборки и подключения такого модуля или отдельно микросхемы LM317:

Читайте так же:
Оборудование для гибки прутка

LM317 и ШИМ управление от Arduino

Поскольку этот блок соответствует типичной схеме применения LM317, он отлично подходит для питания небольших проектов устройств или любой другой схемы, требующей постоянного напряжения. Согласно документации, чип LM317 представляет собой регулируемый трехконтактный стабилизатор положительного напряжения, способный выдавать более 1,5 А в диапазоне выхода от 1,25 В до 37 В. Для установки выходного напряжения требуется всего два внешних резистора. LM317 также включает ограничение тока, защиту от тепловой перегрузки и защиту безопасной рабочей зоны. Защита от перегрузки остается работоспособной, даже если контакт ADJ отключен.

LM317 и ШИМ управление от Arduino

Далее представлена функциональная блок-схема LM317. Операционный усилитель с входом смещения 1,25 В на ADJ обеспечивает простое программирование выходного напряжения или тока (но не обоих одновременно). Для устройств регулирования напряжения два резистора устанавливают выходное напряжение.

Поскольку значение VREF постоянно, значение R1 определяет количество тока, протекающего через R1 и R2. Значение R2 определяет падение IR от вывода ADJ к GND – более высокие значения R2 переводятся в более высокое V OUT. Но так как LM317 передает свой ток смещения на вывод OUT, нагрузка или обратная связь должны потреблять этот минимальный ток для регулирования, иначе потенциал выхода может быть слишком высоким.

Это небольшое дополнение в виде использования резистора 240 Ом в качестве верхнего резистора R1. R1 на 240 Ом является основным требованием для LM317 при использовании в качестве регулятора напряжения, поскольку надо чтобы внутренний источник опорного напряжения 1,25 В имел разрешающий ток 100 мкА. В спецификации для минимального тока нагрузки указано типичное значение 3,5 мА, максимум 10 мА. С резистором 240 Ом в качестве R1 как раз и получим ток около 5 мА, протекающий через нижний резистор R2.

LM317 и ШИМ-управление

Если верхний резистор R1 оставить на своем месте, а нижний R2 заменить источником напряжения, выходное напряжение LM317 будет примерно на 1,25 В выше входного. Следовательно, если подавать переменное напряжение от внешнего источника, например от микроконтроллера, сможем управлять выходом LM317 вместо использования традиционного подстроечного резистора или потенциометра.

Давайте объединим базовую схему стабилизатора LM317 с микроконтроллером, чтобы создать дистанционно управляемый регулируемый источник питания.

Теперь, когда выбрали стабилизатор напряжения, пришло время собрать вокруг него остальную часть схемы. Регулировка м/с с помощью внешнего источника напряжения это хорошо, но как обеспечить измененное напряжение на выводе ADJ? Самый простой способ – задействовать широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) от Arduino с операционным усилителем. На рисунке ниже показана идея.

LM317 и ШИМ управление от Arduino

Тут создается аналоговое напряжение с помощью операционного усилителя LM358 (IC2A) вместе с резистором (R3) и конденсатором (C4), которые образуют RC-фильтр нижних частот (ФНЧ). ФНЧ преобразует напряжение ШИМ в постоянный сигнал. Увеличение частоты ШИМ должно уменьшить пульсации на выходе. Аналогичным образом, увеличение номинала резистора приводит к такому-же результату, но увеличивает время нарастания RC-цепочки. Можно и не использовать операционный усилитель, но у него есть преимущества. Например он формирует определенную степень защиты для Arduino.

Читайте так же:
Чем распилить кирпич красный

Программа ШИМ для Arduino

На вход схемы подается сигнал ШИМ 5 В от Arduino Uno. В Arduino Uno PWM есть две частоты по умолчанию – 490 Гц и 980 Гц. Здесь используется цифровой вывод D3 с выходом ШИМ 490 Гц. Вот базовый скетч PWM на Arduino Uno.

int pulseOut = 3; // D3

void setup()

<

pinMode(pulseOut, OUTPUT);

>

void loop()

<

analogWrite(pulseOut, 0); // Minimum

delay(6000);

analogWrite(pulseOut, 128); // Middle

delay(6000);

analogWrite(pulseOut, 255); // Maximum

delay(6000);

>

Во время тестирования использовался обычный адаптер постоянного тока 9 В / 1 А для питания схемы Arduino и LM358, а модуль LM317 питался от БП 12 В. Источник питания 9 В будет работать для LM358, но максимальный выход от него будет близок только к 5 В. Это приводит к максимальному выходному вольтажу 0f 6,2 В от модуля LM317 (2,2 В – минимальное выходное напряжение). Можно конечно изменить напряжение источника питания операционного усилителя после настройки ОУ на умножение входного сигнала ШИМ 0–5 В на 10 (или около того), чтобы получить более высокие выходные напряжения от модуля LM317.

