معرفی رگولاتور ولتاژ متغیر LM317

معرفی رگولاتور ولتاژ متغیر LM317

در این مقاله قصد داریم شما را با تراشه رگولاتور ولتاژ متغیر LM317 آشنا کنیم. این تراشه در اصل یک تنظیم کننده با ولتاژ خروجی مثبت است که دارای سه پایه است. می تواند جریانی بیش از 1.5 آمپر و ولتاژی در محدوده 1.25 ولت تا حدود 37 ولت تامین کند. برای تنظیم ولتاژ خروجی فقط دو مقاومت خارجی نیاز دارید. حفاظت از اضافه بار کامل مثل محدود کردن جریان، را می توان با استفاده از LM317 ایجاد کرد. اگر پایه تنظیم ولتاژ آن حتی قطع شود، بازهم تمام مدارهای حفاظتی به درستی کار خواهند کرد. همچنین می توانیم از LM317 به عنوان تنظیم کننده جریان دقیق با قرار دادن یک مقاومت ثابت بین پایه تنظیم (adjust) و پایه خروجی آن استفاده کنیم. LM317 کاربردهای زیادی در صنعت الکترونیک دارد. رگولاتورهای ولتاژ ثابت، شارژرهای باتری، منابع ریزپردازنده، روشنایی لامپ های LED، سوئیچ اترنت، ایستگاه پایه فمتو، شیر هیدرولیک، تلفن IP، کنترل کننده های موتور، در پاور بانک، نظارت بر کیفیت توان، سیستم های امبدد وغیره.

معرفی LM317

LM317 یک رگولاتور ولتاژ متغیر با ولتاژ خروجی مثبت با سه پایه مختلف به ترتیب Adjust، Vout و Vin است. Voutمی تواند ولتاژ خروجی را در محدوده 1.25-37 ولت و جریان بیش از 1.5 آمپر تامین کند. در مقایسه با رگولاتورهای عمومی، دارای استانداردهای تنظیم خطی ولتاژ و تنظیم بار پیشرفته است. کاربردهای زیادی در زندگی روزمره ما دارد، به عنوان مثال: کنترلرهای موتور، پاوربانک، شیر هیدرولیک، سوئیچ اترنت، شارژر باتری و غیره.

1. پایه های LM317

LM 317 دارای 3 پایه به نام های Adjust، Vout و Vin است.

هر یک از پایه ها عملکردهای خاص خود را دارند، تمام پایه ها به همراه نام و شماره آنها در جدول زیر نشان داده شده است. شماره 1 رگولاتور از سمت چپ هنگامیکه شما تراشه را روبروی خودتان قرار داده اید و می توانید نوشته های آن را ببینید، قرار دارد.

2. پیکربندی پایه های LM317

پیکربندی پایه های LM 317 به همراه برچسب مناسب در شکل زیر نشان داده شده است.

3.مشخصات رگولاتور LM317

• ولتاژ خروجی را می توان از 1.25 ولت تا 37 ولت تنظیم کرد
• جریان خروجی 1.5 امپر
• ماکزیمم ولتاژ ورودی 40 ولت
• حداقل ولتاژ ورودی 4.2 ولت
• رگولاسیون بار 0.1 درصد
• دارای محدود کننده جریان داخلی      در حالت اتصال کوتاه
• دمای کاری از 0 تا 125+ درجه      سانتی گراد
• در پکیج های To-220,  SOT223, TO263 موجود است

4.کاربردهای LM317

LM317 کاربرد بسیار وسیعی دارد که در زیر به تعدادی از آنها اشاره شده است.

ماشین لباسشویی.

مولد شکل موج

یخچال.

کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC).

کنترل کننده های موتور

دستگاه اثر انگشت.

سوئیچ اترنت

رگولاتورهای جریان ثابت

تغذیه ریزپردازنده ها

روشنایی LED خودرو.

شارژرهای باتری

آرایش مداری رگولاتور LM317 به صورت زیر است:

ولتاژ خروجی با تغییر مقدار مقاومت های R1 و R2قابل تنظیم است. فرمول محاسبه ولتاژ خروجی این رگولاتور به ازای مقادیر مختلف مقاومت هایR1 وR2 به صورت زیر است:

به عنوان مثال اگر فرض کنیم که مقاومت R1 دارای مقدار 1 کیلو و مقاومت R2 دارای مقدار 5 کیلو است, در این صورت طبق فرمول بالا ولتاژ خروجی باید حدود 7.5 ولت باشد. معمولا به جای مقاومت R2 یک پتانسیومتر یا ولوم قرار می دهند تا با تغییر ولوم بتوانند ولتاژ خروجی را تغییر دهند.

نکته ای که باید به آن دقت کنید این است که ولتاژ ورودی این رگولاتور باید حداقل 2.5 ولت از ولتاژ خروجی ان بیشتر باشد به عنوان مثال اگر شما می خواهید ولتاژ خروجی را روی 10 ولت تنظیم کنید, ولتاژ ورودی باید 12.5 ولت یا بیشتر باشد.

