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Circuitos Reguladores de Tensão LM317

2 de março de 2023 0 Comentários Leitura: 12 min

O CI regulador de tensão LM317 é um chip bem estabelecido que pode ser usado em uma variedade de circuitos com apenas alguns componentes eletrônicos adicionais para criar um regulador de tensão fixo ou ajustável eficaz.

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O tutorial dos circuitos da fonte de alimentação incluem:

O tutorial dos circuitos da fonte de alimentação incluem:

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O LM317 é um circuito integrado estabelecido e popular que fornece uma capacidade de regulação de tensão linear altamente eficaz em um circuito integrado.

O LM317 é um dispositivo de três terminais que permite que um circuito regulador de tensão linear positivo seja facilmente projetado, capaz de fornecer 1,5 amperes em uma faixa de tensão de saída de 1,2 a 37 volts, dependendo obviamente da tensão de entrada.

O circuito integrado requer apenas alguns componentes eletrônicos externos para completar o projeto do circuito eletrônico que pode ser usado em uma grande variedade de aplicações.

Essas aplicações podem incluir regulação de tensão linear separada em uma fonte de alimentação, regulação de tensão local, regulação de tensão no cartão e pode até ser transformada em uma fonte de tensão programável com alguns componentes eletrônicos adicionais.

Também mudando ligeiramente o circuito, o circuito integrado regulador de tensão LM317 pode ser usado como um regulador de corrente de precisão ou limitador de corrente para uma fonte de alimentação.

Sumário

Especificação básica do LM317

O circuito integrado do regulador de tensão LM317 oferece um nível de desempenho realmente excelente, conforme visto pela especificação resumida abaixo.

ESPECIFICAÇÃO RESUMIDA PARA O REGULADOR DE TENSÃO LM317
PARÂMETROS E CONDIÇÕES	MÍN.	TÍPICA	MÁX.	UNIDADES
Max Current (TO220 no dissipador de calor)		1,5	2.2	A
Tensão de saída (faixa definida pelo projeto)	1.2		37	V
Regulação de linha 3,0 V≤ VI−VO ≤ 40 V		0,01	0,04	%/V
Regulação de carga 10 mA ≤ IO ≤ Imax Vo ≤ 5V		5	25	mV
Regulação de carga 10 mA ≤ IO ≤ Imax Vo ≥ 5V		0,1	0,5	%/Vo
Corrente do pino de ajuste !,sub>Adj		50	100	µA
Tensão de referência (nominal) (V _ref )	1.2	1.25	1.3	V
Regulação de linha 3,0 V ≤ VI−VO ≤ 40 V		0,02	0,07	&/V
Regulação de carga 10 mA ≤ IO ≤ Imax com Vo ≤ 5,0V		20	70	mV
Regulação de carga 10 mA ≤ IO ≤ Imax com Vo ≥ 5,0V		0,3	1,5	%/Vo
Estabilidade de temperatura (Tlow ≤ TJ ≤ Coxa)		0,7		% vo
Corrente de carga mínima para manter a regulação		3.5	10	mA

Nota: Deve-se notar que existem várias variantes diferentes do LM317 e o chip é fabricado por vários fabricantes diferentes. Isso significa que existem várias variantes com especificações diferentes. Aqueles dados em detalhes acima são típicos e geralmente usados. No entanto, para obter detalhes exatos, a folha de dados do fabricante específico deve ser consultada.

O LM317 está disponível há muitos anos e é um componente eletrônico estabelecido. Embora esteja disponível há muitos anos, oferece um nível de desempenho mais do que suficiente para a maioria dos projetos de circuitos eletrônicos, oferecendo boa regulagem, baixa contagem de componentes, baixa saída de ruído e uma variedade de outras especificações.

O fato de o chip estar disponível há muitos anos significa que ele é fabricado por várias empresas e, como resultado, é improvável que fique obsoleto, o que é uma vantagem distinta para quem pensa em iniciar um novo design.

Pinagem e pacotes LM317

O IC do regulador LM317 está disponível em vários pacotes, tanto para configurações de chumbo padrão quanto como um dispositivo de montagem em superfície, SMD. A escolha do tipo de formato obviamente dependerá do projeto do circuito eletrônico específico e de como ele será fabricado.

Para projetos de circuitos eletrônicos em que a construção usará uma forma de construção com chumbo, o estilo TO220 é o mais popular. É necessário estar ciente de que as conexões de pinagem do LM317 não são as mesmas dos CIs populares da série 78xx, onde o pino central é o comum e a entrada e a saída são laterais.

Esteja ciente também de que o contato de metal do dissipador de calor está conectado à saída, portanto, será necessário usar um kit de isolador para parafusá-lo ao dissipador de calor, caso seja necessário.

Pacote TO220 LM317 pinos/conexões de pinos

Para construção de montagem em superfície, a versão do dispositivo de montagem em superfície usa o pacote D ² PAK. Ganho, os pinos de entrada e ajuste estão nas posições mais externas, e o pequeno pino central é a saída – isso também é conectado ao contato de metal do dissipador de calor. Estando em um PCB, não precisará de uma arruela isolante, pois o cobre do PCB poderá ser usado como contato e também para afastar o calor.

D ² PAK SMT pacote LM317 pinos / conexões de pinos

Operação do LM317

O chip regulador de tensão LM317 é quase totalmente autônomo, exigindo apenas alguns componentes eletrônicos externos para completar o circuito.

Este chip regulador de tensão é um regulador flutuante de três terminais – ele desenvolve uma tensão de referência interna nominal de 1,25 volts referida como V _ref entre os terminais de saída e de ajuste.

Esta tensão de referência é então convertida para o que é chamado de corrente de programação, IPROG, pelo resistor R1, e então uma corrente constante flui através do resistor R2 para o terra.

Circuito regulador de tensão da série LM317

É por causa da tensão de referência de 1,25 volts entre o terminal de ajuste, Adj e a saída que a tensão de saída mínima atingível é de 1,25 volts.

A tensão de saída regulada é dada pela equação abaixo e isso significa que a tensão de saída ou faixa de tensão pode ser definida pela seleção do resistor, usando um resistor variável se for necessária uma saída variável.

Nota:
1) Visto que I _Adj é controlado para menos de 100 mA, o erro associado a este termo é insignificante na maioria das aplicações e normalmente é ignorado. Pode ser necessário para alguns projetos de circuito especializados.
2) V _ref é igual a aproximadamente 1,25 volts – consulte a especificação.

Vale a pena notar que, como o LM317 é um regulador de tensão flutuante, e apenas o diferencial de tensão no circuito é importante para o desempenho, é possível que ele opere em altas tensões em relação ao terra é possível, embora não seja capaz de dar regulação e controle sobre toda a faixa de alta tensão.

Capacitores externos para melhorar o desempenho do circuito

Embora seja possível fazer o regulador de tensão LM317 funcionar com apenas dois componentes eletrônicos adicionais – ambos os resistores para ajustar a tensão, alguns capacitores podem ser usados para ajudar a melhorar o desempenho.

Recomenda-se que um capacitor de cerâmica de 0,1 µF ou um capacitor de tântalo de 1 µF seja colocado na entrada – C _{> in} . O uso disso superará qualquer sensibilidade à impedância da linha de entrada. Às vezes, uma linha longa de qualquer capacitor de suavização, etc., pode levar a alguma instabilidade no circuito. O uso de C _in superará esse problema.

O terminal de ajuste pode ser desviado para o aterramento, pois isso melhorará a rejeição de ondulação. O capacitor, C _Adj evita que a ondulação seja amplificada, particularmente quando a tensão de saída aumenta.

Circuito regulador de tensão da série LM317 mostrando os capacitores de entrada e saída

Normalmente um capacitor de cerca de 10µF deve dar uma melhoria na rejeição de ondulação de cerca de 15 dB a 120 Hz em um circuito com saída de 10 V.

Ajuda ter um capacitor na saída, C _{> out} para melhorar a resposta transitória. No entanto, certos valores de capacitor podem levar a toques excessivos. Capacitores de cerca de 1,0 µF de tântalo ou capacitor eletrolítico de alumínio de 25 µF na saída eliminam esse efeito e garantem que o circuito regulador de tensão permaneça estável.

Circuito LM 317 com diodos de proteção externos

Quando há capacitância presente em um circuito acionado por um regulador de tensão, como um LM317, diretamente na saída do regulador ou dentro do circuito que está sendo acionado, geralmente é aconselhável adicionar diodos de proteção para evitar que os capacitores descarreguem por baixa corrente aponta para o regulador.

Circuito regulador de tensão da série LM317 mostrando os diodos de proteção

Os diodos de proteção são recomendados para tensões de saída superiores a 25 V ou quando aparecem valores altos de capacitância na saída do regulador. Muitas vezes, é recomendado que, para valores de capacitância superiores a 25 µF e quando os valores para C _Adj excederem 10 µF).

No circuito, o diodo D1 evita que a capacitância geral na saída seja descarregada através do IC durante um curto-circuito na entrada. A capacitância de saída consiste em C _Out mais qualquer capacitância no circuito que está sendo alimentado. Embora um curto-circuito de entrada possa parecer improvável, o caminho através de qualquer circuito de entrada pode parecer um curto-circuito sob algumas condições.

Além disso, o diodo D2 protege contra a descarga do capacitor C _Adj j através do IC durante um curto-circuito na saída.

Finalmente, a combinação de ambos os diodos evita que C _Adj descarregue através do IC durante um curto-circuito de entrada.

Os diodos D1 e D2 não precisam ser nenhum tipo especial de diodo – diodos como o 1N4002 têm capacidade de corrente suficiente e capacidade de ruptura reversa para fornecer excelente proteção. 1N4002s também são muito baratos e amplamente disponíveis.

Circuito regulador 0 – 30 V LM317

O circuito regulador de tensão básico LM317 fornece ajuste de tensão entre cerca de 1,25 e 30 volts. Para muitas aplicações, uma alimentação variável de zero a 30 volts seria melhor.

Ao adicionar alguns componentes eletrônicos adicionais, o LM317 pode ser feito para fornecer uma fonte regulada de tensão continuamente variável cobrindo 0 – 30 volts.

Circuito regulador de tensão LM317 0-30V

Os cálculos para este circuito regulador de tensão são muito simples:

Embora os valores sugeridos tenham sido incorporados ao diagrama do circuito, é possível alterá-los, bem como adicionar capacitores adicionais para fornecer o projeto de circuito eletrônico exato e o desempenho necessário.

Circuito limitador de corrente LM317

O LM317 pode ser usado para fornecer uma função de limitador de corrente. O circuito é muito direto e como o chip não requer referência ao terra, este circuito pode simplesmente ser colocado em linha.

Os cálculos para o limitador de corrente LM317 são muito simples:

Deve ser lembrado que V _ref é nominalmente 1,2 ou mesmo 1,25 volts, e também deve ser lembrado que o resistor deve ter capacidade de dissipação de calor suficiente para transportar a corrente que está sendo exigida dele.

Módulos reguladores de tensão LM317 estão disponíveis muito baratos

dicas de design de circuito LM317

Para garantir o melhor desempenho de qualquer circuito regulador de tensão LM317, existem algumas dicas de projeto de circuito eletrônico que podem ajudar a garantir que o circuito tenha a melhor chance de funcionar bem.

Certifique-se de que a fiação e os condutores PCB, etc. sejam grandes o suficiente: Deve-se lembrar que o regulador de tensão LM317 pode lidar com níveis de corrente de até 1,5 amperes ou um pouco mais em algumas circunstâncias. Para manter as quedas de tensão tão baixas quanto possível, a fiação deve ser suficiente para lidar com a corrente. Lembre-se, as quedas de tensão na fiação de saída podem degradar o desempenho da regulação, pois as quedas de tensão aqui variam com a corrente consumida.
Mantenha o resistor de programação próximo ao regulador: Para melhor desempenho, o resistor de programação R1 deve ser conectado o mais próximo possível do regulador. Isso minimiza qualquer queda de tensão que apareça em cima da tensão desenvolvida pela referência e isso degrada a regulação do circuito.
Mantenha o terminal de aterramento de R2 próximo ao aterramento da carga: O terminal de aterramento de R2 deve ser conectado próximo à conexão de carga. Isso fornece uma forma de detecção remota do solo e melhora a regulação geral da carga.
Colocação do capacitor de desacoplamento de entrada: É importante colocar o capacitor de entrada, C,_o mais próximo possível do terminal de entrada e um condutor curto até o terra do sistema.
Minimize a área do loop para C _na conexão: Para garantir o mínimo de pickup e indução parasita, etc, mantenha a área do loop formada pela conexão do capacitor de bypass, o terminal de entrada e o GND do sistema o menor possível.
Considere o desacoplamento adicional de HF para C _in : Como alguns capacitores de tântalo e eletrolíticos têm baixa frequência alta ou resposta de HF, vale a pena considerar o uso de um capacitor cerâmico adicional em paralelo com o capacitor de entrada principal C_in . O valor típico pode ser 0,1µF e isso garantirá que qualquer ruído e respostas de HF sejam suprimidos.

Estas e outras precauções gerais de projeto de circuito eletrônico ajudarão a garantir que o circuito regulador de tensão LM317 opere de modo a fornecer o melhor desempenho possível.

O LM317 é um excelente chip regulador de tensão, que embora esteja disponível há muitos anos, oferece excelente desempenho por um custo comparativamente baixo. O regulador pode ser obtido de forma bastante barata e poucos outros componentes eletrônicos são necessários para fazer um circuito regulador de tensão de primeira classe.

Além disso, o chip regulador de tensão LM317 pode ser utilizado para fornecer várias outras funções relacionadas à fonte de alimentação, tornando-o um recurso muito versátil e valioso para qualquer engenheiro de projeto de circuito eletrônico.

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