Widerstandswerte für LM317

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?

Die Ausgangsspannung wird nicht durch das Verhältnis von R1 zu R2 bestimmt. Es 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 kann der -Term verworfen werden, da I A D J in der Größenordnung von 100 & mgr; A liegt . $I_{ADJ}R_2$$I_{ADJ}$$100\mbox{ }{\mu}A$

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.

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).

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.

Andere haben bereits auf die Gleichung hingewiesen

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

was auch in der zu finden ist $R_1$

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

$V_{OUT}$$R_2$$\Omega$$I_{ADJ} R_2 << V_{OUT}$$I_{ADJ}$$\mu$

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

$V_{OUT}$$R_2$ = 100$\Omega$ Die erste Gleichung ergibt einen Wert von 299,2$\Omega$, während der zweite uns 300 gibt$\Omega$ein Fehler von nur 0,3%.
Auf der anderen Seite, wenn Sie 10k wählen würden$\Omega$ zum $R_2$ Sie würden Werte von 22k erhalten$\Omega$ und 30k$\Omega$bzw. zum$R_1$. Mit den 30k$\Omega$ 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 Sie$R_1$ + $R_2$ <500$\Omega$ dann.

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.