Warum gibt dieser LM317 eine unerwartete Ausgabe aus?

Nur zum Spaß habe ich einen LM317-IC mit zwei Widerständen (1,5 k und 470 Ohm) verwendet, um eine Ausgangsspannung von etwa 1,8 Volt zu erhalten, und diese Schaltung mit einer Wanduhr verwendet.

Es funktionierte erstaunlich gut, wenn ich verschiedene Batterien wie 3,7 V, 6 V und 12 V anschloss, aber als ich das Ladegerät an die Batterie anschloss, stellte ich bald fest, dass die Geschwindigkeit der Wanduhr merklich schneller als normal war und meinem Handgelenk voraus war nach nur wenigen Minuten ansehen.

Ich habe das Experiment mit zwei anderen LM317-ICs mit unterschiedlichen Wanduhren wiederholt, und das Ergebnis war dasselbe. Ich habe ein anderes Paar Widerstände verwendet und eine Spannung von etwa 1,5 V ausgegeben, immer noch das gleiche Ergebnis.

Dann habe ich AMS1117-1.5 IC verwendet und die Wanduhr lief immer noch viel schneller als normal.

Ich verstehe nicht, warum das passiert, wenn ich das Ladegerät an die Batterie anschließe.

Die Schaltung, die ich entworfen habe, war wie folgt:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bitte stellen Sie ein Schema der genauen Schaltung, die Sie verwenden, mit der Spezifikation für jedes Teil bereit. Zeigen Sie außerdem, wie Sie das Ladegerät an die Batterie angeschlossen haben (die Schaltung mit dem LM317 war noch angeschlossen?).
Ich habe ein Diagramm der Schaltung hinzugefügt. Darüber hinaus geht aus der Frage hervor, dass sowohl das Ladegerät als auch die Last gleichzeitig angeschlossen waren. Es funktionierte gut, wenn das Ladegerät nicht angeschlossen war, wenn das Ladegerät angeschlossen war, funktionierte der Stromkreis nicht richtig.
Welches Ladegerät hast du genau verwendet? Wie lang sind die Kabel von der Batterie zum LM317? Was passiert, wenn Sie nur das Minuskabel des Ladegeräts anschließen (es ist also mit der Batterie verbunden, lädt sie aber nicht auf)? Kannst du uns ein Foto des gesamten Aufbaus zeigen?
1. Ihnen fehlt die gesamte im Datenblatt empfohlene Kapazität. 2. Der maximal zulässige Wert für R1 ist 240R. Der Regler kann nicht mit dem Wert beginnen, den Sie haben.
@ user207421 Ich habe die Schaltung mit 4,7-uF-Kondensatoren getestet und sie hat die Leistung in keiner Weise verbessert.
@BruceAbbott, bei der 12-Volt-Batterie habe ich ein handelsübliches 12-Volt-Ladegerät mit internem Überladeschutz verwendet, während ich bei der 3,7-Volt-Batterie ein 5-Volt-Mobiltelefonnetzteil und ein TP4056-Modul zum Laden verwendet habe. In beiden Fällen erhielt ich die gleichen Ergebnisse wie oben angegeben.
Wie ich schon gefragt habe, was passiert, wenn Sie das Plus des Ladegeräts von der Batterie trennen und das Minus angeschlossen lassen?
Und hast du meinen Punkt #2 umgesetzt? Es bringt nichts, nur den halben Kommentar zu lesen und die halbe Lösung zu implementieren.
Haben Sie die Ausgangsspannung des Reglers zu irgendeinem Zeitpunkt in Ihren Experimenten gemessen?
@BruceAbbott, die unerwartete Ausgabe wird gesehen, sobald einer der Anschlüsse des Ladegeräts, entweder positiv oder negativ, verbunden ist.
@ user207421, du hattest Recht. Ich habe einen Kondensator am Eingang verwendet, aber der Ausgangskondensator fehlte. Sobald ich am Ausgang einen Kondensator hinzufügte, funktionierte die Schaltung auch mit den großwertigen Widerständen. Ich würde vorschlagen, diesem Thread eine weitere Antwort hinzuzufügen, in der Ihre Lösung erklärt wird ...

