Regulador de Tensão LM317: O que É, Circuito e Funcionamento
A fonte de alimentação recebida na extremidade da carga ou na extremidade do consumidor apresenta flutuações nos níveis de tensão devido a cargas irregulares ou condições baseadas na rede elétrica local. Essas flutuações de tensão podem levar à redução da vida útil dos aparelhos elétricos e eletrônicos do consumidor ou danos às cargas. Portanto, é necessário proteger as cargas de sobre e subtensões ou fornecer uma tensão constante às cargas e manter a estabilidade na tensão do sistema usando a técnica de regulação. A regulação de tensão pode ser definida como manter a tensão constante ou manter o nível de tensão de um sistema dentro de limites aceitáveis em uma ampla faixa de condições de carga e, portanto, reguladores de tensão são usados para regulação de tensão. Para regulação de tensão linear e, ocasionalmente, regulador de tensão LM317 ajustável é usado onde a tensão não padrão é pretendida.
O que é o regulador de tensão?
A regulação de tensão em um sistema de alimentação pode ser realizada por meio de um dispositivo elétrico ou eletrônico denominado regulador de tensão. Existem diferentes tipos de reguladores de tensão, como reguladores de tensão fixa e reguladores de tensão variável. Estes são novamente subdivididos em vários tipos, como reguladores eletrônicos de tensão, reguladores eletromecânicos , reguladores automáticos de tensão, reguladores lineares de tensão, reguladores de comutação, reguladores de tensão LM317, reguladores híbridos, reguladores SCR e assim por diante.
Regulador de Tensão LM317
É um tipo de regulador de tensão linear positiva usado para regulação de tensão, inventado por Robert C. Dobkin e Robert J. Widlar enquanto trabalhavam na National Semiconductor em 1970. É um regulador de tensão ajustável de três terminais e é fácil de usar porque para ajustar a tensão de saída são necessários apenas dois resistores externos no circuito regulador de tensão LM317. É usado principalmente para regulação local e on-card. Se conectarmos um resistor fixo entre a saída e o ajuste do regulador LM317, o circuito LM317 pode ser usado como um regulador de corrente de precisão.
Circuito Regulador de Tensão LM317
Os três terminais são pino de entrada, pino de saída e pino de ajuste. O circuito LM317 mostrado na figura abaixo é a configuração típica do diagrama do circuito regulador de tensão LM317 incluindo os capacitores de desacoplamento. Este circuito LM317 é capaz de fornecer fonte de alimentação DC variável com uma saída de 1A e pode ser ajustado até 30V. O circuito consiste em um resistor de lado baixo e um resistor de lado alto conectados em série formando um divisor de tensão resistivo que é um circuito linear passivo usado para produzir uma tensão de saída que é uma fração de sua tensão de entrada.
Os capacitores de desacoplamento são usados para desacoplar ou impedir o acoplamento indesejado de uma parte de um circuito elétrico de outra parte. Para evitar o efeito do ruído causado por alguns elementos do circuito sobre os elementos restantes do circuito, os capacitores de desacoplamento no circuito são usados para endereçar o ruído de entrada e os transientes de saída. Um dissipador de calor é usado com o circuito para evitar que os componentes fiquem superaquecidos devido a mais dissipação de energia.
Características
Existem alguns recursos especiais do regulador LM317 e alguns são os seguintes:
- Ele é capaz de fornecer um excesso de corrente de 1,5A, por isso é conceitualmente considerado um amplificador operacional com tensão de saída variando de 1,2V a 37V.
- O circuito regulador de tensão LM317 consiste internamente em proteção de sobrecarga térmica e limitação de corrente de curto-circuito constante com a temperatura.
- Está disponível em dois pacotes como pacote de transistor de 3 derivações e montagem em superfície D2PAK-3.
- Estocar muitas tensões fixas pode ser eliminado.
Funcionamento do Circuito do Regulador de Tensão LM317
O regulador LM317 pode fornecer excesso de corrente de saída e, portanto, com essa capacidade, é considerado conceitualmente como um amplificador operacional . O pino de ajuste é a entrada inversora do amplificador e para produzir uma tensão de referência estável de 1,25 V, uma tensão de referência de banda proibida interna é usada para definir a entrada não inversora.
A tensão do pino de saída pode ser ajustada continuamente para um valor fixo usando um divisor de tensão resistiva entre a saída e o terra, que configurará o amplificador operacional como um amplificador não inversor.
Uma tensão de referência de banda proibida é usada para produzir tensão de saída constante, independentemente das mudanças na alimentação de energia. Também é chamada de tensão de referência independente da temperatura, frequentemente usada em circuitos integrados.
A tensão de saída (idealmente) do circuito regulador de tensão LM317
Vout = Vref * (1+ (RL/RH))
Um termo de erro é adicionado porque alguma corrente quiescente flui do pino de ajuste do dispositivo.
Para obter uma saída mais estável, o diagrama do circuito do regulador de tensão LM317 foi projetado para tornar a corrente quiescente menor ou igual a 100 micro Ampères. Assim, em todos os casos práticos, o erro pode ser ignorado.
Se substituirmos o resistor de lado baixo do divisor do diagrama de circuito do regulador de tensão LM317 pela carga, a configuração resultante do regulador LM317 regulará a corrente para uma carga. Portanto, este circuito LM317 pode ser tratado como circuito regulador de corrente LM317.
A corrente de saída é a queda de tensão da tensão de referência através da resistência RH e é dada como
A corrente de saída no caso ideal é
Iout = Vref/RH
Considerando a corrente quiescente, a corrente de saída é dada como
Iout = (Vref/RH) + QI
Esses reguladores de tensão linear LM317 e LM337 são frequentemente usados em aplicações de conversor DC-DC . Os reguladores lineares extraem naturalmente muita corrente à medida que fornecem. A potência produzida pela multiplicação desta corrente com a diferença de tensão entre a entrada e a saída será dissipada e desperdiçada na forma de calor.
Devido a isso, o calor deve ser considerado para um projeto significativo e leva à ineficiência. Se a diferença de tensão aumentar, a energia desperdiçada aumentará e, às vezes, essa energia desperdiçada dissipada será maior do que a energia fornecida.
Mesmo que isso seja insignificante, mas como os reguladores de tensão linear com alguns componentes adicionais são uma maneira simples de obter tensão estável, devemos aceitar essa compensação. Os reguladores de tensão de comutação são alternativas para esses reguladores lineares, pois esses reguladores de comutação geralmente são mais eficientes, mas exigem um número maior de componentes para projetar e, portanto, precisam de mais espaço.
Espero que este artigo forneça um resumo sobre o funcionamento do circuito regulador de tensão LM317. Além disso, para quaisquer esclarecimentos sobre os reguladores de tensão e suas aplicações , sinta-se à vontade para nos contatar, postando seus comentários ou dúvidas na seção de comentários abaixo.
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