نکاتی پیرامون رگولاتور LM317

در این مقاله به نکاتی راجع به رگولاتور LM317 اشاره می کنیم، در انتها حداقل مداری برای راه اندازی رگولاتور LM317 معرفی می کنیم.

رگولاتور LM317

LM317 یک رگولاتور 3 پایه قابل تنظیم میباشد. ولتاژ خروجی این رگولاتور میتواند از  تا  باشد و حداکثر جریان خروجی  را تامین کند. ولتاژ خروجی این رگولاتور میتواند توسط دو مقاومت تعیین شود.

این رگولاتور در پکیج های مختلف عرضه میشود که توان تلفاتی هر کدام بسته به نوع پکیج، متفاوت می باشد.

در جدول زیر انواع مختلف LM317 و پکیج آنها و حداکثر توان نامی و حداکثر جریان قابل تحمل توسط رگولاتور را مشاهده می کنیم.

جدول ویژگی های سری های مختلف LM317

حداکثر جریان بار	حداکثر توان نامی تلف شونده	پکیج	قطعه
۰.۵A	۲ W	TO-39	LM317
۱.۵A	۱۵ W	TO-220	LM317T
۰.۵A	۷.۵ W	TO-202	LM317M
۰.۱A	۶ W	TO-92	LM317LZ

این رگولاتور از یک ولتاژ مرجع Vref استفاده میکند. این ولتاژ بین دو پایه خروجی و پایه Adjust قرار میگیرد. این ولتاژ را معمولا 1.25 ولت در نظر میگیرند. با توجه به بلوک دیاگرام شرکت Texas که پیشتر آورده شد، این ولتاژ توسط دیود زنر تامین میشود. این ولتاژ با تغییر دما، تغییر میکند. میتوان به منحنی زیر توجه کرد:

منحنی تغییر Vref  با تغییر دما

با توجه به منحنی اشاره شده میتوانیم گفت در محدوده دمایی ۰ تا ۵۰ درجه سانتی گراد این ولتاژ ثابت است و تقریبا برابر ۱.۲۵ ولت می باشد.

برای شروع به کار این رگولاتور، یک حداقل جریان باید از خروجی بگذرد تا خروجی رگولاتور روی ولتاژ دلخواه تنظیم شود. این حداقل جریان را میتوان از روی منحنی مربوطه مشاهده کرد:

حداقل جریان کاری برای راه اندازی رگولاتور

با توجه به منحنی، با افزایش اختلاف ولتاژ بین ورودی و خروجی رگولاتور، مقدار این جریان افزایش پیدا میکند.

بعنوان مثال در دمای اتاق(۲۵ درجه سانتی گراد)، به ازای Vin-Vout=10(v) ، جریان 1.5 میلی آمپر نیاز است از خروجی مدار گذر کند تا مدار به درستی عمل کند.

یکی از مسائلی که هنگام طراحی باید توجه شود اینست که ولتاژ ورودی رگولاتور باید حداقل ۳ ولت و حداکثر ۴۰ ولت بیشتر از ولتاژ خروجی مدنظر ما باشد. بدیهی است هر چه اختلاف این ولتاژ بیشتر باشد، توان تلفاتی هم بیشتر خواهد شد، بنابراین سعی میکنیم حداقل اختلاف ولتاژ بین ورودی و خروجی را ایجاد کنیم.

در یک جریان خروجی ثابت، ولتاژ Vin-Vout با تغییر دما، تغییر می کند. بعنوان مثال برای جریان های کمتر از 1 آمپر، این ولتاژ با افزایش دما، کاهش پیدا میکند که یکی از دلایل این موضوع میتواند کاهش ولتاژ مرجع رگولاتور باشد.

رابطه بین اختلاف ولتاژ و دما به ازای دمای ثابت

حداقل مدار مورد نیاز برای راه اندازی رگولاتور LM317

اکنون می خواهیم حداقل مدار مورد نیاز برای راه اندازی رگولاتور را بررسی کنیم. برای راه اندازی رگولاتور به حداقل دو مقاومت و منبع ولتاژ نیاز داریم.

حداقل مدار مورد نیاز برای راه اندازی رگولاتور LM317

تحلیل این مدار را با استفاده از ولتاژ مرجع باید شروع کنیم:

باید دقت داشت که ولتاژ ورودی حداقل ۳ ولت باید بیشتر از ولتاژ خروجی باشد.

با توجه به محاسبات سادة بالا، توانستیم ولتاژ خروجی این رگولاتور را بدست آوریم. باید دقت کنیم که با قرار دادن مقاومت متغیر(پتانسیومتر)  R_۲ میتوانیم ولتاژ خروجی را تنظیم کنیم.

جریان I_ADJ  یک جریان ثابت است که می توانیم بصورت یک منبع جریان معادل شده است. اما این جریان با تغییرات دما، تغییر میکند. میخواهیم این تغییر را بررسی کنیم و در رابطه با مقدار آن یک نتیجه گیری انجام دهیم. برای اینکار از منحنی این جریان در دیتاشیت استفاده میکنیم:

تغییرات جریان پایه ADJUSTMENT با تغییرات دمایی

مطابق منحنی بالا، مشخص است که این جریان در حدود بازه ۴۰ تا ۵۷ میکرو آمپر  تغییر می کند. بنابراین اگر مقدار مقاومت  R_۲ را خیلی بزرگ در نظر نگیریم، میتوانیم از حاصل R_۲I_ADJ  صرفنظر کنیم. بنابراین با قرار دادن مقدار مقاومت قابل قبولی برای مقاومت R_۲  می توانیم ولتاژ خروجی رگولاتور را  به شکل زیر بازنویسی کنیم:

مقدار ولتاژ مرجع را به طور معمول ۱.۲۵ ولت در نظر میگیریم: