Konstanthalten der Leistung eines beheizten LM317

Ich habe ein Netzteil mit einem LM317 gebaut:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Wenn die Versorgung längere Zeit (mehrere Stunden) mit einer respektablen Last eingeschaltet ist, steigt die Ausgangsspannung in der Größenordnung von mehreren hundert Millivolt an. Ich denke, das liegt an der Erwärmung des LM317. Einen Kühlkörper habe ich schon, aber der IC wird trotzdem heiß, besonders bei großer Last und natürlich langer Einschaltdauer.

Ich habe mich gefragt, ob es eine Möglichkeit gibt, eine Art Schutz zu schaffen, um sicherzustellen, dass sich die Spannung nicht zu stark ändert. Ich habe an diese Optionen gedacht:

  • Hinzufügen eines PIC an einer separaten 5-V-Versorgung, der die Versorgung überwacht und piept, wenn sie sich zu stark ändert. Dies könnte ein Overkill für ein so einfaches Problem sein.
  • Fügen Sie einen PIC hinzu und machen Sie R2 zu einem digitalen Poti, damit ich die Ausgangsspannung digital einstellen kann, und der PIC kümmert sich um den Rest und ändert automatisch den Widerstand am Einstellstift, wenn sich die Ausgangsspannung ändert. Wieder ein Overkill, und ich möchte nicht viel Arbeit dafür haben.
  • Etwas mit einem Komparator, aber das gibt ein Problem damit, dass die Versorgung variabel ist. Ich bin mir nicht sicher, wie ich das mit einem Komparator herausfinden könnte ...
  • Größerer Kühlkörper, bessere Platzierung, Hinzufügen eines Lüfters - würde wahrscheinlich tatsächlich funktionieren, aber ich denke, es sollte eine elektrische Lösung geben (dh mit Hinzufügen eines Schaltkreises) und ich würde diese Lösung gerne sehen.

Wie sähe also eine solche Lösung mit Schaltung aus?

Hier zwei Fotos von meinem Setup:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Erstens rechts: der Kühlkörper mit dem LM317
Erstens links: die Platine mit R2 irgendwo
Zweitens unten: die beiden Töpfe (5K und 500), die zusammen R1 sind

Was ist die aktuelle Auslosung? Überschreitest du die Bewertung?
@ ScottSeidman 100 mA, der LM317 ist meiner Meinung nach für 1 oder 1,5 A ausgelegt.
Sie sollten R2 mit einem Kondensator umgehen, um das Einschwingverhalten zu verbessern. Siehe Datenblatt.
Sind R1 und R2 so montiert, dass sie sich zusammen mit dem LM317 auch erwärmen?
Das ist seltsam. Vref sinkt bei einer Temperatur über 25 °C, was die Ausgangsspannung senken würde. I adj steigt von 25 ° C auf 100 ° C um etwa 4 uA, aber das würde die Ausgabe nur um 20 mV erhöhen. Sehr komisch. Versuchen Sie, die Spannung an R1 zu überprüfen - wie ändert sich diese mit der Temperatur? Wird die Last mit der Temperatur kleiner?
@EJP das ist im Schaltplan auf Seite eins dieses Datenblatts nicht gemacht ...
@Andyaka Die Temperatur steigt nur für den LM317 an, hat also keine Auswirkungen auf die Last oder R1. Soll ich trotzdem die Spannung über R1 messen?
R1 sollte bei Umgebungstemperatur von 1,25 V abnehmen, was bedeuten muss, dass der Ausgang mit der Temperatur sinkt. Die Messung könnte Sie darüber informieren, dass Sie ein schlechtes Gerät haben, aber es scheint unwahrscheinlich, Camil. Es ist sehr seltsam. Ich habe in meiner Vergangenheit ein paar 317er verwendet und kann mich nicht erinnern, jemals gesehen zu haben, dass sie sich auch nur annähernd wie 100 mV bewegt haben
Wie viel kostet Vin?
@ pjc50 um 17 V (12 V ~ gleichgerichtet). Vout war 5V, als das Problem auftrat.
Fehlt in Ihrem Schaltplan eine Verbindung vom Wischer des Topfes zur Masse? Ich berechne 30 V Ausgang für die Schaltung wie gezeichnet.
@ThePhoton danke für die Cap-Note. Ich konnte es mit Circuitlab nicht richtig zeichnen, lass es mich noch einmal versuchen. Es sollte in der Tat mit Masse verbunden werden.
Für Leute, die dafür gestimmt haben, als Duplikat zu schließen, hat die Frage, die Anindo verlinkt hat, einen Kreislauf, bei dem die Ausgabe mit der Zeit abfällt. Bei dieser Frage steigt die Ausgabe an. Dies deutet auf eine andere Ursache der Drift hin und nicht auf eine doppelte Frage.
Das Puffern der Ausgabe würde die Last verringern. Eine bessere Stabilität kann mit einer temperaturstabilisierten Spannungsreferenz erreicht werden (LM299 0,0001 %/°C Temperaturkoeffizient). Es gibt Schaltungen online, um den Chip zu verwenden.