Antworten (4)

In anderen Antworten und Chats wurden einige Gründe für das von Ihnen erwähnte Problem genannt:

... Es funktionierte erstaunlich gut, wenn ich verschiedene Batterien wie 3,7 V, 6 V und 12 V anschloss, aber als ich das Ladegerät an die Batterie anschloss, stellte ich bald fest, dass die Geschwindigkeit der Wanduhr merklich schneller war als normal ...
Ich Ich verstehe nicht, warum das passiert, wenn ich das Ladegerät an die Batterie anschließe.

Mögliche Gründe :
Da wir nicht die genauen Details haben, wie von einigen anderen angefordert, können wir größtenteils spekulieren.
Ich glaube, dass es eine Kombination von Effekten/Problemen gibt, die die gefundenen Ergebnisse überlagern:

  • Mindestlaststrom : LM317 erfordert wie andere Serienregler einen Mindestlaststrom, der von Modell zu Modell unterschiedlich ist. Im Fall des LM317 liefert die Verwendung von 120 Ohm als R1 die erforderlichen 10 mA für den ungünstigsten Fall.
  • Einschwingverhalten des LM317 : Der LM317 arbeitet möglicherweise mit einer niedrigeren Last als 10 mA, aber das Einschwingverhalten und seine Ausgangsspannung können beeinträchtigt werden. Dies könnte erklären, warum der LM317 mit Batterie als reibungsloseste Stromversorgung arbeitet, aber möglicherweise nicht gut auf Transienten reagiert.
  • Lautes Ladegerät : Die meisten Batterieladegeräte sind elektrisch "rauschend", mit seltenen Ausnahmen.
    Einfache Batterieladegeräte können die Batterie sogar mit gepulstem Gleichstrom speisen, der nicht einmal gefiltert wird, nur mit einer Diode, ohne Kondensatoren!
    Andere "intelligente Ladegeräte" können Schaltnetzteile SMPS verwenden, verlassen sich aber auf die spannungsglättende Wirkung der Batterie. SMPS kann eine hochfrequente "Welligkeit" verursachen, normalerweise im Bereich von 20 kHz bis 100 kHz.
    Das Einschwingverhalten des LM317 ist bei niedriger Frequenz (gleichgerichtete Leitung = 60–120 Hz) besser als bei schlecht gefilterten Spannungen von einem SMPS in bestimmten Ladegeräten (deshalb fragten Leser nach dem Ladegerätmodell).
  • Innenwiderstand der Batterie : 12-V-Batterien können im Vergleich zum gepulsten Ladestrom einen höheren Innenwiderstand haben. Es könnte eine Motorradbatterie (5-10Ah) oder eine alte Autobatterie sein. In beiden Fällen könnte der Innenwiderstand bis zu 50 Milli-Ohm betragen. Nehmen wir an, die Ladeimpulse betragen 10 A; in diesem Fall wäre die Ladewelligkeit 500 mV.
    Wenn der LM317 richtig geladen wäre, würde seine Dämpfung etwa 60 dB betragen, sodass die Ausgangswelligkeit vernachlässigbar wäre.
    Aber Ihre Schaltung verbraucht nur 1,25/1K5 = 0,83 mA = 8 % oder das erforderliche Minimum (im schlimmsten Fall).
  • Uhrenschaltung unter gepulster Spannungsversorgung : Die meisten Digitaluhren sind batteriebetrieben und haben keinen ausreichenden Schutz gegen pulsierende Versorgungsspannung. Solche Impulse könnten das Quarz-Timing und den Teiler stören, indem sie zusätzliche Taktimpulse erzeugen , wodurch Ihre Uhr schneller als erwartet läuft. Die Minimierung jeglicher Überspannung – ob gepulst oder nicht – sollte Priorität haben.

Untersuchungsmöglichkeiten :
Wenn Sie ein billiges tragbares Oszilloskop (wie DSO138 ) haben, wäre es ein großartiges Werkzeug, um das Verhalten von Spannungstransienten zu sehen.
Aber wenn Sie keine haben, machen Sie sich keine Sorgen: Versuchen Sie, eine ROTE LED wie hier zu verwenden:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich gehe davon aus, dass die rote LED-Spannung 1,7 V beträgt; andere Farben haben andere Schwellenspannungen.
Bei V_out = 1,8 V leuchtet die LED mit einem 10-Ohm-Widerstand schwach. "Speichern" Sie die Lichtintensität nur mit der 12-V-Batterie.
Schließen Sie dann das Ladegerät an und schalten Sie es ein. Wenn die LED ihre Lichtintensität ändert oder zu pulsieren beginnt, ist dies ein Beweis dafür, dass der LM317 nicht richtig funktioniert. Ich habe Ihre Zeichnung verwendet und eine kleine Überarbeitung und Aktualisierung vorgenommen.

