Блок питания на lm317t. Линейный стабилизатор напряжения или тока LM317

Здравствуйте. Предлагаю вниманию обзор интегрального линейного регулируемого стабилизатора напряжения (или тока) LM317 по цене 18 центов за штуку. В местном магазине такой стабилизатор стоит на порядок больше, поэтому меня и заинтересовал этот лот. Решил проверить, что продаётся по такой цене и оказалось, что стабилизатор вполне качественный, но об этом ниже.
В обзоре тестирование в режиме стабилизатора напряжения и тока, а также проверка защиты от перегрева.
Заинтересовавшихся прошу…

Немного теории:

Стабилизаторы бывают линейные и импульсные .
Линейный стабилизатор представляет собой делитель напряжения, на вход которого подаётся входное (нестабильное) напряжение, а выходное (стабилизированное) напряжение снимается с нижнего плеча делителя. Стабилизация осуществляется путём изменения сопротивления одного из плеч делителя: сопротивление постоянно поддерживается таким, чтобы напряжение на выходе стабилизатора находилось в установленных пределах. При большом отношении величин входного/выходного напряжений линейный стабилизатор имеет низкий КПД, так как большая часть мощности Pрасс = (Uin - Uout) * It рассеивается в виде тепла на регулирующем элементе. Поэтому регулирующий элемент должен иметь возможность рассеивать достаточную мощность, то есть должен быть установлен на радиатор нужной площади.
Преимущество линейного стабилизатора - простота, отсутствие помех и небольшое количество используемых деталей.
Недостаток - низкий КПД, большое тепловыделение.
Импульсный стабилизатор напряжения - это стабилизатор напряжения, в котором регулирующий элемент работает в ключевом режиме, то есть бо́льшую часть времени он находится либо в режиме отсечки, когда его сопротивление максимально, либо в режиме насыщения - с минимальным сопротивлением, а значит, может рассматриваться как ключ. Плавное изменение напряжения происходит благодаря наличию интегрирующего элемента: напряжение повышается по мере накопления им энергии и снижается по мере отдачи её в нагрузку. Такой режим работы позволяет значительно снизить потери энергии, а также улучшить массогабаритные показатели, однако имеет свои особенности.
Преимущество импульсного стабилизатора - высокий КПД, низкое тепловыделение.
Недостаток - бОльшее количество элементов, наличие помех.

Герой обзора:

Лот состоит из 10 микросхем в корпусе ТО-220. Стабилизаторы пришли в полиэтиленовом пакете, обмотанным вспененным полиэтиленом.

Сравнение с наверно самым известным линейным стабилизатором 7805 на 5 вольт в таком же корпусе.

Тестирование:
Подобные стабилизаторы выпускаются многими производителями, вот .
Расположение ножек следующее:
1 - регулировка;
2 - выход;
3 - вход.
Собираем простейший стабилизатор напряжения по схеме из руководства:

Вот что удалось получить при 3 положениях переменного резистора:
Результаты, прямо скажем так, не очень. Стабилизатором это назвать язык не поворачивается.
Далее я нагрузил стабилизатор 25 Омным резистором и картина полностью преобразилась:

Далее я решил проверить зависимость выходного напряжения от тока нагрузки, для чего задал входное напряжения 15В, подстроечным резистором выставил выходное напряжение около 5В, и выход нагрузил переменным 100 Омным проволочным резистором. Вот что получилось:
Ток более 0,8А получить не удалось, т.к. начало падать входное напряжение (БП слабый). В результате этого тестирования, стабилизатор с радиатором нагрелся до 65 градусов:

Для проверки работы стабилизатора тока, была собрана следующая схема:

Вместо переменного резистора я использовал постоянный, вот результаты тестирования:
Стабилизация по току тоже хорошая.
Ну и как обзор может быть без сжигания героя? Для этого я собрал снова стабилизатор напряжения, на вход подал 15В, выход настроил на 5В, т.е. на стабилизаторе упало 10В, и нагрузил на 0,8А, т.е. на стабилизаторе выделялось 8Вт мощности. Радиатор убрал.
Результат продемонстрировал на следующем видео:

Да, защита от перегрева тоже работает, сжечь стабилизатор не удалось.

Итог:

Стабилизатор вполне работоспособен и может быть использован как стабилизатор напряжения (при условии наличия нагрузки), так и стабилизатор тока. Также есть множество различных схем применения для увеличения выходной мощности, использования в качестве зарядного устройства для аккумуляторов и др. Стоимость сабжа вполне приемлемая, учитывая, что в оффлайне я могу купить такой минимум за 30 рублей, а в за 19 рублей, что существенно дороже обозреваемого.

На сём разрешите откланяться, удачи!

