Calculateur de tension et de résistances pour LM317
Calculez la tension de sortie du LM317 à partir des résistances R1 et R2, ou trouvez les valeurs des résistances pour une tension cible. Saisissez les deux résistances pour obtenir la tension de sortie régulée en volts.
Outil de calcul de la tension de sortie d’un régulateur ajustable
Formule de la tension de sortie du LM317
Où :
- \(V_{out}\) — tension de sortie (V)
- \(V_{ref}\) — tension de référence interne, \(1.25\text{ V}\) pour le LM317
- \(R1\) — résistance entre les broches de sortie et de réglage (Ω)
- \(R2\) — résistance entre la broche de réglage et la masse (Ω)
- \(I_{adj}\) — courant de la broche de réglage, généralement \(50\text{ µA}\)
Le LM317 maintient une tension constante de \(1.25\text{ V}\) aux bornes de \(R1\), ce qui établit un courant constant dans le pont diviseur de résistances ; la tension de sortie est égale à la tension de référence plus la chute de tension aux bornes de \(R2\).
Tension du LM317 : exemple de calcul
Exemple : un régulateur LM317 utilise les valeurs de résistance courantes \(R1 = 240\ \Omega\) et \(R2 = 1200\ \Omega\).
\[ V_{out} = 1.25 \cdot \left(1 + \frac{1200}{240}\right) + 0.00005 \cdot 1200 \]
\[ V_{out} = 1.25 \cdot 6 + 0.06 = 7.5 + 0.06 = 7.56\ \text{V} \]
Résultat : la tension de sortie est d’environ 7,56 V. Si l’on néglige le faible courant de la broche de réglage, on obtient \(7.5\text{ V}\), la valeur indiquée par la plupart des fiches techniques pour cette combinaison classique de résistances.
Comment utiliser le calculateur LM317
- Saisissez la valeur de la résistance R1 en ohms. Cette résistance est connectée entre les broches de sortie et de réglage ; la fiche technique recommande 240 Ω.
- Saisissez la valeur de la résistance R2 en ohms. Cette résistance se trouve entre la broche de réglage et la masse.
- Lisez la tension de sortie en volts, calculée avec \(V_{ref} = 1.25\text{ V}\) et \(I_{adj} = 50\text{ µA}\).
Pour trouver la valeur de \(R2\) correspondant à une tension de sortie souhaitée, réarrangez la formule afin d’isoler \(R2\), puis utilisez le calculateur pour vérifier le résultat :
\[ R2 = R1 \cdot \frac{V_{out} - V_{ref}}{V_{ref} + I_{adj} \cdot R1} \]
À propos du régulateur ajustable LM317
Le LM317 est l’un des régulateurs de tension linéaires les plus répandus. Contrairement aux régulateurs à tension fixe de 5 V ou 12 V, sa sortie peut être réglée entre \(1.25\text{ V}\) et environ \(37\text{ V}\) simplement en choisissant deux résistances. Il nécessite une tension d’entrée supérieure d’au moins \(2\text{ V}\) à \(3\text{ V}\) à la tension de sortie souhaitée (la tension de décrochage) et peut fournir jusqu’à 1,5 A avec un dissipateur thermique adapté.
Le composant fonctionne en maintenant exactement \(1.25\text{ V}\) entre ses broches de sortie et de réglage. Cette tension constante aux bornes de \(R1\) fait circuler un courant fixe dans le pont diviseur, et le régulateur augmente sa tension de sortie jusqu’à ce que la tension à la broche de réglage corresponde à celle produite par le pont diviseur. Comme la boucle de rétroaction passe par ce pont, la sortie est stable et prévisible une fois le rapport des résistances fixé.
En pratique, le terme \(I_{adj} \cdot R2\) ne contribue qu’à hauteur de quelques dizaines de millivolts et est souvent négligé pour les estimations rapides. Toutefois, le courant de la broche de réglage n’est pas parfaitement constant : lorsque la précision compte — ou que \(R2\) est élevée —, conserver la formule complète évite les surprises. Pour la plupart des alimentations de loisir et d’usage général, la formule simplifiée \(V_{out} \approx 1.25 (1 + R2/R1)\) est précise à environ 1 % près.
