Widerstandswerte zur Verwendung mit LM317

Die Ausgangsspannung wird nicht durch das Verhältnis von R1 zu R2 bestimmt. Sie ist durch die folgende Gleichung gegeben:

$V_{OUT} = 1.25 \left(1+\frac{R_1}{R_2}\right) + I_{ADJ}R_2$

Für gewöhnliche Zwecke ist die$I_{ADJ}R_2$Begriff kann verworfen werden, weil$I_{ADJ}$liegt in der Größenordnung von$100\mbox{ }{\mu}A$.

Sie haben Ihre Widerstände mit 10 multipliziert, also wird dieser Fehlerterm ebenfalls mit 10 multipliziert und geht von 33 mV auf 330 mV oder 0,33 V.

Mehrere Leute haben zu Recht darauf hingewiesen, dass die Ausgangsspannung des LM317 durch den Iadj-Strom beeinflusst wird, der in R2 fließt (siehe Beispielschaltung unten).

Zwei Faktoren sind potenziell relevant für Iadj – seine absoluten Werte von 50 uA typisch, 100 uA maximal, und seine Schwankung über den Lastbereich von 0,2 uA typisch, 5 uA maximal. Wie andere angemerkt haben, muss R2 klein genug sein, damit der Iadj-Spannungsabfall in R2 ignoriert werden kann oder berücksichtigt werden muss. Wenn R2 groß ist, kann die Änderung von Iadj durch R2 unter Last erheblich sein. Wenn sich Iadj beispielsweise um seinen Maximalwert von 5 uA über die Last ändert und wenn R2 100 k ( viel größer als gewöhnlich) wäre, dann wäre die Änderung von Vout V = IR = 5 uA.100 k = 0,5 Volt! Selbst 20k hier würden eine Änderung von 0,1 Volt verursachen, was in manchen Fällen bedenklich sein kann. (Wenn ja, dann sollten Sie wahrscheinlich keinen einfachen Regler mit 3 Anschlüssen verwenden, aber das ist eine andere Geschichte).

Weniger subtiles Problem: Es gibt einen zweiten , weniger subtilen, aber manchmal übersehenen Faktor. Die interne Elektronik des LM317 wird durch die Dropout-Spannung über dem Regler "betrieben", und ein minimaler Strom MUSS durch den Regler fließen, um eine Regelung zu erreichen.

Das LM317-Datenblatt gibt 10 mA max, 3,5 mA typisch als minimalen Laststrom an (auf Seite 4 des referenzierten Datenblatts). (Maximum Minimum ist ein nettes Konzept :-)). Ein „korrektes“ Design erfordert, dass der schlimmste Fall von 10 mA berücksichtigt wird. Wenn die externe Last immer 10 mA oder mehr zieht, ist alles in Ordnung. Wenn jedoch der externe Laststrom auf unter 10 mA abfallen kann, muss dies ausgelegt werdenStellen Sie eine Last bereit, um diese 10 mA bereitzustellen. Im schlimmsten Fall bietet R1 ohne Last eine bequeme Möglichkeit, die 10 mA bereitzustellen und gleichzeitig einen schön "steifen" Teiler bereitzustellen. R1 hat im Normalbetrieb immer 1,25 V. Die Verwendung von R1 = 240 Ohm, wie im Datenblattbeispiel gezeigt, ergibt I = V/R = 1,25/240 = 5,2 mA, was mehr als die erforderliche typische Mindestlast von 3,5 mA, aber weniger als die erforderliche Mindestlast von 10 mA im ungünstigsten Fall ist. Wenn keine externe Last vorhanden sein kann, benötigen Sie nicht mehr als R = V / I = 1,25 V / 10 mA = 125 Ohm für R1, wenn Sie auf diese Weise Ihren minimalen Laststrom erhalten. SO würde der für R1 gezeigte 240-Ohm-Widerstand die LM317-Mindestlastanforderung im schlimmsten Fall nicht erfüllen . Entweder muss ein niedrigerer Wert von R1 verwendet werden, oder es muss immer eine externe Mindestlast vorhanden sein, die geeignet ist, die Summe auf mindestens 10 mA zu bringen.

Mit gesetztem R1 kann nun R2 dimensioniert werden, um die gewünschte Ausgangsspannung zu erreichen. Mit 10 mA, die in R1 + R2 fließen, ist Iadj in allen außer kritischen Fällen unbedeutend klein.

Beim „Entwerfen" einer Schaltung (anstatt sie nur zum Funktionieren zu bringen) ist es wichtig, dass die Worst-Case-Parameter verwendet werden. Was „am schlechtesten" ist, hängt vom Parameter ab, und in einigen Fällen müssen Sie möglicherweise das Minimum verwenden Wert eines Parameters für eine Bemessungsberechnung und der Maximalwert desselben Parameters für eine andere Berechnung.

Effizienzprobleme:

"Für Interesse" - der LM317 hat eine minimale Dropout-Spannung von etwa 1,5 V bis 2 V für die meisten Bedingungen, die normalerweise zutreffen würden. (25 C, 20 mA bis 1 A. ) Dropout kann so niedrig wie 1 V bei 20 mA bei 150 C (!!!) und so hoch wie 2,5 V bei 1,5 A bei entweder -50 C oder +150 C (!) sein. 2 V ist ein sicherer Wert für Dropouts für Scoping-Berechnungen. Der ungünstigste Fall für Ihr Design muss bei der Erstellung des endgültigen Designs ermittelt werden.

Bei beispielsweise 5 V Ausgang ist der Wirkungsgrad = <= Vout / Vin = 5 / (5 + 2) = ~ 71%.

Bei sehr niedrigen Strömen kann der minimale Laststrom von 10 mA erheblich sein. zB bei 1 mA Ausgang Wirkungsgrad = 1ma_load /10_ x 71% = mA_min = 7,1% ! :-) :-(.

Bei 5 mA sind es 5/10 x 71 % = ~ 35 %.

Der maximale Wirkungsgrad steigt mit zunehmender Last auf typischerweise 70 % an.

ABER all das passiert, wenn der Regler gerade am Punkt des "Ausfalls" ist. Wenn Vin mehr als etwa 2 V über Vout liegt, ist es die Aufgabe des Reglers, die Überspannung zu senken. Daher muss der Wirkungsgrad in den meisten Fällen unter dem maximal möglichen liegen.

Andere haben bereits auf die Gleichung hingewiesen

$V_{OUT} = 1.25V \left(1+\dfrac{R_1}{R_2}\right) + I_{ADJ}R_2$

die auch im Datenblatt zu finden sind . Umstellen für$R_1$gibt uns

$R_1 = R_2 \left( \dfrac{V_{OUT} - I_{ADJ} R_2}{1.25V} - 1\right)$

Wenn$V_{OUT}$liegt in der Größenordnung von Volt (höchstwahrscheinlich) und$R_2$geht in die Hunderte$\Omega$der Begriff$I_{ADJ} R_2 << V_{OUT}$und kann ignoriert werden, da$I_{ADJ}$ist maximal 100$\mu$A. Wir erhalten dann eine vereinfachte Gleichung:

$R_1 = R_2 \left( \dfrac{V_{OUT}}{1.25V} - 1\right)$

Zum Beispiel für$V_{OUT}$= 5V und$R_2$= 100$\Omega$Die erste Gleichung ergibt einen Wert von 299,2$\Omega$, während die zweite uns 300 gibt$\Omega$, ein Fehler von nur 0,3 %.
Auf der anderen Seite, wenn Sie 10k wählen würden$\Omega$Pro$R_2$Sie würden Werte von 22k erhalten$\Omega$und 30k$\Omega$bzw. Pro$R_1$. Mit 30k$\Omega$würde bei 6V out statt 5V ein Fehler von 20% resultieren!

Es gibt noch einen weiteren guten Grund, niedrige Werte auszuwählen$R_1$und$R_2$. Das Datenblatt erwähnt eine Mindestlast von typisch 3,5 mA, maximal 10 mA. Besser 10mA wählen, nicht nur weil man immer für den Worst Case rechnen muss, sondern auch weil die 10mA als Mindestbedingung für die anderen Parameter gegeben sind.
Für 5V heraus werden Sie wollen$R_1$+$R_2$< 500$\Omega$dann.

Sie müssen auch Iadj berücksichtigen, das bei etwa 100 uA liegt. Da dies immer konstant bleibt, sich aber I bis R1 je nach Widerstand ändert, müssen Sie sicherstellen, dass die 100uA kein großer Teil des Programmstroms sind.

Je höher Sie also R1 haben, desto mehr "Fehler" verursacht Iadj, da es beginnt, ein wesentlicher Teil des Gesamtstroms zu werden.

Mit deinem Beispiel:

(1,25 * (1 + (330/200))) + (100e-6 * 330) = 3,3455 V

Mit Widerstand x10:

(1,25 * (1 + (3300/2000))) + (100e-6 * 3300) = 3,6425 V

Es wurde früher festgestellt: "Der für R1 gezeigte 240-Ohm-Widerstand würde also im schlimmsten Fall die Mindestlastanforderung des LM317 nicht erfüllen."

Aber ich bin mir ziemlich sicher, dass der "schlimmste Fall" keine Last wäre, dh der 317 liefert keinen Strom an einen nachfolgenden Stromkreis. Unter der Annahme einer Last von mindestens 10 mA, die von der gelieferten Elektronik bereitgestellt wird, bin ich mir nicht sicher, ob es sehr wichtig ist, wie hoch der Wert von R1 ist.

(Mit Ausnahme des Iadj-Terms, der die Berechnung der erwarteten Ausgangsspannung erschwert. Aber meiner Meinung nach erschweren Widerstandstoleranzen die Berechnung noch mehr.)

Mein aktuelles Projekt verwendet einen 317, um B+ an einen Röhrenvorverstärker zu liefern. R2 wird durch einen ganzen Stapel Zener ersetzt. R1 ist auf 470 Ω eingestellt, um ETWAS Strom durch den 317 zu lassen, während die Verlustleistung in den Zenern auf einem "glücklichen" Niveau gehalten wird.

Die Last-/Leerlaufspannungen betragen 276 und 277. Da es sich bei der Schaltung jedoch im Wesentlichen um einen Klasse-A-Verstärker handelt, kann ich mit einem mehr oder weniger konstanten Stromfluss von 20 mA rechnen, außerhalb des Worst-Case-Minimums von 10 mA, und damit der Schaltung scheint für mich gut zu funktionieren, auch mit dem "falschen" Widerstandswert.