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Планирую купить +37 Добавить в избранное Обзор понравился +59 +88

Начинающему радиолюбителю просто не обойтись без хотя бы простейшего блока питания. При разработке или настройке того или иного устройства регулируемый блок питания является не заменимым атрибутом. Но если вы начинающий радиолюбитель, и не можете позволить себе дорогой навороченный блок питания, то эта статья поможет вам восполнить вашу нужду

Блок питания на микросхеме LM317T, схема:

В интернете встречается неисчислимое множество схем различных блоков питания. Но даже на первый взгляд легкие схемы, в процессе настройки оказываются не такими уж и легкими. Я рекомендую вам рассмотреть очень простую в настройке, дешевую и надёжную схему блока питания на микросхеме стабилизаторе LM317T, которая регулирует напряжение от 1,3 до 30 В и обеспечивает ток 1А (как правило, этого достаточно для простых радиолюбительских схем) рисунок №1.

Рисунок №1 – Электрическая принципиальная схема регулируемого блока питания.

R1 – около 18 КОм (нужно подбирать под ток светодиода).
R2 — Можно не впаивать — он необходим в том случае если вам нужно получить нестандартные пределы регулировки напряжения. Вы просто подбираете его таким образом что бы сумма R2 + R3 = 5КОм.

R3 — 5,6 Ком.
R4 – 240 Ом.
C1 – 2200 мкФ (электролитический)

C2 — 0,1 мкФ
C3 — 10 мкФ (электролитический)
C4 — 1 мкФ (электролитический)
DA1 – LM317T

Основным элементом в схеме является микросхема LM317T, все её характеристики вы можете без труда посмотреть в мануале на микросхему. Единственное что следует отдельно отметить, это то что её обязательно необходимо цеплять на радиатор (рисунок №2) что бы микросхема не вышла из строя.

Рисунок №2 – Пример радиатора.

Максимальный ток у неё по документации 1.5 А – но я не рекомендую вгонять её в такие придельные режимы работы.
Трансформатор я рекомендую использовать тоже с запасом по току (ток 3А), дабы в случае резкого броска тока он не вышел из строя.
Каждый радиолюбитель делает печатные платы как ему самому угодно – но если вам лень её трассировать – можете использовать мой вариант печатной платы рисунок №3, который доступен по этой ссылке или по этой ссылке . Файлы можно открыть с помощью программы Sprint-Layout 5.

Рисунок №3 — Плата печатная и сборочный чертёж

Прежде чем начать делать мой вариант разводки платы – ещё раз его просмотрите и проанализируйте!!! Плату я трассировал под способ фотолитографии, так что разверните её как необходимо вам. Я старался сделать плату наиболее универсальной для этой схемы и делал её под свои нужды. Если вы не будите впаивать резистор R2 – то вместо него просто нужна перемычка.

P.S.: Я постарался наглядно показать и описать не хитрые советы. Надеюсь, что хоть что-то вам пригодятся. Но это далеко не всё что возможно выдумать, так что дерзайте, и штудируйте сайт

Как можно подключить вольтметр и амперметр к этой схеме

Все сопротивления в схеме лучше всего ставить полуваттные, это почти гарантия стабильной работоспособности схемы, даже в предельных условиях эксплуатации. Резистор R2 можно полностью исключить из схемы, я оставлял под него место на те случаи, когда нужно получит нестандартное напряжение. А ещё, хорошенько покопавшись в интернете, я нашел специальный калькулятор для пересчёта LM317, а именно резисторов в цепи управления регулировки напряжения.

Окно специального калькулятора для расчёта LM317 Управляющий делитель напряжения

Резисторы R3 и R4 – это обыкновенный делитель напряжения, таким образом, мы можем его подобрать под те резисторы, что у нас есть под рукой (в заданных пределах) – это очень удобно и позволяет без особого труда отрегулировать работу LM317T под любое напряжение (верхний придел может варьироваться от 2 до 37 В). К примеру, можно так подобрать резисторы, чтобы ваш блок питания регулировался от 1,2 до 20В – всё зависит от пересчёта делителя R3 и R4. Формулу по которой работает калькулятор, вы можете узнать почитав даташит на ЛМ317Т. В остальном — если всё собрано верно, блок питания сразу же готов к работе.

Блок питания – это непременный атрибут в мастерской радиолюбителя. Я тоже решил собрать себе регулируемый БП, так как надоело каждый раз покупать батарейки или пользоваться случайными адаптерами. Вот его краткая характеристика: БП регулирует выходное напряжение от 1,2 Вольта до 28 Вольт. И обеспечивает нагрузку до 3 А (зависит от трансформатора), что чаще всего достаточно для проверки работоспособности радиолюбительских конструкций. Схема проста, как раз для начинающего радиолюбителя. Собранная на основе дешёвых компонентов - LM317 и КТ819Г .