LM317 и ШИМ управление от Arduino

Чем выше частота ШИМ-сигнала, тем меньше пульсация напряжения на выходе схемы ФНЧ. Если используется частота по умолчанию цифрового ШИМ-вывода D3 (490 Гц), она слишком мала для приличной настройки. Необходимо увеличить эту частоту ШИМ до уровня в несколько кГц, чтобы получить более стабильное выходное напряжение. Можно сделать это изменив регистр таймера Ардуино.

LM317 и ШИМ управление от Arduino

Вот такая получилась идея по необычному применению LM317 стабилизатора, который можно использовать в самых разных устройствах автоматики.

Стабилизаторы тока на lm317, lm338, lm350 и их применение для светодиодов

Прежде чем перейти непосредственно к схемам, рассмотрим особенности и технические характеристики вышеприведенных линейных интегральных стабилизаторов (ЛИС).

Все три ИМ имеют схожую архитектуру и разработаны с целью построения на их основе не сложных схем стабилизаторов тока или напряжения, в том числе применяемых и со светодиодами. Различия между микросхемами кроются в технических параметрах, которые представлены в сравнительной таблице ниже.

LM317LM350LM338
Диапазон значений регулируемого выходного напряжения1,2…37В1,2…33В1,2…33В
Максимальный показатель токовой нагрузки1,5А
Максимальное допустимое входное напряжение40В35В35В
Показатель возможной погрешности стабилизации

Максимальная рассеиваемая мощность*</td>15-20 Вт</td>20-50 Вт</td>25-50 Вт</td></tr>Диапазон рабочих температур</td>0° – 125°С</td>0° – 125°С</td>0° – 125°С</td></tr>Datasheet</td>LM317.pdf</td></tr>

* — зависит от производителя ИМ.

Во всех трех микросхемах присутствует встроенная защита от перегрева, перегрузки и возможного короткого замыкания.

Lm317, самая распространенная ИМ, имеет полный отечественный аналог — КР142ЕН12А.

lm317-datasheet.jpg

Выпускаются интегральные стабилизаторы (ИС) в монолитном корпусе нескольких вариантов, самым распространенным является TO-220. Микросхема имеет три вывода:

  1. ADJUST. Вывод для задания (регулировки) выходного напряжения. В режиме стабилизации тока соединяется с плюсом выходного контакта.
  2. OUTPUT. Вывод с низким внутренним сопротивлением для формирования выходного напряжения.
  3. INPUT. Вывод для подачи напряжения питания.

Основные электрические параметры LM117/217/317

Стабилизатор тока на lM317 для светодиодов

Характеристики регуляторов определяются при разнице между входным (Ui) и выходным напряжением (Uo) 5 вольт, токе нагрузки 1,5 ампера и максимальной мощности 20 ватт:

  • Нестабильность по напряжению – 0,01%;
  • Опорное напряжение (UREF) – 1,25 В;
  • Минимальный ток нагрузки – 3,5 мА;
  • Максимальный выходной ток – 2,2 А, при разнице входного и выходного напряжений не более 15 В;
  • Предельная рассеиваемая мощность ограничена внутренней схемой;
  • Подавление пульсаций входного напряжения – 80 дБ.

Важно отметить! При максимально возможном значении Uin – Uout = 40 вольт допустимый ток нагрузки снижается до 0,4 ампер. Предельная рассеиваемая мощность ограничена внутренней схемой защиты, для корпусов ТО-220 и ТО-3 – приблизительно от 15 до 20 ватт.

Назначение выводов микросхемы:

Общая информация

Схемотехника устройства обеспечивает более высокие показатели по нестабильности параметров, в сравнении со стабилизаторами на фиксированное напряжение, и имеет практически все типы защиты, применяемые для интегральных микросхем: ограничение выходного тока, отключение при перегреве и превышении предельных рабочих параметров.

При этом требуется минимальное количество внешних компонентов для LM317, схема использует встроенные средства стабилизации и защиты.

Устройство выпускается в трёх вариантах исполнений – LM117/217/317, отличающихся предельно допустимой рабочей температурой:

  • LM117: от -55 до 150 оС;
  • LM217: от -25 до 150 оС;
  • LM317: от 0 до 125 оС.

Все типы стабилизаторов производятся в стандартных корпусах TO-3, различных модификациях TO-220, для поверхностного монтажа – D2PAK, SO-8. Для устройств малой мощности используется ТО-92.

Цоколёвка для всех трёхвыводных изделий совпадает, что облегчает их замену. В зависимости от применённого корпуса, в маркировку вводятся дополнительные обозначения:

  • K – TO-3 (LM317K);
  • T – TO-220;
  • P – ISOWATT220 (пластмассовый корпус);
  • D2T – D2PAK;
  • LZ – TO-92;
  • LM – SOIC8.

Для LM317 используются все типоразмеры, LM117 выпускается только в корпусе ТО-3, LM217 – в ТО-3, D2PAK и ТО-220. Микросхемы LM317LZ в корпусах ТО-92 отличаются пониженными значениями максимальной мощности и выходного тока, до 100 мА, при аналогичных других свойствах. Иногда производитель использует свою маркировку, например, LM317НV от Texas Instruments – высоковольтные регуляторы в диапазоне 1,2-60 В, при этом цоколёвки корпусов совпадают с изделиями других фирм. В отличие от других микросхем, аббревиатура ЛМ (LM) применяется всеми производителями. Расшифровка других возможных обозначений приводится в техническом описании конкретного прибора.

