Калькулятор стабілізатора струму LM317
Розрахуйте вихідний струм стабілізатора постійного струму на LM317 за значенням одного резистора. Просто введіть опір між виходом і виводом підлаштування, щоб отримати струм в амперах.
Постійний струм на виході LM317
Формула стабілізатора струму LM317
Де:
- \(I\) — вихідний струм (А)
- \(V_{ref}\) — опорна напруга LM317, номінально \(1.25\text{ В}\)
- \(R\) — резистор, з'єднаний між виходом і виводом підлаштування (Ω)
LM317 підтримує постійні \(1.25\text{ В}\) на резисторі, тому струм, який протікає через нього, а отже, і через навантаження, визначається виключно значенням резистора.
Стабілізатор струму LM317 — приклад розрахунку
Приклад: між виходом і виводом підлаштування LM317, який працює як джерело постійного струму, підключено резистор на 10 Ω.
\[ I = \frac{V_{ref}}{R} = \frac{1.25}{10} = 0.125\text{ А} \]
Результат: стабілізатор віддає в навантаження постійний струм 0.125 А (125 мА).
Як користуватися калькулятором
- Введіть Значення резистора в омах (Ω). Це резистор, підключений між вихідним виводом LM317 і виводом підлаштування.
- Вихідний струм в амперах (А) відображається миттєво на основі опорної напруги LM317, що дорівнює 1.25 В.
- Якщо вам потрібен конкретний струм, перетворіть формулу на \( R = \frac{1.25}{I} \), обчисліть необхідний опір і введіть його для перевірки.
Що таке стабілізатор струму на LM317?
LM317 — це регульований лінійний стабілізатор напруги, але всього з одним зовнішнім резистором він перетворюється на просте та надійне джерело постійного струму. Резистор підключається між виходом (OUT) і виводом підлаштування (ADJ), а навантаження — між виводом підлаштування і землею. Оскільки LM317 завжди підтримує 1.25 В між виходом і виводом підлаштування, струм через резистор фіксується на рівні \( I = 1.25/R \), а оскільки вивід підлаштування споживає лише мізерний струм (близько 50–100 мкА), фактично той самий струм протікає через навантаження.
Ця схема популярна в драйверах світлодіодів, де світлодіодам потрібен контрольований струм, а не контрольована напруга, а також у зарядних пристроях для акумуляторів і лабораторних джерелах живлення з обмеженням струму, де перевищення заданого струму може пошкодити пристрій, що живиться. Схема потребує лише двох компонентів, крім самого LM317 (резистора для налаштування та, за потреби, вхідного конденсатора), що робить її одним із найдешевших рішень для отримання постійного струму.
Оскільки струм залежить лише від фіксованої опорної напруги та резистора — обидва стабільні з часом і за температури — вихідний струм залишається постійним навіть при зміні напруги живлення або опору навантаження, за умови, що LM317 має достатній запас напруги для роботи (див. обмеження нижче).
Значення резисторів для типових струмів
| Бажаний струм | Значення резистора (Ω) | Потрібна потужність резистора |
|---|---|---|
| 20 мА | 62.5 | ≥ 0.05 Вт |
| 50 мА | 25 | ≥ 0.125 Вт |
| 100 мА | 12.5 | ≥ 0.25 Вт |
| 250 мА | 5 | ≥ 0.5 Вт |
| 500 мА | 2.5 | ≥ 1 Вт |
| 1 А | 1.25 | ≥ 2 Вт |
Потужність, що розсіюється резистором, становить \( P = I^2 R = 1.25 \times I \); завжди обирайте резистор із номінальною потужністю з запасом понад це значення.
Обмеження та практичні поради
- Запас напруги: вхідна напруга для LM317 має перевищувати вихідну щонайменше на 3 В (напруга спаду) плюс 1.25 В на резисторі — разом близько 4.25 В у цій схемі. Нижче цього струм зменшиться.
- Розсіювання потужності: LM317 розсіює \( P = (V_{in} - V_{load}) \times I \). При великих струмах або великій різниці між входом і виходом використовуйте радіатор. Корпус TO-220 зазвичай може розсіювати кілька ват за належного охолодження.
- Граничні параметри: стандартний LM317 обмежений вихідним струмом близько 1.5 А і різницею напруг вхід-вихід у 37 В. Для більших струмів використовуйте LM338 (5 А) або LM350 (3 А), які працюють за тією ж формулою.