Über die überarbeitete Schaltung :
Widerstandswerte : Um den unsachgemäßen Betrieb des LM317 zu vermeiden, habe ich die Widerstandswerte R1 und R2 geändert; R1 = 120R und R2 = 52R (oder 56R, wenn 1,83 V in Ordnung sind). Dies ist der überarbeitete Wert von R2 mit dem Kommentar/der Hilfe von OP. Zwei Kondensatoren - Elektrolyt und Polyester / Keramik - würden auch das Einschwingverhalten unterstützen.
Die ROTE LED könnte weggelassen werden, ist aber ein visueller Hinweis darauf, dass alles weiterhin richtig funktioniert.

Natürlich könnte die Schaltung von der Auswahl des Serienreglers bis zur Ladeschaltung anders ausgelegt werden, aber das wäre eine andere Frage. Ich glaube also, die wahrscheinlichsten Gründe für die ermittelten Ergebnisse angesprochen zu haben.
Informieren Sie uns über das Verhalten der ROTEN LED (Untersuchung) und ob die vorgeschlagenen Änderungen wie beabsichtigt funktioniert haben.

Update und Feedback von OP:
Das Originalplakat - Asmat Ali - hat mir geholfen, einen Fehler in der R2-Berechnung zu identifizieren - danke! Er erwähnte auch, dass das Problem mit (meinen Ergänzungen) gelöst wurde:

Nachdem dort (Ausgang) ein 4,7-uF-Kondensator hinzugefügt wurde, funktionierte die Schaltung perfekt mit (R1) 1000- und (R2) 470-Ohm-Widerständen.

Während die Schaltung jetzt funktionieren könnte, indem nur der Ausgangskondensator hinzugefügt wird, ist der Laststrom immer noch zu klein und ich empfehle, die Mindestlast zu erhöhen.
Ein minimalistischer Vorschlag ist das Hinzufügen von R_Load = 180R zur ursprünglichen Schaltung , wodurch der Worst-Case-Mindeststrom von 10 mA (@ 1,8 V) bereitgestellt wird, während die erwähnten 4,7 uF OP beibehalten werden.

Danke für die ausführliche Antwort. In meinem Fall lag das Problem tatsächlich daran, dass auf der Ausgangsseite der Schaltung kein Kondensator verwendet wurde. Nachdem dort ein 4,7-uF-Kondensator hinzugefügt wurde, funktionierte die Schaltung perfekt mit 1000- und 470-Ohm-Widerständen. Ich bin neugierig zu wissen, warum Sie R2 auf 1k6 geändert haben? 120 und 1k6 ergeben nach der Formel eine Leistung von etwa 17 Volt.
Was Ihre Ergebnisse betrifft, gut zu wissen, dass die Ausgangsobergrenze die Leistung verbessert hat, um sie stabil zu machen. Und was den R2 angeht, habe ich mich sicherlich vertan, wahrscheinlich wegen der Late-Night-Rechnung. Schön, dass du es bekommen hast, danke. Der richtige Wert sollte R2 = 52Ω sein. Dies ist nur eine schnelle Antwort, da ich die Zeichnung und den Text zu diesem 52R-Wert im PC habe, jetzt ist es sehr spät, also brauche ich vielleicht ein paar Tage dafür. Sie haben die Instabilitäten mit der Ausgangskappe abgemildert, aber ich glaube immer noch, dass R1 = 120 R + R2 = 52 R oder zumindest eine größere Last als 180 Ω bei 1,8 V die Stabilität von LM unter allen Bedingungen verbessern könnte.
@AsmatAli, bitte sehen Sie sich meine überarbeitete Antwort - Bild und Text - unter Berücksichtigung Ihres Feedbacks und Ihrer Kommentare an. Nochmals vielen Dank für Ihre Hilfe bei der Suche nach dem R2-Fehler. Ich habe eine minimalistische Lösung (R_load = 180R) erwähnt, basierend auf unserer letzten Interaktion. Wenn Sie der Meinung sind, dass ich Ihre Frage beantwortet habe, ziehen Sie bitte in Betracht, die Antwort zu akzeptieren. Und wenn Sie die LED an der ursprünglichen Schaltung ausprobieren und den Verdacht bestätigen (oder nicht) könnten, wird Ihr Experiment es uns allen ermöglichen, daraus zu lernen.