Antworten (2)

Diese Antwort ist ein bisschen spekulativ, aber es ist meine beste Vermutung, was los ist.

Um einen 5-V-Ausgang zu erhalten, haben Sie Ihren Pot gedreht, um etwa 720 Ohm für "R2" zu erhalten. Es hat (5-1,25 =) 3,75 V, also brennt es ungefähr 20 mW. Auch wenn Sie es nicht spüren, wird es im Inneren heiß. Ein Topf ist wahrscheinlich ein relativ großer Teil, was die sehr große Zeitkonstante erklärt, die Sie bei dieser Spannungsdrift sehen. Überprüfen Sie im Datenblatt, ob der Topf ein positives Tempco hat, oder schlagen Sie mit einer Heißluftpistole darauf und beobachten Sie die Ausgabe als ersten Schritt, um dies als Fehlerquelle zu bestätigen oder abzulehnen.

Ein etwas weniger wahrscheinlicher Effekt, der auch das Potentiometer betrifft, wäre, wenn thermische Effekte dazu führen, dass der Schleiferwiderstand driftet, oder wenn im Laufe der Zeit eine chemische Veränderung (wie Oxidation) am Kontakt des Schleifers mit dem Widerstandselement auftritt. Da der Schleifer Teil des „R2“ ist, der Ihre Ausgangsspannung steuert, führt jede Auswirkung auf den Schleiferwiderstand auch dazu, dass Ihr Ausgang driftet.

Je nachdem, welche Art von Topf Sie verwenden und wenn Sie wirklich eine Einstellbarkeit benötigen, können Sie versuchen, zu einem Topf höherer Qualität mit niedrigerem Tempco und bekannter Wischerwiderstandsstabilität zu wechseln oder zu einem festen Widerstand zu wechseln und zu sehen, ob die Drift verringert wird oder eliminiert.

Oooh, ich mag die Heißluftpistole als Debugging-Tool!
Ein Lötkolben wäre ein besseres Werkzeug. Sie können einzelne Komponenten berühren, um zu sehen, was und ob den größten Unterschied verursacht.

Aus dem obigen Bild geht hervor, dass der Kühlkörper möglicherweise nicht für Ihre Last geeignet ist. Lösung:

  1. Verwenden Sie einen größeren Kühlkörper. Die erzeugte Wärme ist direkt proportional zur Eingangsspannung und zur Last des Reglers.

  2. Überprüfen Sie die Eingangsspannung. Ein Eingang von 9 V für einen 5-V-Ausgang ist in Ordnung.

Erhöhen Sie für eine große Last die Leistung des LM317 mit zusätzlichen Leistungstransistoren mit Kühlkörper. Die Anzahl (NPN-Transistor) hängt davon ab, wie hoch die Stromausgangsleistung Ihres Transformators ist.

Um die Erwärmung des LM317 zu verhindern oder zu minimieren, wäre ein weiterer Vorschlag, die Leistung des LM317 mit einem NPN-Leistungstransistor zu erhöhen.
Konstanthalten der Leistung eines beheizten LM317
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