Widerstandswerte für LM317

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Ich weiß, dass das Verhältnis R1 zu R2 die Ausgangsspannung von LM317 bestimmt. ZB R1 = 200, R2 = 330 Ohm erzeugen ungefähr 3,3 V. Meine Frage ist, was ist, wenn ich 2K und 3.3K für R1 und R2 verwende? Welche Auswirkungen hat die Erhöhung der Widerstandswerte bei gleichbleibendem Verhältnis?

Lyassa
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Können Sie uns einen Link zum Datenblatt für Ihren Chip geben, um Fehler aufgrund einer falschen Datenblattsuche zu reduzieren?
Kortuk
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Das Datenblatt zum National LM317 finden Sie unter national.com/ds/LM/LM117.pdf . Der Einstellstiftstrom beträgt maximal 100 uA.
Kevin Vermeer
@JGord - Ist dein Kommentar im falschen Beitrag gelandet? Dies hat nicht viel mit einem Operationsverstärker zu tun. Wenn dies ein Fehler war, kennzeichne bitte die Kommentare, damit ein Mod beide löschen kann.
Kevin Vermeer

Antworten:

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

V.ÖU.T.=1,25(1+R.1R.2)+ichEIND.J.R.2

Für gewöhnliche Zwecke kann der -Term verworfen werden, da I A D J in der Größenordnung von 100 & mgr; A liegt . ichEIND.J.R.2ichEIND.J.100 μEIN

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

Kevin Vermeer
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Danke Kevin. Aber würde I_adj nicht auch um den Faktor 10 sinken und damit in der obigen Gleichung kompensieren?
Lyassa
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@lyassa - Nein, ist eine Funktion der Interna des Geräts und weitgehend unabhängig von den Widerständen. ichEIND.J.
Kevin Vermeer
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Mehrere Personen haben richtig darauf hingewiesen, dass die Ausgangsspannung des LM317 durch den Iadj-Strom beeinflusst wird, der in R2 fließt (siehe Beispielschaltung unten).

Zwei Faktoren sind für Iadj möglicherweise relevant - seine absoluten Werte von 50 uA typisch, maximal 100 uA und seine Variation über den Lastbereich von 0,2 uA typisch, maximal 5 uA. 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 signifikant sein. Wenn sich beispielsweise Iadj um seinen Maximalwert von 5 uA über die Last ändert und R2 100 k ( viel größer als gewöhnlich) beträgt, ist die Änderung von Vout V = IR = 5 uA.100 k = 0,5 Volt! Sogar 20k hier würden eine Änderung von 0,1 Volt verursachen, was in einigen Fällen von Belang sein kann. (Wenn ja, sollten Sie wahrscheinlich keinen einfachen 3-Terminal-Regler verwenden, aber das ist eine andere Geschichte).

Typischer Spannungsregler LM317

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

Das LM317-Datenblatt gibt maximal 10 mA und 3,5 mA an, die als minimaler Laststrom typisch sind (auf Seite 4 des Datenblatts, auf das verwiesen wird). (Ein maximales Minimum ist ein schönes Konzept :-)). Für ein ordnungsgemäßes Design müssen 10 mA im ungünstigsten Fall berücksichtigt werden. WENN die externe Last immer 10 mA oder mehr zieht, ist alles in Ordnung. Wenn der externe Laststrom jedoch unter 10 mA fallen kann, muss das DesignStellen Sie eine Last bereit, um diese 10 mA bereitzustellen. Im schlimmsten Fall bietet R1 ohne Last eine bequeme Möglichkeit, die 10 mA bereitzustellen, und bietet gleichzeitig einen schön "steifen" Teiler. R1 hat im normalen Betrieb immer 1,25 V an. Die Verwendung von R1 = 240 Ohm, wie im Beispiel des Datenblattes gezeigt, ergibt I = V / R = 1,25 / 240 = 5,2 mA, was mehr als die typische Mindestlast von 3,5 mA ist, aber weniger als die Mindestlast von 10 mA im ungünstigsten Fall. Wenn keine externe Last vorhanden sein kann, benötigen Sie für R1 nicht mehr als R = V / I = 1,25 V / 10 mA = 125 Ohm, wenn Sie auf diese Weise Ihren minimalen Laststrom erhalten. SO würde der für R1 gezeigte 240-Ohm-Widerstand den Worst-Case-Mindestlastbedarf des LM317 nicht erfüllen . Es muss entweder ein niedrigerer Wert von R1 verwendet werden oder es muss immer eine externe Mindestlast vorhanden sein, die geeignet ist, die Gesamtsumme auf mindestens 10 mA zu bringen.

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

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

Effizienzprobleme:

"Für Interesse" - Der LM317 hat eine minimale Ausfallspannung von etwa 1,5 V bis 2 V für den größten Teil der Bedingungen, die normalerweise gelten würden. (25 ° C, 20 mA bis 1A.) Der Ausfall kann bei 20 mA bei 150 ° C (!!!) bis zu 1 V und bei 1,5 A bei -50 ° C oder + 150 ° C (!) Bis zu 2,5 V betragen. 2V ist ein sicherer Wert für Dropout für Scoping-Berechnungen. Der schlimmste Fall für Ihr Design muss bei der endgültigen Gestaltung festgelegt werden.

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

Bei sehr geringen Strömen kann der minimale Laststrom von 10 mA signifikant sein. zB bei 1 mA Ausgangseffizienz = 1 mA_Last / 10_ x 71% = mA_min = 7,1%! :-) :-(.

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

Der maximale Wirkungsgrad steigt mit zunehmender Belastung auf typischerweise 70%.

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

Russell McMahon
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Dies ist eine großartige detaillierte Beschreibung. +1
Al Kepp
"V = IR = 5 uA.100k = 0,5 Volt" Warum 5uA? ist es nicht 100uA?
Adrian Maire
@AdrianMaire 5 uA ist in diesem Zusammenhang korrekt. Was ich sage ist, dass die Spezifikation eine maximale Änderung erlaubt will von 5 uA in Iadj für Änderungen der Last von minimal auf maximal zulässt . Wenn die Spannung von den Widerständen korrekt eingestellt wird, wenn keine Last vorhanden ist, kann das Ändern der Last im schlimmsten Fall dazu führen, dass Iadj um bis zu 5 uA auf VARY variiert, und wenn R2 100 k beträgt, würde der Spannungsabfall über R2 um 0,5 V variieren. In der Praxis ist die Änderung in Iadj typischerweise viel geringer. und R2 kann aufgrund der anderen diskutierten Punkte nicht so groß wie 100.000 sein.
Russell McMahon
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Andere haben bereits auf die Gleichung hingewiesen

V.ÖU.T.=1,25V.(1+R.1R.2)+ichEIND.J.R.2

was auch in der zu finden ist R.1

R.1=R.2(V.ÖU.T.- -ichEIND.J.R.21,25V.- -1)

V.ÖU.T.R.2ΩichEIND.J.R.2<<V.ÖU.T.ichEIND.J.μ

R.1=R.2(V.ÖU.T.1,25V.- -1)

V.ÖU.T.R.2 = 100Ω Die erste Gleichung ergibt einen Wert von 299,2Ω, während der zweite uns 300 gibtΩein Fehler von nur 0,3%.
Auf der anderen Seite, wenn Sie 10k wählen würdenΩ zum R.2 Sie würden Werte von 22k erhaltenΩ und 30kΩbzw. zumR.1. Mit den 30kΩ würde zu 6V statt 5V führen, ein Fehler von 20%!

Es gibt noch einen weiteren guten Grund, niedrige Werte für zu wählen R.1 und R.2. Das Datenblatt erwähnt eine minimale Last von 3,5 mA, typisch 10 mA. Es ist besser, 10 mA zu wählen, nicht nur, weil Sie immer für den schlimmsten Fall rechnen müssen, sondern auch, weil die 10 mA als Mindestbedingung für die anderen Parameter angegeben sind.
Für 5V wollen SieR.1 + R.2 <500Ω dann.

stevenvh
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@stevenh - Es wurde festgestellt, dass Imin_max 10 mA betrug. Ich erinnere mich, dass ich 5 mA gesagt hatte. Datenblatt angeschaut - Sie hatten Recht :-). Meine Antwort wurde geändert, um entgegenzukommen. Keine wirklichen Unterschiede, außer dass der typische Wert, der für R1 in ungefähr jeder Beispielschaltung angegeben wurde, die Datenblattspezifikation für minimalen Strom ohne Last verletzt. Interessant.
Russell McMahon
@Russell - Persönlich würde ich die 10mA nur dann durch R1 + R2 fließen lassen, wenn es sich um eine Anwendung mit sehr geringem Stromverbrauch handelt, aber dann könnte ich auch einen Regler für niedrigen Erdstrom verwenden , wie den Seiko S-812C (1)μEIN!). In anderen Situationen kann Ihre Last eine LED enthalten, die bereits das Doppelte des erforderlichen Stroms zieht.
Stevenvh
Tatsächlich. dh wir sind uns beide einig, dass "'Richtig' Design erfordert, dass 10 mA im schlimmsten Fall berücksichtigt werden. WENN die externe Last immer 10 mA oder mehr zieht, ist alles in Ordnung. Wenn der externe Laststrom jedoch unter 10 mA fallen kann, dann ist der Das Design muss eine Last bereitstellen, um diese 10 mA bereitzustellen. Im schlimmsten Fall bietet R1 ohne Last eine bequeme Möglichkeit, die 10 mA bereitzustellen, während gleichzeitig ein schön "steifer" Teiler bereitgestellt wird. deja vu :-)
Russell McMahon
Ich habe nicht verstanden, wie Sie die Bedingung R1 + R2 <500 für 5 v geschrieben haben.
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Sie müssen auch Iadj berücksichtigen, das ungefähr 100uA ist. Da dies jederzeit konstant bleibt, sich jedoch die Werte I bis R1 je nach Widerstand ändern, müssen Sie sicherstellen, dass die 100uA keinen großen Teil des Programmstroms ausmachen.

Je höher Sie R1 haben, desto mehr "Fehler" wird Iadj verursachen, da es anfängt, ein wesentlicher Teil des Gesamtstroms zu werden.

Mit Ihrem 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.

Oli Glaser
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