Napájení přijaté na straně zátěže nebo na straně spotřebitele má kolísání napěťových úrovní v důsledku nepravidelného zatížení nebo na základě stavu místní elektrické sítě. Tato kolísání napětí mohou vést ke snížení životnosti elektrických a elektronických spotřebičů spotřebitele nebo k poškození zátěží. Je tedy nutné chrání zátěže před přepětím a pod napětím nebo je třeba zajistit konstantní napětí zátěží a udržovat je stabilita napětí v systému pomocí regulační techniky. Regulaci napětí lze definovat jako udržování konstantního napětí nebo udržování úrovně napětí systému v přijatelných mezích v širokém rozsahu zátěžových podmínek, a proto se k regulaci napětí používají regulátory napětí. Pro lineární regulaci napětí se používá příležitostně nastavitelný regulátor napětí LM317, kde je zamýšleno nestandardní napětí.
Co je regulátor napětí?
Regulace napětí v a napájecí systém lze dosáhnout použitím elektrického nebo elektronického zařízení nazývaného jako regulátory napětí. Existují různé typy regulátorů napětí, jako jsou pevné regulátory napětí a variabilní regulátory napětí. Ty se opět dělí na mnoho typů jako elektronické regulátory napětí,Elektromechanickéregulátory, automatické regulátory napětí, lineární regulátory napětí, spínací regulátory, regulátory napětí LM317, hybridní regulátory, regulátory SCR atd.
Regulátor napětí
Regulátor napětí LM317
Regulátor napětí LM317
Jedná se o typ kladně-lineárních regulátorů napětí používaných pro regulaci napětí, který vynalezli Robert C. Dobkin a Robert J. Widlar, když pracovali v National Semiconductor v roce 1970. Jedná se o regulátor se třemi svorkami nastavitelného napětí a je snadno použitelný, protože k nastavení výstupního napětí jsou zapotřebí pouze dva externí rezistory v obvodu regulátoru napětí LM317. Používá se hlavně pro místní regulaci a regulaci na kartě. Pokud se připojíme pevný rezistor mezi výstupem a nastavením regulátoru LM317 lze obvod LM317 použít jako přesný regulátor proudu.
Obvod regulátoru napětí LM317
Tyto tři terminály jsou vstupní, výstupní a nastavovací. Obvod LM317 je zobrazen na následujícím obrázku je tYgrafická konfigurace schématu zapojení regulátoru napětí LM317 včetně oddělovacích kondenzátorů. Tento obvod LM317 je schopen poskytovat proměnné zdroj stejnosměrného proudu s výstupem 1A a lze jej nastavit až na 30V. Obvod se skládá z rezistoru na nízké straně a rezistoru na vysoké straně zapojených do série, které tvoří odporový dělič napětí, což je pasivní lineární obvod používaný k výrobě výstupního napětí, které je zlomkem jeho vstupního napětí.
Oddělovací kondenzátory se používají k oddělení nebo k zabránění nežádoucího propojení jedné části elektrického obvodu s jinou částí. Aby se zabránilo vlivu šumu způsobeného některými prvky obvodu na zbývající prvky obvodu, oddělovací kondenzátory v obvodu se používají k řešení vstupního šumu a výstupních přechodových jevů. Chladič se používá s obvodem, aby se zabránilo přehřátí komponent z důvodu většího ztrátového výkonu.
Obvod regulátoru napětí LM317
Funkce
Regulátor LM317 má několik zvláštností a některé jsou následující:
- Je schopen poskytnout nadměrný proud 1,5 A, a proto je koncepčně považován za operační zesilovač s výstupním napětím v rozmezí od 1,2 V do 37 V.
- Obvod regulátoru napětí LM317 interně sestává z ochrana proti tepelnému přetížení a konstanta omezující zkratový proud s teplotou.
- Je k dispozici ve dvou baleních jako 3vodičový tranzistorový balíček a povrchová montáž D2PAK-3.
- Skladování mnoha pevných napětí lze eliminovat.
Práce s obvodem regulátoru napětí LM317
Regulátor LM317 může poskytnout nadměrný výstupní proud, a proto je s touto kapacitou koncepčně považován za operační zesilovač . Nastavovací kolík je invertující vstup zesilovače a pro vytvoření stabilního referenčního napětí 1,25 V se pro nastavení neinvertujícího vstupu používá interní referenční napětí pásma.
Napětí výstupního kolíku lze plynule upravovat na pevnou hodnotu pomocí odporového děliče napětí mezi výstupem a zemí, který nakonfiguruje operační zesilovač jako neinvertující zesilovač.
Referenční napětí bandgap se používá k výrobě konstantního výstupního napětí bez ohledu na změny napájecího výkonu. Nazývá se také teplotně nezávislé referenční napětí, které se často používá v integrovaných obvodech.
Výstupní napětí (ideálně) obvodu regulátoru napětí LM317
Vout = Vref * (1+ (RL / RH))
Byl přidán chybový termín, protože z nastavovacího kolíku zařízení proudí klidový proud.
Vout = Vref * (1+ (RL / RH)) + IQR
Pro dosažení stabilnějšího výstupu je schéma zapojení regulátoru napětí LM317 navržena tak, aby klidový proud byl menší nebo roven 100 mikroampérům. Ve všech praktických případech lze tedy chybu ignorovat.
Pokud nahradíme odpor dolní strany děliče ze schématu zapojení regulátoru napětí LM317 zátěží, pak výsledná konfigurace regulátoru LM317 bude regulovat proud do zátěže. S tímto obvodem LM317 lze tedy zacházet jako s obvodem regulátoru proudu LM317.
Regulátor proudu LM317
Výstupní proud je pokles napětí referenčního napětí přes odpor RH a je uveden jako
V ideálním případě je výstupní proud
Jdu pryč= Vref / RH
Vzhledem k klidovému proudu je výstupní proud uveden jako
Jdu pryč= (Vref / RH) + IQ
Tyto lineární regulátory napětí LM317 a LM337 se často používají v DC-DC převodník aplikace. Lineární regulátory přirozeně odebírají při dodávce hodně proudu. Síla vyrobená v důsledku znásobení tohoto proudu s rozdílem napětí mezi vstupem a výstupem bude rozptýlena a zbytečná jako teplo.
Z tohoto důvodu je při významném návrhu nutné vzít v úvahu teplo, což vede k neefektivnosti. Pokud se rozdíl napětí zvýší, zvýší se zbytečný výkon a někdy bude tento rozptýlený odpadní výkon větší než dodaný výkon.
I když je to nevýznamné, ale jelikož lineární regulátory napětí s několika dalšími komponentami představují jednoduchý způsob, jak získat stabilní napětí, musíme tento kompromis přijmout. Regulátory spínacího napětí jsou alternativou pro tyto lineární regulátory, protože tyto spínací regulátory jsou obecně efektivnější, ale pro jejich konstrukci je zapotřebí většího počtu komponent, a proto potřebují více prostoru.
Doufám, že tento článek poskytuje stručné informace o obvodu regulátoru napětí LM317 s fungováním. Dále pro případné vysvětlení týkající se regulátory napětí a jejich aplikace , neváhejte nás kontaktovat zveřejněním vašich komentářů nebo dotazů v sekci komentářů níže.