Parmi les applications courantes figurent les alimentations de laboratoire, les chargeurs de batteries, les circuits de pilotage de LED configurés pour limiter le courant et les alimentations de polarisation réglables. Si vous avez besoin d’une référence fixe ou d’un régulateur en dérivation, un calculateur de résistance pour diode Zener couvre une autre approche de conception, apparentée à celle-ci.
Choisir les valeurs des résistances : conseils et limites
- Gardez R1 proche de 240 Ω. La fiche technique recommande \(R1 = 240\ \Omega\) pour que le courant dans le pont diviseur (environ 5 mA) soit suffisant pour assurer un fonctionnement stable du régulateur ; le LM317 nécessite généralement un courant de charge minimal de 3,5 à 10 mA.
- Utilisez des valeurs normalisées. Comme la tolérance des résistances influe directement sur la précision de la tension de sortie, les résistances à couche métallique de 1 % donnent des résultats sensiblement meilleurs que les résistances au carbone de 5 %. Si vous avez besoin d’une valeur inhabituelle, combinez des résistances et vérifiez leur équivalent à l’aide d’un calculateur de résistances en parallèle.
- Respectez la marge entre les tensions d’entrée et de sortie. La tension d’entrée doit dépasser la tension de sortie d’au moins la tension de décrochage (2 à 3 V). Au-delà, le régulateur dissipe \((V_{in} - V_{out}) \cdot I_{load}\) sous forme de chaleur : dimensionnez le dissipateur thermique en conséquence.
- Surveillez la puissance dissipée par R2. À des tensions de sortie élevées, \(R2\) peut dissiper une puissance non négligeable ; vérifiez que sa puissance nominale est suffisante.
- Ajoutez des condensateurs de découplage. Un condensateur d’entrée (0,1 µF) et un condensateur de sortie (1 µF au tantale ou 10 µF électrolytique) améliorent la réponse transitoire et la stabilité ; un condensateur facultatif de 10 µF aux bornes de \(R2\) améliore le rejet de l’ondulation.
- Le courant fourni à la charge traverse aussi vos fils. Pour les courants plus élevés, vérifiez la section des conducteurs à l’aide d’un calculateur de section de fil afin de limiter la chute de tension et l’échauffement.
Le calculateur utilise les valeurs typiques des fiches techniques, soit \(V_{ref} = 1.25\text{ V}\) et \(I_{adj} = 50\text{ µA}\). Les caractéristiques réelles varient légèrement d’un composant à l’autre : mesurez donc la tension de sortie après avoir réalisé le circuit et ajustez finement \(R2\) à l’aide d’une résistance ajustable si vous avez besoin d’une meilleure précision.
Combinaisons courantes de R1 et R2 (R1 = 240 Ω)
| R2 | Tension de sortie (environ) |
|---|---|
| 240 Ω | 2,5 V |
| 720 Ω | 5,0 V |
| 1,2 kΩ | 7,5 V |
| 2,16 kΩ | 12,5 V |
| 3,36 kΩ | 18,8 V |
Les valeurs sont calculées avec la formule simplifiée ; le calcul complet ajoute environ \(I_{adj} \cdot R2\) à chaque résultat.
Questions fréquentes
Comment calculer à la main la tension de sortie du LM317 ?
Multipliez la tension de référence par le rapport des résistances et ajoutez le terme lié à la broche de réglage : \(V_{out} = 1.25 \cdot (1 + R2/R1) + I_{adj} \cdot R2\). Pour une estimation rapide, négligez le dernier terme : avec \(I_{adj} = 50\ \mu A\), il n’ajoute que quelques dizaines de millivolts. Exemple : R1 = 240 Ω et R2 = 720 Ω donnent \(1.25 \cdot 4 \approx 5\ V\). Utilisez le calculateur pour vérifier votre calcul.