Схема регулируемого блока питания LM317

Список элементов схемы:

Стабилизатор LM317
Т1 - транзистор КТ819Г
Tr1 - трансформатор силовой
F1 - предохранитель 0.5А 250В
Br1 - диодный мост
D1 - диод 1N5400
LED1 - светодиод любого цвета
C1 - конденсатор электролитический 3300 мкф*43В
C2 - конденсатор керамический 0.1 мкф
C3 - конденсатор электролитический 1 мкф*43В
R1 - сопротивление 18K
R2 - сопротивление 220 Ом
R3 - сопротивление 0.1 Ом*2Вт
Р1 - сопротивление построечное 4.7K

Цоколёвка микросхемы и транзистора

Корпус взял от БП компьютера. Передняя панель изготовленная из текстолита, желательно установить вольтметр на этой панели. Я не установил, потому что пока не нашёл подходящего. Также на передний панели установил зажимы для выходных проводов.

Входную розетку оставил для питания самого БП. Печатная плата сделанная для навесного монтажа транзистора и микросхемы стабилизатора. Их закрепил на общем радиаторе через резиновую прокладку. Радиатор взял солидный (на фото его видно). Его нужно брать как можно больший - для хорошего охлаждения. Всё-таки 3 ампера - это немало!

Рано или поздно любой начинающий радиолюбитель сталкивается с необходимостью заиметь простой, надёжный и недорогой регулируемый блок питания для проверки собственных поделок, ну и, конечно же, тестирования новых «пациентов». Вариантов немного – либо купить уже готовый блок с требуемыми характеристиками в магазине или же у более опытного коллеги по ремеслу, либо собрать устройство самостоятельно из подручных материалов. С учётом цен на более-менее качественные ИИП с регулировкой напряжения (в среднем от 15 до 80 у. е.) вывод напрашивается сам собой.

Не хотим покупать, хотим создавать!

Один из самых простых и универсальных вариантов – блок питания на LM 317. Это популярный и недорогой регулируемый линейный стабилизатор напряжения , обычно изготавливаемый в корпусе ТО-220. Узнать, какая ножка за что отвечает, можно из картинки ниже.

Основные характеристики таковы:

Входное напряжение до 40 В.
Ток на выходе до 2,3 А.
Минимальное выходное напряжение – 1,3 В.
Максимальное выходное напряжение – Uвх-2 В.
Рабочая температура – до 125 градусов Цельсия.
Погрешность стабилизации – не более 0,1% от Uвых.

Чуть подробнее остановимся на максимальном токе. Дело в том, что LM 317 – линейный стабилизатор. «Лишнее» напряжение на ней превращается в тепло, а максимальный теплопакет микросхемы с дополнительным радиатором охлаждения составляет 20 Вт, без него – около 2,5 Вт. Зная формулу расчёта мощности, мы можем посчитать, какой ток реально получить при различных условиях. Например, Uвх=20 В, Uвых=5 В – падение напряжения Uпад = 15В.

При теплопакете 20 Вт это означает максимально допустимый ток в 1,33 А (20 Вт/15 В=1,33 А). А без радиатора – всего 0,15А. Так что помимо радиодеталей следует озаботиться поиском радиатора – подойдёт какой-нибудь помассивнее, от старого усилителя мощности, да и к выбору источника питания нужно подойти с умом.

Комплектующие и схема

Деталей нужно совсем немного:

2 резистора: постоянный, номиналом 200 Ом 2 Вт (лучше мощнее) и переменный настроечный 6,8 кОм 0,5 Вт;
2 конденсатора, напряжение в соответствии с требованиями, ёмкость – 1000…2200 мкФ и 100…470 мкФ;
диодный мост или диоды, рассчитанные на напряжение от 100В и ток не менее 3..5 А;
вольтметр и амперметр (диапазон измерений, соответственно, 0…30 В и 0…2 А) – сойдут аналоговые и цифровые, на ваш вкус.
трансформатор с подходящими характеристиками – на выходе не более 25…26 В и ток не менее 1 А – по мощности лучше подобрать с хорошим запасом , чтобы не возникла перегрузка.
радиатор с винтовым креплением и термопаста.
корпус будущего блока питания, в который влезут все детали, и, что важно, с хорошей вентиляцией.
опционально: винтовые зажимы, ручки регулировки, «крокодилы» для выводов, ну и прочая мелочёвка – тумблеры, индикаторы работы, предохранители, которые уберегут блок питания от серьёзных поломок и сделают работу с ним более удобной.

На всякий случай отдельно разъясним, почему напряжение трансформатора не более 25 В. При выпрямлении с использованием фильтрующего конденсатора напряжение на выходе повышается на корень из двух, то есть примерно в 1,44 раза. Таким образом, имея на выходе обмоток 25 В переменного тока, после диодного моста и сглаживающего конденсатора напряжение составит около 35–36 В постоянного тока, что довольно близко к пределу микросхемы. Помните об этом, когда будете выбирать конденсаторы и трансформатор!