رگولاتور LM317 را می توان طوری پیکربندی کرد که جریان بار تنظیم کند، نه ولتاژ را.

نقشه مدار محدود کننده جریان با رگولاتور LM317 به صورت زیر است:

مدار شارژر باتری با محدود کننده جریان به صورت زیر است

نمونه مدار عملی ساخت یک منبع تغذیه با ولتاژ متغیر خروجی به صورت زیر است:

مثال: ساخت یک منبع تغذیه ولتاژ متغیر (انتخاب با کلید سلکتور)

مثال: طراحی منبع تغذیه 0 تا 60 ولت با استفاده از LM317 و LM337

در شکل بالا، دیودهای D1-D4 یکسو کننده ولتاژ AC از 24 ولت ترانسفورماتور به ولتاژ DC حدود 33 ولت، در هر دو ولتاژ مثبت و منفی هستند.
خازن C1 و C4 یک فیلتر ولتاژ از دیودهای پل برای صاف کردن است.
R1، D5 و D6 ولتاژ مرجع +1.25 ولت برای LM337 برای تنظیم ولتاژ شروع در 0Vرا می سازند.
R3، D10 و D11 ولتاژ -1.25V را به LM317T می دهند. همچنین می تواند ولتاژ ابتدایی 0 ولت را تنظیم کند.
D7، D8 و D12، D13 از ولتاژ معکوس در خروجی بر روی تراشه محافظت می کند.
C2 و C5 برای کاهش سیگنال نویز از پتانسیومتر قابل تنظیم (VR1, VR2) وصل شده و باعث می شود ولتاژ در خروجی صاف شود.
با چرخاندن VR1  می توانید ولتاژ را از 0-30 ولت بخوانید.
برای اندازه گیری ولتاژ منفی، سیم های مولتی متر را جابجا کنید. و سپس VR2 را تنظیم کنید، می توانید ولتاژ را از 0-30 ولت بخوانید.

مثال: منبغ تغذیه متغیر 1 تا 20 ولت 3 آمپر

مثال: طراحی شارژر باتری های اسیدی 6 تا 12 ولت

در بخش اول، T1، S1، D1-D4، C1 و C2 منابع تغذیه بدون تنظیم هستند. آنها ولتاژ اصلی AC را به 21 ولت DC کاهش می دهند.

ترانسفورماتور - وقتی از جریان خروجی 1.5 آمپر استفاده می کنیم. ترانسفورماتور 2 آمپر نیز همینطور است. و ولتاژ خروجی در حدود 15VDC (تقریبا).

بنابراین، ولتاژ ورودی LM317 باید حدود 17 ولت تا 22 ولت DC باشد. زیرا اگر بیش از حد ولتاژ باشد به راحتی گرم می شود. 

فیلتر خازنی- ما به توان خروجی کامل و ولتاژ ریپل کم نیاز داریم. طبق اصول اولیه باید از ظرفیت C1 و C2 استفاده کنیم. خازن 2200uF در ورودی 1 آمپر. بنابراین، خازن فیلتر (2200uF+2200uF) است.

می دانیم که R3 و R2 را می توان برای تنظیم ولتاژ خروجی تغییر دهیم. سوئیچ بسته S2 برای شارژر باتری 6 ولت. – در اینصورت R2 و R3 را به صورت موازی متصل می کنیم. این باعث می شود ولتاژ خروجی حدود 7 ولت باشد.

کلید S2 باز شده برای باتری 12 ولت. در اینصورت ولتاژ خروجی حدود 14 ولت است.

مثال: شارژ باتری 12 ولت اتومات

در این مثال مداری را پیشنهاد می کنیم که به محض کم شدن ولتاژ باتری از 12 ولت شروع به شارژ می کند

مثال: شارژر باتری های اسیدی 24 ولت

باتری های 24 ولتی برای شارژ شدن نیاز به ولتاژ 27 ولت 1.5 آمپری دارند.

مثال: شارژر انواع مختلف باتری ها

LM317 که به عنوان یک تنظیم کننده جریان عمل می کند، از طریق دیود یک طرفه D1 ، مقاومت محدود کننده جریان R1 و یک مقاومت بایاس R2 به باتری متصل می شود.

D1 از تخلیه باتری در هنگام قطع شدن برق از این مدار جلوگیری می کند.

همانطور که باتری شارژ می شود، ولتاژ نقطه A پتانسیومتر R5 افزایش می یابد تا SCR1 روشن شود.

سپس جریان از رگولاتور LM317 می تواند به زمین جریان یابد، بنابراین اکنون IC1 در حالت تنظیم ولتاژ عمل می کند.

R6 برای کنترل ولتاژ خروجی استفاده می شود.

هنگامی که SCR1 روشن می شود، LED1 تا R3 را نیز با یک مسیر به زمین فراهم می کند.

اما هنگامی که LED1 روشن است، این مدار در حالت تنظیم ولتاژ قرار دارد، و در حالی که LED1 خاموش است در حالت تنظیم جریان است.

دیتاشیت LM317 را می توانید از اینجا دانلود کنید.

Table R1 and R2