- Допуск резистора: точність вихідного струму безпосередньо обмежена допуском резистора та опорною напругою 1.25 В (яка трохи коливається, зазвичай у межах 1.20–1.30 В між різними мікросхемами). Для точних струмів використовуйте резистор із допуском 1%.
- ККД: як лінійний стабілізатор, надлишок напруги перетворює на тепло. Для живлення від батарей або потужних світлодіодів ефективнішим може бути імпульсний драйвер постійного струму.
Обираючи проводи для своєї схеми, переконайтеся, що перетин провідника розрахований на відповідний струм, за допомогою нашого калькулятора перетину провідника. Якщо потрібно скласти резистор із наявних деталей, калькулятор паралельного з'єднання резисторів допоможе поєднати резистори, щоб досягти точного значення. Для схем стабілізації напруги з подібним дискретним рішенням див. калькулятор резистора для стабілітрона.
Часті запитання
Чому виміряний струм трохи відрізняється від розрахованого значення?
Дві причини зумовлюють невеликі відхилення. По-перше, опорна напруга LM317 не дорівнює точно 1.25 В — вона може бути в межах від приблизно 1.20 В до 1.30 В залежно від конкретної мікросхеми. По-друге, допуск резистора (5% для стандартних резисторів) безпосередньо зсуває струм. Вивід підлаштування також відбирає 50–100 мкА, що додає мізерну похибку. Для точніших результатів використовуйте резистор із допуском 1% і виміряйте фактичну опорну напругу своєї мікросхеми.
Яке значення резистора мені потрібно для конкретного струму?
Перетворіть формулу на \(R = 1.25 / I\). Наприклад, щоб живити світлодіод струмом 350 мА: \(R = 1.25 / 0.35 = 3.57\ \Omega\). Оскільки стандартні резистори випускаються в типових номіналах, оберіть найближчий і за допомогою калькулятора перевірте отриманий струм. Якщо потрібне незвичне значення, поєднайте резистори послідовно або паралельно, щоб досягти його точніше.
Чи можна використовувати стандартні номінали резисторів, як-от 68 Ω чи 12 Ω, замість точних значень?
Так. Резистор на 12 Ω дає \(1.25/12 \approx 104\) мА замість рівно 100 мА — для світлодіодів і заряджання акумуляторів це зазвичай припустимо. Якщо ця невелика похибка має значення, поєднайте резистори: наприклад, 12 Ω послідовно з 0.5 Ω дає 12.5 Ω для точних 100 мА. Завжди перевіряйте підсумковий опір калькулятором перед складанням схеми.
Скільки потужності розсіюватиме резистор, і яку потужність обрати?
Потужність на резисторі дорівнює \(P = I^2 R = 1.25 \times I\). При 500 мА це 0.625 Вт — завелико для маленького резистора на 1/4 Вт. Обирайте номінальну потужність щонайменше вдвічі більшу за розраховану розсіювану, тобто 2 Вт для струмів близько 1 А. Для великих струмів добре підійде проволічний резистор, оскільки він краще витримує нагрів, ніж вуглецеві або металоплівкові.
Яка вхідна напруга потрібна джерелу струму на LM317?
Складіть пряму напругу вашого навантаження та приблизно 4.25 В накладних витрат: 3 В спаду напруги для самого LM317 плюс 1.25 В на резисторі. Наприклад, ланцюжок білих світлодіодів із падінням напруги 9 В потребує вхідної напруги щонайменше 13.25 В. Якщо вхідна напруга замала, струм просто впаде нижче заданого значення — стабілізатор не може підвищувати напругу, лише знижувати її.
Як живити потужні світлодіоди або отримати більше ніж 1.5 А?
Стандартний LM317 обмежений приблизно 1.5 А. Для більших струмів замініть його на LM350 (3 А) або LM338 (5 А) — та сама схема з одним резистором і та сама формула \(I = 1.25/R\). При таких струмах головна проблема — нагрів: обчисліть \(P = (V_{in} - V_{load}) \times I\) і встановіть радіатор відповідного розміру або розгляньте імпульсний світлодіодний драйвер заради кращого ККД.
Чи може одне джерело струму на LM317 живити кілька послідовно з'єднаних світлодіодів?
Так, це поширена схема світлодіодного драйвера. Підключіть світлодіоди послідовно між виводом підлаштування і землею, і той самий стабілізований струм протікатиме через кожен із них. Лише перевірте напруженість бюджету: джерело живлення має перевищувати суму всіх прямих напруг світлодіодів плюс ~4.25 В накладних витрат. Послідовне з'єднання краще за паралельне, оскільки гарантує однаковий струм через кожен світлодіод.