LM317 ist transparent für Wechselströme, die von Schaltnetzteilen erzeugt werden. Die vom Ladegerät erzeugten Spitzen gehen direkt durch den LM317 in die Taktschaltung und überwältigen leicht die Quarzschaltungen, die mit einer Leistung von 1 uW arbeiten. Die Uhr zählt einige der Spitzen vom Ladegerät, als wären sie Impulse vom Quarzoszillator.

Wenn Sie ein lineares Ladegerät verwendet hätten, hätten Sie dieses Problem nicht, aber die meisten Ladegeräte verwenden Schaltleistungswandler für Effizienz und Schnelligkeit des Designs.

Das liegt daran, dass ihm die empfohlene Kapazität fehlt, nicht speziell am Schaltnetzteil.
@ user207421 Das mag auch sein, aber Uhren reagieren ziemlich empfindlich auf Netzteilschrott. Es handelt sich um Mikroleistungsschaltkreise mit einer Rauschunterdrückung, die nur ausreicht, um mit der abgestrahlten Anfälligkeit fertig zu werden. Wenn Sie ihnen leitungsgebundenes Rauschen am Batterieeingang zuführen, sind sie nicht darauf ausgelegt, damit umzugehen. Es gibt auch viele Unterschiede zwischen den Uhrenmodellen – ich persönlich habe zumindest Unterschiede in der Empfindlichkeit um eine Größenordnung gesehen, und die sehr teure Uhr war seltsamerweise nicht die bessere. Es hatte nie Probleme, den Akku bei geschlossener Metallrückseite zu entladen.
Sicherlich. So sind viele Dinge. Ich habe nichts anderes behauptet. Der springende Punkt bei der Frage ist jedoch, dass der Regler den Stromversorgungsschrott hätte entfernen sollen, und die Antwort lautet, dass er dies tun wird, wenn es sich um einen Eingangskondensator handelt. verwendet wird, und ein geeigneter Wert für R1.

Das Problem ist, dass der alte LM317 eine Last von mindestens 10 mA haben muss, damit er die Ausgangsspannung regeln kann. Ihr 470-Ohm-Widerstand hat zu viel Widerstand für einen LM317. Das Datenblatt zeigt 240 Ohm für den teureren LM117 und 120 Ohm für den LM317. Das Datenblatt zeigt auch wichtige Eingangs- und Ausgangskondensatoren.

Dann müssen Sie auch den Widerstand der 1,5 k auf 51 Ohm reduzieren, damit die Ausgangsspannung etwa 1,78 V beträgt.

LM317

Dies erklärt nicht wirklich, warum es mit Batterien und nicht mit dem Ladegerät funktionierte. Der Unterschied trat sowohl beim LM317 als auch beim LM117 auf.
Ich würde auch eine Bulk-Kapazität parallel zu C1 am Eingang hinzufügen.
240R ist der maximale Wert von R1 sowohl für 317 als auch für 117. Das Datenblatt zeigt zahlreiche Beispiele von 240R für den LM317. Sie extrapolieren aus einer einzelnen Stichprobe und verwechseln auch R1 mit R2.
Die Datenblattnummern sind bei der Mindestlast ziemlich klar - es ist NICHT garantiert, dass sie mit einem 240-Ohm-R1 und ohne Last reguliert wird. In der Regel wird es jedoch so sein, dass die Leute damit durchkommen. Der schlimmste Fall ist eine niedrige Temperatur und ein hoher Vin-Vout. Aber es ist kein gutes Design, sich auf typische Spezifikationen zu verlassen, überhaupt nicht.

Wenn Sie den maximalen Widerstandswert für den LM317 verwenden, steigt bei einigen von ihnen die Ausgangsspannung an, wenn der Laststrom niedrig ist.

LM317