СХЕМА РЕГУЛИРУЕМОГО БЛОКА ПИТАНИЯ НА LM317

Сразу отвечу на вопросы: да, этот блок питания я делал для себя, хоть и есть у меня приличный лабораторный блок; это чисто для питания детских электрических батареечных игрушек, чтоб не дёргать основной мощный. И теперь, когда я вроде оправдался за столь несолидную, как для опытного радиопаятеля конструкцию – можно перейти к подробному её описанию:-)

Схема источника напряжения на ЛМ317

Схема источника напряжения на ЛМ317 с регулировкой

В общем имелась приличная самодельная металлическая коробочка со стрелочным индикатором, в которой давно обитала зарядка (самодельная естественно). Но работала она слабовато, поэтому после покупки цифровой универсальной Imax B6 – внутри неё задумал разместить БП до 12 вольт, чтоб электронные детские игрушки питать (роботы, моторчики и так далее).

СХЕМА РЕГУЛИРУЕМОГО БЛОКА ПИТАНИЯ НА LM317

СХЕМА РЕГУЛИРУЕМОГО БЛОКА ПИТАНИЯ НА LM317

Сначала подбирал трансформатор. Импульсный не хотел ставить – мало ли бахнет вдруг или где коротнёт, вещь-то в детскую комнату планируется. Поставил ТП20-14, который после пары минут и бахнул)) Точнее задымел от межвиткового, так как этот трансформатор валялся лет 20 в тумбочке. Ну ничего – заменил на надёжный китайский 13В/1А от магнитолы какой-то (тоже лет 15 ей было).

СХЕМА РЕГУЛИРУЕМОГО БЛОКА ПИТАНИЯ НА LM317

Следующий этап сборки блока питания – выпрямитель с фильтром. Это значит диодный мост с конденсатором на 1000-5000 микрофарад. Паять его на рассыпухе не хотел – поставил готовую платку.

СХЕМА РЕГУЛИРУЕМОГО БЛОКА ПИТАНИЯ НА LM317

СХЕМА РЕГУЛИРУЕМОГО БЛОКА ПИТАНИЯ НА LM317

Отлично, уже имеем 15 вольт постоянки! Едем дальше… Теперь регулировка этих вольт. Можно было собрать на паре транзисторов простейший регулятор, но чтой-то облом. Самое быстрое решение – микросхема LM317. Всего 3 детали – регулятор переменный, резистор 240 Ом и сама микросхема-стабилизатор, которая на счастье завалялась в коробке. И даже не паянная!

СХЕМА РЕГУЛИРУЕМОГО БЛОКА ПИТАНИЯ НА LM317

Вот только она не заработала… Я сидел и тупо на неё смотрел: неужели дохлая попалась? Сначала трансформатор, теперь она… Нет, решительно непрушный день!

На следующее утро, на трезвую голову, заметил что 2 и 3 выводы перепутаны местами)) Перепаял и всё стало регулироваться. От 1,22 до 12В ровно. Осталось подпаять стрелочный индикатор, переключаемый тумблером как вольт/амперметр и светодиоды индикации питания и выходного напряжения. Просто красный через пару килоом на выход повесил, чтоб было видно примерно что делается, такая себе дополнительная защита от подачи 10 В на 3-х вольтовую игрушку.

СХЕМА РЕГУЛИРУЕМОГО БЛОКА ПИТАНИЯ НА LM317

И о защитах. Их тут нет. Даже при КЗ напряжение проседает и светодиоды тусклеют. Ток замыкания около 1,5 Ампер. Но придумывать электронные предохранители не стал – сам слабенький трансформатор играет роль токоограничителя. Если вам захочится повторить конструкцию по всем правилам – берите схему защиты отсюда.

СХЕМА РЕГУЛИРУЕМОГО БЛОКА ПИТАНИЯ НА LM317

Ещё из особенностей микросхемы отмечу падение напряжения около 2 В. Это не много и не мало – средне, как для таких стабилизаторов.

СХЕМА РЕГУЛИРУЕМОГО БЛОКА ПИТАНИЯ НА LM317

Конденсатор на выходе поставил 47 мкФ на 25 В. Защитный диод ставить не стал, говорят он не обязателен. Резистор переменный 6,8 кОм – но он работает в узком секторе поворота ручки, лучше заменить на 2-3 кОм. Или поставить последовательно ещё один, постоянного сопротивления.

Итоги работы

СХЕМА РЕГУЛИРУЕМОГО БЛОКА ПИТАНИЯ НА LM317

Подведём краткие итоги: схема однозначно рабочая и рекомендована к повторению начинающими мастерами, которые делают первые шаги, или теми кому лень тратить время/деньги на более сложные схемы БП. То, что минимальный порог 1,2 В – не проблема. Я например не помню случая, чтоб мне понадобилось меньше вольта))

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector