Güç Kaynakları ve Regülatörler
TI LM317KCS kullanan, nominal girişi 12V olan ayarlanabilir DC gerilim devresi. Hesaplanan 9V'a kadar ayar noktaları önerilen 3V payı korur; kullanılabilir akım için yük ve termal bütçe değerlendirilmelidir.
Devreye genel bakış
Elektriksel değerlerini ve bağlantılarını görmek için yukarıdaki şemadan herhangi bir bileşene tıklayın.
Bu devre, TI SLVS044Z'de (Nisan 2025) belgelenen klasik TO-220 KCS kılıflı Texas Instruments LM317KCS kullanır. NDE kılıflı LM317-N / LM317T/NOPB'den farklıdır. U1 Pin 3 IN, Pin 2 ve montaj tırnağı OUT, Pin 1 ADJ'dir. Montaj gerektirdiğinde çıkış tırnağı topraklanmış soğutma donanımından elektriksel olarak yalıtılmalıdır.
R1=240Ω ve R2=5kΩ gerilim ayar bölücüsünü oluşturur. Nominal VREF=1.25V ve IADJ=50µA ile hesaplanan ayar noktası 1.25V ile 27.54V arasındadır. Gösterilen besleme yalnızca 12V'tur: 9V'a kadar ayar noktaları TI'ın önerdiği 3V giriş-çıkış payını korur. Bu, hesaplanan nominal tasarım aralığıdır; ölçülmüş çıkış aralığı veya fiziksel 9V kelepçesi değildir. Gerçek regülasyon belirtilen yük, sıcaklık ve güç koşullarını gerektirir.
R1'in nominal akımı 5.21mA'dir. Tipik minimum yük değerini aşar ancak en kötü koşullarda yüksüz regülasyonu kanıtlamaz. Bölücü akımını toplam IOUT'a dahil edin ve gerektiğinde değerlendirilmiş bir harici yük sağlayın. Montajın sürekli akım kapasitesi belirlenmemiştir. Terminallerde tam güç dengesi PD=(VIN−VOUT)IOUT+(VIN−VADJ)IADJ kullanın; gerçek montajı ve soğutmayı doğrulayın.
C1=100nF yerel giriş dekuplajı sağlar; C2=10µF/35V geçici yanıt için ek kutuplu çıkış kondansatörüdür. Kararlılık için çıkış kapasitansı gerekmez. D1, anodu VOUT ve katodu VIN olan DO-41 kılıflı Vishay 1N4007'dir; çıkış kapasitansı takıldığında TI'ın deşarj baypası tavsiyesini izler. Ters giriş kutuplamasına karşı korumaz ve her kaynağa güvenli darbe döneceğini garanti etmez. Ayrı anma değerleri, elektriksel revizyonu 29-Apr-2020 olan Vishay 88503'ten alınmıştır: https://www.vishay.com/docs/88503/1n4001.pdf . Fiziksel tezgâh testi veya tam montaj akım değeri iddia edilmez.
| Hesaplanan nominal ayar noktaları | Nominal 12V girişte 1.25–9V, önerilen 3V payı korur; regülasyon ayrıca belirtilen yük, sıcaklık ve güç koşullarını gerektirir |
|---|---|
| Önerilen gerilim düşümü payı (Vin - Vout) | 3,0 V (SLVS044Z §6.3 / §7.3.1 uyarınca tam akım ve sıcaklık aralığı için önerilir) |
| Düşük gerilim payıyla çalışma | Sabit dropout garantisi yoktur; TI'ın önerdiği 3V payı kullanın ve gerçek yük ile sıcaklığı kontrol edin |
| Geribesleme bölücü ayar aralığı | 1,25 V – ~27,5 V (R2 = 5 kΩ için teorik hesaplama; çıkış +12 V hattı payı ile sınırlıdır) |
| Entegrenin akım kapasitesi ve montajın sınırları | Entegre TI koşullarında 1.5A'e kadar; montajın sürekli akım kapasitesi belirlenmemiştir |
| Dahili referans gerilimi (Vref) | 1,25 V nominal (1,20 V – 1,30 V, 3 V <= (VI - VO) <= 40 V, 10 mA <= IO <= 1,5 A, PD <= 20 W) |
| Minimum yük akımı | 3,5 mA tipik (0 °C ila 125 °C arasında (VI - VO) = 40 V altında maks. 10 mA, klasik çip) |
| Ayar bacağı akımı (Iadj) | 50 µA tipik (tüm sıcaklık aralığında maks. 100 µA; Iadj değişimi <= 5 µA) |
| Hat regülasyonu (Line Regulation) | 0,01% / V tipik, TJ = 25 °C'de maks. 0,04% / V (sıcaklıkta 0,02% / V tip., 0,07% / V maks., 3 V <= (VI - VO) <= 40 V) |
| Yük regülasyonu test koşulları | Klasik entegrenin sınırları çıkış gerilimine ve sıcaklığa bağlıdır; 25°C yük regülasyonu satırı IOUT=10mA–1.5A ve bu devrede bulunmayan CADJ=10µF kullanır |
| Entegrenin dalgalanma bastırması | VOUT=10V, f=120Hz, CADJ=0µF için tipik 57dB (TI klasik çip satırı); bu 12V girişli montajda ölçülmemiştir |
| Termal direnç (KCS kılıf) | TI KCS karakterizasyon değerleri: RθJA=23.5°C/W, RθJC(bot)=0.1°C/W, RθJC(top)=15.9°C/W; montajın gerçek termal direnci değerlendirilmelidir |
U1, OUT–ADJ farkını nominal VREF=1.25V'a regüle eder. TI §6.6, belirtilen gerilim farkı, akım ve güç koşullarında 1.20–1.30V tanımlar: 3V≤VIN−VOUT≤40V, 10mA≤IOUT≤1.5A ve PD≤20W. Bu entegre koşulları montaj için test edilmiş bir anma değeri oluşturmaz.
Nominal bölücü denklemi:
VOUT=VREF(1+(R2) / (R1))+IADJR2R1=240Ω, R2=0–5kΩ, VREF=1.25V ve IADJ=50µA için hesaplanan ayar noktası 1.25–27.54V'tur. Bu üst ayar noktasına gösterilen nominal 12V beslemeden ulaşılamaz. TI §6.3 ve §7.3.1/§7.4.2, 3V pay önerir. 9V'a kadar nominal ayar noktası bu payı korur; fiziksel çıkış kelepçesi veya montaj yeterlilik onayı değildir. R2=1.47kΩ civarı bir ayar, IADJ dahil nominal denklemde 9V verir. Daha yüksek ayarlar önerilen aralığın dışına çıkar; gerçek regülasyon kaybı yüke ve sıcaklığa bağlıdır. Burada sayısal dropout eşiği belirtilmez.
Toplam çıkış akımı harici yükü ve bölücüyü içerir: IOUT=ILOAD+I1. Giriş akımı IIN=IOUT+IADJ'dir. Terminallerde tam güç dengesi:
PD=(VIN-VOUT)IOUT+(VIN-VADJ)IADJÖrnek VIN=12V, VOUT=5V, toplam IOUT=1A, VADJ=3.75V ve varsayılan IADJ=50µA için PD=7.0004125W, yaklaşık 7W olur. İhmal edilen ADJ terimi gerçek çalışma noktasında değerlendirilmelidir; evrensel miliwatt altı katkı veya yüzde hata garantisi yoktur.
TI §6.4, KCS karakterizasyon değerlerini RθJA=23.5°C/W, RθJC(bot)=0.1°C/W ve RθJC(top)=15.9°C/W olarak listeler. Bunlar serbest havadaki herhangi bir montajın termal direncini belirlemez. Açıklama için RθJA=23.5°C/W ve TA=25°C varsayılırsa PD=1.5W, TJ≈60.3°C; PD≈7W ise korumasız kararlı durum tahmini TJ≈189.5°C verir. Bunlar hesaplamadır; ölçülmüş sıcaklık veya kapanma süresi değildir. Gerçek montaj, hava akışı ve koruma davranışı değerlendirilmelidir.
Soğutucu modeli için hesaplanan üst sınır θSA≤(TJ(limit)−TA)/PD−θJC(bot)−θCS'dir. Çalışma sınırı 125°C, varsayılan TA=25°C, PD≈7W ve θCS=0.5°C/W kullanıldığında θSA≤13.7°C/W elde edilir. Bu örnek garantili montaj değeri değildir; gerçek termal yolu doğrulayın. Tırnak elektriksel olarak VOUT'a bağlıdır.
C1=100nF, IN ile GND arasına bağlanır. Bağlantıları kısa tutun; TI, regülatör kaynak filtresinden uzaktaysa yerel giriş dekuplajı önerir. C2=10µF/35V artı VOUT, eksi GND olacak şekilde bağlanır ve geçici yanıtı iyileştirebilir. Kararlılık için gerekli değildir; kesin yanıt seçilen parçaya ve yüke bağlıdır.
D1'in katodu VIN, anodu VOUT'tur. TI §8.2.1 çıkış kapasitansı kullanıldığında baypas diyodu önerir. Geri dönen akımı, darbe enerjisini ve giriş yolunun empedansını değerlendirin; diyot tek başına kondansatör darbesini sınırlamaz. Vishay 88503, 9.5mm bacaklarla TA=75°C'de IF(AV)=1A; TA=25°C'de anma yükü üzerine bindirilmiş, tekrarlanmayan 8.3ms tek yarım sinüs için IFSM=30A belirtir. Bunlar diyot test koşullarıdır; bu devre için kanıtlanmış deşarj değeri değildir. D1 ters giriş kutuplamasına karşı korumaz.
CAD sembolünde R2 Pin 3 sürgüdür; uç terminal Pin 2 ve GND'ye bağlıdır; uç terminal Pin 1 ADJ'ye bağlanır. Seçilen potansiyometrenin fiziksel pin bağlantılarını doğrulayın. Sürgü temasını kaybederse bölücü 5kΩ yolun tamamını kullanır ve yüksek ayar noktasını ister. Bu, açık bölücüyü önler ancak sonraki yükü aşırı gerilimden korumaz. Gerçek arıza çıkışı kaynağa ve yüke bağlıdır; gerektiğinde bağımsız tasarlanmış aşırı gerilim koruması sağlayın.
VREF ve IADJ varsayımlarıyla hesaplanan nominal bölücü ayar noktası. Önerilen 3V payı koruyan ayar noktaları da belirtilen kaynak, yük ve termal koşulları gerektirir.
| Sembol | Parametre | Tipik değer |
|---|---|---|
| VREF | Dahili referans gerilimi | 1.25V |
| R1 | Sabit programlama direnci | 240Ω |
| R2 | Ayarlı potansiyometre değeri | 720Ω |
| IADJ | Ayar bacağı kutuplama akımı | 50µA |
Terminallerde tam güç dengesi. Toplam IOUT harici yükü ve bölücü akımını içerir; IIN=IOUT+IADJ. Evrensel hata sınırı varsaymak yerine ayar terminali terimini gerçek çalışma noktasında değerlendirin.
| Sembol | Parametre | Tipik değer |
|---|---|---|
| VIN | Giriş DC gerilimi | 12.0V |
| VOUT | Regüle edilen çıkış gerilimi | 5.0V |
| IOUT | Toplam regülatör çıkış akımı | 1.0A |
| VADJ | Ayar Terminali Potansiyeli | 3.75V |
| IADJ | Ayar Pini Kutuplama Akımı | 50µA |
Belirtilen varsayımlar için hesaplanan maksimum soğutucu-ortam termal direnci; ölçülmüş montaj değeri değildir. Gerçek montaj, arayüz ve ortam koşullarını kullanın; KCS tırnağı elektriksel olarak VOUT'tur.
| Sembol | Parametre | Tipik değer |
|---|---|---|
| TJ(max) | Maksimum jonksiyon sıcaklığı | 125.0°C |
| TA | Çalışma ortam sıcaklığı | 25.0°C |
| PD | Güç kaybı | 7.0W |
| θJC(bot) | Jonksiyon-kılıf (montaj kulağı) termal direnci | 0.1°C/W |
| θCS | Kılıf-soğutucu montaj arayüzü termal direnci | 0.5°C/W |
Bu devreyi kurmak için gereken tüm parçalar. Şemada incelemek için bir referans tanımlayıcı seçin.
| Ref. | Bileşen | Değer | Kılıf | Devredeki rolü | Kaynak |
|---|---|---|---|---|---|
| Ayarlanabilir pozitif lineer voltaj regülatörü TI LM317KCS, SLVS044Z'ye göre klasik TO-220 KCS. Pinler 1 ADJ, 2 ve tırnak OUT, 3 IN. LM317-N/NDE'den farklıdır. Yayımlanmış karakterizasyon değerleri: RθJA=23.5°C/W, RθJC(bot)=0.1°C/W, RθJC(top)=15.9°C/W; gerçek soğutma değerlendirilmelidir. Montajın sürekli akımı belirlenmemiştir. | LM317KCS | TO-220 (KCS) | 3 bacaklı ayarlanabilir pozitif lineer voltaj regülatörü | — | |
| Hassas metal film direnç 0,25 W (1/4W) %1 tolerans, 0,25 W anma gücü (VREF = 1,25 V altında ~6,5 mW harcar). 3,5 mA tipik minimum yük akımı gereksinimini karşılamak için ~5,21 mA nominal programlama akımı belirler. | 240Ω | Axial / 0805 | Referans akımı programlama direnci | — | |
| Sermet lineer potansiyometre / Trimpot 5kΩ lineer potansiyometre; CAD sürgüsü Pin 3, uç Pin 2/GND'ye; uç Pin 1 ADJ'ye bağlıdır. Seçilen parçanın fiziksel pin bağlantılarını ve güç değerini doğrulayın. Temas kaybında yüksek ayar noktası istenir; yük için aşırı gerilim koruması sağlanmaz. | 5kΩ | 3-Pin THT | Çıkış voltajı ayar kontrol elemanı | — | |
| Çok katmanlı seramik kondansatör (MLCC) 50 V anma gerilimi, X7R seramik dielektrik; besleme kablolarının parazitik endüktansından kaynaklanan salınımları önlemek için LM317 VIN bacağının hemen yanına monte edilir. | 0.1µF | Radial / 0805 | Giriş yüksek frekans dekuplaj kondansatörü | — | |
| Alüminyum elektrolitik kondansatör 10µF/35V kutuplu alüminyum elektrolitik; artı VOUT, eksi GND. Uygun fiziksel parçayı seçin ve gerçek yük geçici yanıtını değerlendirin. | 10µF | Radial Can THT | Geçici yanıt için ek çıkış kapasitansı | — | |
| Standart silikon doğrultucu diyot Vishay 1N4007 DO-41: VRRM=1000V; 9.5mm bacaklarla TA=75°C'de IF(AV)=1A; TA=25°C'de anma yükü üzerine bindirilmiş, tekrarlanmayan 8.3ms tek yarım sinüs için IFSM=30A. Gerçek deşarjı değerlendirin; ters giriş kutuplamasına karşı korumaz. | 1N4007 | DO-41 | VOUT'tan VIN'e ters deşarj sınırlama diyodu | — |
Gerçek montajlarda karşılaşılan tuzaklar ve her birinin çözümü.
Giriş DC beslemesi aniden kesildiğinde veya şaseye kısa devre olduğunda C2 çıkış kondansatörü yüklü kalır. Depolanan enerji, LM317'nin düşük empedanslı çıkış bacağından geriye doğru boşalmaya çalışır; bu da dahili Darlington geçiş transistörüne ve bağlantı tellerine zarar verebilir.
Çıkış kondansatörü için TI §8.2.1'i izleyerek D1'i katodu VIN'e, anodu VOUT'a bağlayın. Kaynağın geri dönen akıma dayanımını, darbe yolunun empedansını ve deşarj enerjisini değerlendirin. Bu baypas yolu her arızada güvenli deşarjı garanti etmez ve ters giriş kutuplamasına karşı korumaz.
Yetersiz toplam çıkış yükü regülasyonu engelleyebilir. TI, çalışma sıcaklık aralığında VIN−VOUT=40V için tipik 3.5mA ve maksimum 10mA belirtir. Yalnızca bölücü içeren genel bir devre en kötü koşullarda yüksüz regülasyonu garanti etmez.
R1 = 240 Ω seçildiğinde nominal bölücü akımı I1 = 1,25 V / 240 Ω ≈ 5,21 mA olup tipik 3,5 mA gereksinimini karşılar. Ancak harici yük olmadan en kötü durumdaki 10 mA sınırında çalışmayı garanti etmek için sadece 120 Ω direnç kullanmak yeterli olmaz: VREF(min) = 1,20 V ve +%1 direnç toleransında (121,2 Ω) akım yalnızca 9,90 mA (< 10 mA) olur. Zorlu çalışma koşullarında toleransları doğrulayın veya harici asgari yük bağlayın.
Giriş-çıkış gerilim farkı ve toplam akım regülatörün ısı yayılımını belirler. Toplam IOUT=1A için 12V'tan 5V'a örneği yaklaşık 7W harcar. Gerçek sıcaklık ve koruma davranışı termal yola bağlıdır; bilgi formundaki kılıf değeri, serbest havadaki montajın ölçüm sonucu değildir.
Bölücü akımını IOUT'a dahil ederek PD=(VIN−VOUT)IOUT+(VIN−VADJ)IADJ kullanın. Öngörülen ortam, montaj ve hava akışı için gerçek termal yolu hesaplayın; çalışma TJ değerini 0–125°C içinde tutun. Evrensel bir güç eşiğine veya normal çalışma olarak termal kapanmaya güvenmeyin.
Hesaplanan 27.54V bölücü ayar noktası gösterilen nominal 12V kaynaktan üretilemez. 9V üzerindeki ayar noktaları TI'ın önerdiği 3V payın dışına çıkar; bu, kesin bir fiziksel dropout eşiği belirlemez.
Gösterilen tasarımı değerlendirilmiş kaynak, yük ve termal koşullar içinde tutun. Farklı giriş veya çıkış aralığı için tüm kondansatör, diyot, güç ve soğutma değerlerini yeniden değerlendirin; yalnızca bölücü denklemi kullanılabilir aralığı belirlemez.
R2 CAD sürgüsü Pin 3, uç Pin 2 ve GND'ye bağlıdır; uç Pin 1 ADJ'ye bağlanır. Sürgü temas kaybında 5kΩ yolun tamamı kullanılır ve yüksek ayar noktası istenir. Gerçek arıza çıkışı kaynağa ve yüke bağlıdır; düşük gerilimli yükü bozabilir.
Seçilen potansiyometrenin fiziksel pin bağlantılarını doğrulayın. Uç-sürgü bağlantısı açık bölücüyü önler ancak yükü aşırı gerilimden korumaz. Yük gerektirdiğinde ayrı bir koruma devresi tasarlayın.
Bu devreyi kurdunuz, simüle ettiniz veya incelediniz mi? Onaylayın ya da yanlış bir parça, değer veya bağlantıyı bildirin.
GitHub'da bu sayfanın önceden doldurulduğu herkese açık bir form açar; ücretsiz bir GitHub hesabı gerekir. Bildirimler ve onaylar nasıl işler
TI LM79xx veri sayfasındaki ±15 V, 1 A izlemeli regülatör: tam −15 V’a ayarlanmış bir LM7915 ve toprak pini bir LM307 op-amp tarafından sürülen bir LM7815; böylece pozitif hat negatif hattın aynısı olur.
Minimum harici bileşenle 7V–40V DC kaynaktan 3A'e kadar sürekli yükte 5V regüle çıkış sağlayan 150 kHz yüksek verimli adım düşürücü anahtarlamalı regülatör.
Yaklaşık 100 mA için 12.4 Ω algılama direnci, nominal 12 V giriş ve giriş dekuplaj kondansatörü kullanan ST LM317T akım regülatörü. Harici yük IOUT ile GND arasına bağlanır.