Regulowany scalony stabilizator napięcia dodatniego LM317

U1 stabilizuje różnicę OUT–ADJ na nominalnym poziomie VREF=1.25V. TI §6.6 określa 1.20–1.30V przy podanych warunkach różnicy napięć, prądu i mocy: 3V≤VIN−VOUT≤40V, 10mA≤IOUT≤1.5A i PD≤20W. Te warunki układu scalonego nie ustalają przebadanego parametru całego montażu.

R1=240Ω przewodzi obliczony nominalny prąd I1=1.25V/240Ω≈5.21mA. TI podaje minimalny prąd obciążenia typowo 3.5mA i maksymalnie 10mA przy VIN−VOUT=40V w zakresie temperatur pracy. Dzielnik bez obciążenia zewnętrznego opiera się zatem na typowym zachowaniu. Nawet nominalny rezystor 120Ω o tolerancji +1% daje tylko 1.20V/121.2Ω≈9.90mA przy minimalnym napięciu odniesienia. Sprawdź pełny bilans tolerancji i obciążenia zamiast zakładać stabilizację w najgorszych warunkach.

Nominalne równanie dzielnika:

Dla R1=240Ω, R2=0–5kΩ, VREF=1.25V i IADJ=50µA obliczona nastawa wynosi 1.25–27.54V. Górnej nastawy nie można osiągnąć z pokazanego nominalnego zasilania 12V. TI §6.3 i §7.3.1/§7.4.2 zalecają zapas 3V. Nominalna nastawa do 9V zachowuje ten zapas; nie jest to fizyczne ograniczenie wyjścia ani kwalifikacja montażu. Nastawa około R2=1.47kΩ daje 9V w nominalnym równaniu z uwzględnieniem IADJ. Wyższe nastawy wykraczają poza zalecane warunki; rzeczywista utrata stabilizacji zależy od obciążenia i temperatury. Nie określono tutaj liczbowego progu dropout.

Całkowity prąd wyjściowy obejmuje obciążenie zewnętrzne i dzielnik: IOUT=ILOAD+I1. Prąd wejściowy to IIN=IOUT+IADJ. Dokładny bilans mocy na zaciskach daje:

Dla przykładowych VIN=12V, VOUT=5V, całkowitego IOUT=1A, VADJ=3.75V i założonego IADJ=50µA otrzymujemy PD=7.0004125W, około 7W. Pominięty człon ADJ należy ocenić w rzeczywistym punkcie pracy; nie obowiązuje uniwersalna gwarancja wkładu poniżej miliwata ani błędu procentowego.

TI §6.4 podaje parametry charakteryzacji KCS RθJA=23.5°C/W, RθJC(bot)=0.1°C/W i RθJC(top)=15.9°C/W. Nie określają one rezystancji termicznej dowolnego montażu w swobodnym powietrzu. Jeśli dla przykładu założyć RθJA=23.5°C/W i TA=25°C, PD=1.5W daje TJ≈60.3°C, a PD≈7W daje oszacowanie stanu ustalonego bez ochrony TJ≈189.5°C. Są to obliczenia, nie zmierzone temperatury ani czas wyłączenia. Należy ocenić rzeczywisty montaż, przepływ powietrza i działanie zabezpieczeń.

Dla modelu radiatora obliczona górna granica to θSA≤(TJ(limit)−TA)/PD−θJC(bot)−θCS. Przy granicy roboczej 125°C, założonym TA=25°C, PD≈7W i θCS=0.5°C/W otrzymujemy θSA≤13.7°C/W. Przykład nie stanowi gwarantowanego parametru montażu; sprawdź rzeczywistą drogę cieplną. Wkładka jest elektrycznie połączona z VOUT.

C1=100nF łączy IN z GND. Zachowaj krótkie połączenia; TI zaleca lokalne odsprzęganie wejścia, gdy stabilizator jest daleko od filtra źródła. C2=10µF/35V jest połączony plusem do VOUT i minusem do GND i może poprawić odpowiedź przejściową. Nie jest wymagany do stabilności, a dokładna odpowiedź zależy od wybranej części i obciążenia.

D1 ma katodę VIN i anodę VOUT. TI §8.2.1 zaleca diodę obejściową przy zastosowaniu pojemności wyjściowej. Oceń prąd zwrotny, energię impulsu i impedancję toru wejściowego; sama dioda nie ogranicza udaru kondensatora. Vishay 88503 określa IF(AV)=1A przy TA=75°C z wyprowadzeniami 9.5mm oraz IFSM=30A dla niepowtarzalnej pojedynczej półsinusoidy 8.3ms nałożonej na obciążenie znamionowe przy TA=25°C. Są to warunki testu diody, nie wykazana zdolność rozładowania tego układu. D1 nie chroni przed odwrotną polaryzacją wejścia.

W symbolu CAD Pin 3 R2 to suwak, połączony ze skrajnym Pin 2 i GND; skrajny Pin 1 łączy się z ADJ. Sprawdź fizyczne wyprowadzenia wybranego potencjometru. Jeśli suwak utraci styk, dzielnik wykorzystuje całą ścieżkę 5kΩ i zadaje wysoką nastawę. Zapobiega to przerwaniu dzielnika, ale nie chroni dalszego obciążenia przed przepięciem. Rzeczywiste wyjście podczas awarii zależy od źródła i obciążenia; w razie potrzeby zastosuj niezależnie zaprojektowaną ochronę nadnapięciową.