Как видите, работы очень мало – распайка деталей может выполняться даже навесным монтажом, без ущерба качеству, при условии аккуратного изолирования всех контактов и живучести блока питания.

После сборки не торопитесь подключать к блоку нагрузку – сначала проверьте напряжение питания на выходе диодного моста , а потом запустите блок на холостом ходу и пальцем проверьте температуру стабилизатора – он должен быть прохладным. После подключите питание от блока к какой-нибудь нагрузке и проверьте показания напряжения на выходе – они не должны меняться.

Немного нюансов

LM 317 имеет множество аналогов как хороших, так и не очень – будьте бдительны, выбирая товар на рынке! Если важна точность регулировки, можно изменить номинал настроечного резистора до 2,4 кОм – диапазон выходных напряжений, конечно, уменьшится, зато случайное касание ручки почти не изменит напряжение на выходе – а иногда это очень важно! Поэкспериментируйте с разными номиналами, чтобы сделать свой блок питания удобным.

Ещё нужно соблюдать температурный режим – оптимальная температура работы LM 317 составляет 50…70 градусов Цельсия, и чем сильнее греется микросхема, тем хуже точность стабилизации напряжения.

Если предполагаются постоянные большие нагрузки, скажем запитывание усилителей мощности или электродвигателей – желательно не только закрепить микросхему на радиаторе, но и увеличить ёмкость сглаживающего конденсатора до 4700 мкФ и выше. При правильно подобранной ёмкости под нагрузкой напряжение не будет проседать.

Когда вы решите обзавестись собственными универсальным источником питания, подумайте, что для вас будет лучше – отдать приличную сумму за готовое решение или же собрать устройство своими руками, используя недорогие комплектующие и потешив собственное самолюбие пусть небольшим, но, все же, достижением.

Стоимость регулируемого блока питания, сделанного своими руками, невелика – от себестоимости самой микросхемы (около 20 рублей) до 700–800 рублей при покупке новых деталей в магазине.

В последнее время интерес к схемам стабилизаторов тока значительно вырос. И в первую очередь это связано с выходом на лидирующие позиции источников искусственного освещения на основе светодиодов, для которых жизненно важным моментом является именно стабильное питание по току. Наиболее простой, дешевый, но в то же время мощный и надежный токовый стабилизатор можно построить на базе одной из интегральных микросхем (ИМ): lm317, lm338 или lm350.

Datasheet по lm317, lm350, lm338

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.

	LM317	LM350	LM338
Диапазон значений регулируемого выходного напряжения	1,2…37В	1,2…33В	1,2…33В
Максимальный показатель токовой нагрузки	1,5А	3А	5А
Максимальное допустимое входное напряжение	40В	35В	35В
Показатель возможной погрешности стабилизации	~0,1%	~0,1%	~0,1%
Максимальная рассеиваемая мощность*	15-20 Вт	20-50 Вт	25-50 Вт
Диапазон рабочих температур	0° - 125°С	0° - 125°С	0° - 125°С
Datasheet	LM317.pdf	LM350.pdf	LM338.pdf

* - зависит от производителя ИМ.

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

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

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

Схемы и расчеты

Наибольшее применение ИС нашли в источниках питания светодиодов. Рассмотрим простейшую схему стабилизатора тока (драйвера), состоящую всего из двух компонентов: микросхемы и резистора.
На вход ИМ подается напряжение источника питания, управляющий контакт соединяется с выходным через резистор (R), а выходной контакт микросхемы подключается к аноду светодиода.

Если рассматривать самую популярную ИМ, Lm317t, то сопротивление резистора рассчитывают по формуле: R=1,25/I 0 (1), где I 0 – выходной ток стабилизатора, значение которого регламентируется паспортными данными на LM317 и должно быть в диапазоне 0,01-1,5 А. Отсюда следует, что сопротивление резистора может быть в диапазоне 0,8-120 Ом. Мощность, рассеиваемая на резисторе, рассчитывается по формуле: P R =I 0 2 ×R (2). Включение и расчеты ИМ lm350, lm338 полностью аналогичны.

Полученные расчетные данные для резистора округляют в большую сторону, согласно номинальному ряду.

Постоянные резисторы производятся с небольшим разбросом значения сопротивления, поэтому получить нужное значение выходного тока не всегда возможно. Для этой цели в схему устанавливается дополнительный подстроечный резистор соответствующей мощности.
Это немного увеличивает цену сборки стабилизатора, но гарантирует получение необходимого тока для питания светодиода. При стабилизации выходного тока более 20% от максимального значения, на микросхеме выделяется много тепла, поэтому ее необходимо снабдить радиатором.