Le LM317 peut-il fournir moins de 1,25 V en sortie ?
Non : 1,25 V est le minimum théorique, fixé par la référence interne entre les broches de sortie et de réglage. Même avec \(R2 = 0\) (broche de réglage reliée directement à la masse), la sortie reste à environ 1,25 V. Pour obtenir des tensions inférieures, il faut une alimentation négative sur la broche de réglage ou un autre régulateur, comme un convertisseur abaisseur réglable, qui est également beaucoup plus efficace lorsque l’écart entre les tensions d’entrée et de sortie est important.
Puis-je saisir les valeurs des résistances en kΩ ou utiliser des valeurs des séries E ?
Le calculateur attend des valeurs en ohms : convertissez-les donc d’abord, par exemple 1 kΩ = 1 000 Ω et 4,7 kΩ = 4 700 Ω. Comme le résultat dépend du rapport R2/R1, un léger arrondi des valeurs des résistances modifie proportionnellement la tension de sortie. Si vous devez utiliser des valeurs normalisées E12/E24, essayez des combinaisons — par exemple 1,2 kΩ = 1 kΩ + 200 Ω en série, ou deux résistances en parallèle — et vérifiez la résistance équivalente avant de calculer.
Pourquoi recommande-t-on 240 Ω pour R1, et puis-je choisir une autre valeur ?
Le LM317 a besoin d’un courant de charge minimal d’environ 3,5 à 10 mA pour réguler correctement. Avec \(R1 = 240\ \Omega\), le pont diviseur consomme environ 5 mA, ce qui suffit à lui seul à satisfaire cette exigence. Si vous augmentez R1 pour économiser de l’énergie, le courant du pont diviseur peut passer sous ce minimum et la tension de sortie peut augmenter à faible charge. Des valeurs plus faibles fonctionnent, mais consomment inutilement du courant et échauffent la résistance ; vérifiez sa puissance nominale.
Puis-je utiliser un potentiomètre pour R2 afin de créer une alimentation réglable ?
Oui, c’est le montage classique d’une alimentation de laboratoire. Remplacez R2 par un potentiomètre (ou par une résistance fixe en série avec un potentiomètre pour définir la tension minimale). En tournant le potentiomètre, la tension de sortie varie d’environ \(1.25 \cdot (1 + R_{min}/R1)\) jusqu’au maximum permis par la marge de tension à l’entrée. Utilisez un potentiomètre à variation linéaire et gardez à l’esprit que la tension de sortie peut augmenter si le curseur perd le contact : certains montages ajoutent une résistance fixe en parallèle comme mesure de sécurité.
Quelle tension le LM317 fait-il chuter, et quelle puissance dissipe-t-il sous forme de chaleur ?
Le régulateur fait chuter \(V_{in} - V_{out}\) à ses bornes et dissipe \((V_{in} - V_{out}) \cdot I_{load}\) watts. Exemple : une entrée de 12 V et une sortie de 5 V à 1 A produisent 7 W de chaleur, ce qui nécessite un dissipateur thermique conséquent. Puisque la tension d’entrée doit de toute façon dépasser la tension de sortie d’au moins 2 à 3 V, évitez de l’alimenter avec une tension beaucoup plus élevée que nécessaire. Sans refroidissement suffisant, la protection thermique du LM317 coupe le régulateur.
Pourquoi la tension mesurée sur mon circuit diffère-t-elle de la valeur calculée ?
La tolérance des résistances (des composants à 5 % peuvent modifier sensiblement la sortie), les variations de \(V_{ref}\) d’un composant à l’autre (de 1,2 à 1,3 V) et le courant non constant de la broche de réglage y contribuent tous. Vérifiez la tension de sortie réelle avec un multimètre, mais prenez garde lorsque vous effectuez des mesures sur un circuit sous tension. Si la précision compte, remplacez R2 par une résistance ajustable en série avec une résistance fixe et réglez finement la sortie après le montage. Vérifiez également qu’à pleine charge, la tension d’entrée dépasse la tension de sortie d’au moins la tension de décrochage.