Valores de los resistores para usar con LM317

El voltaje de salida no está determinado por la relación de R1 a R2. Está dada por la siguiente ecuación:

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

Para propósitos ordinarios, el término \ $ I_ {ADJ} R_2 \ $ se puede descartar, porque \ $ I_ {ADJ} \ $ está en el orden de \ $ 100 \ mbox {} {\ mu} A \ $.

Ha multiplicado sus resistencias por 10, por lo que este término de error también se multiplicará por 10, pasando de 33 mV a 330 mV o 0.33 V.

Varias personas han señalado correctamente que el voltaje de salida del LM317 se ve afectado por la corriente de Iadj que fluye en R2 (ver circuito de ejemplo a continuación).

Dos factores son potencialmente relevantes para Iadj: sus valores absolutos de 50 uA típicos, 100 uA máximo y su variación en el rango de carga de 0.2 uA típicos, 5 uA máximo. Como han señalado otros, R2 debe ser lo suficientemente pequeño como para que la caída de voltaje de Iadj en R2 se pueda ignorar o debe permitirse. Si R2 es grande, entonces el cambio en Iadj a través de R2 bajo carga puede ser significativo. Por ejemplo, si Iadj cambió por su valor máximo de 5 uA en toda la carga y si R2 fuera 100k ( mucho más grande de lo normal), el cambio en Vout sería V = IR = 5 uA.100k = 0.5 ¡Voltio! Incluso un 20k aquí causaría un cambio de 0.1 voltios, lo que puede ser preocupante en algunos casos. (Si lo fuera, entonces probablemente no debería usar un regulador simple de 3 terminales, pero esa es otra historia).

Temamenossutil:Hayunsegundofactormenossutilperoavecespasadoporalto.LaelectrónicainternadelLM317es"operada" por el voltaje de caída a través del regulador y una corriente mínima DEBE fluye a través del regulador para lograr la regulación.

La hoja de datos LM317 especifica 10 mA máx, 3,5 mA típico como el mínimo carga actual (en la página 4 de la hoja de datos referenciada). (Un mínimo máximo es un buen concepto :-)). El diseño 'correcto' requiere que se permita 10 mA en el peor de los casos. SI la carga externa siempre consume 10 mA o más, entonces todo está bien. Sin embargo, si la corriente de carga externa puede caer por debajo de 10 mA, entonces el diseño debe proporcionar una carga para proporcionar este 10 mA. En el peor de los casos, sin carga, el R1 proporciona una manera conveniente de proporcionar 10 mA a la vez que proporciona un divisor muy "rígido". R1 siempre tendrá 1.25 V en funcionamiento normal. El uso de R1 = 240 ohmios, como se muestra en el ejemplo de la hoja de datos, da I = V / R = 1.25 / 240 = 5.2 mA, que es mayor que la carga mínima típica típica de 3.5 mA necesaria pero menor que la carga mínima necesaria de 10 mA en el peor de los casos. Si no puede haber carga externa cero, entonces no necesita más de R = V / I = 1.25V / 10 mA = 125 ohmios para R1 si esta es la forma en que obtiene su corriente de carga mínima. Por lo tanto, la resistencia de 240 ohmios mostrada para R1 no cumpliría con el requisito de carga mínima LM317 en el peor de los casos . Se debe usar un valor más bajo de R1 o una carga externa mínima adecuada para llevar el total a al menos 10 mA, siempre debe estar presente.

Con R1 establecido, R2 ahora puede dimensionarse para lograr el voltaje de salida deseado. Con 10 mA fluyendo en R1 + R2, Iadj es insignificantemente pequeño en todos los casos excepto en los críticos.

Al "diseñar" un circuito (en lugar de simplemente "hacerlo funcionar") es esencial que se utilicen los parámetros del caso más desfavorable. Lo que constituye "lo peor" variará con el parámetro y, en algunos casos, es posible que tenga que use el valor mínimo de un parámetro para un cálculo de diseño y el valor máximo del mismo parámetro para otro cálculo.

Problemas de eficiencia:

"Para intereses": el LM317 tiene un voltaje de caída mínimo de aproximadamente 1.5V a 2V para la mayoría del rango de condiciones que se aplicarían normalmente. (25C, 20 mA a 1A). La deserción puede ser tan baja como 1V a 20 mA a 150 C (!!!) y tan alta como 2.5V a 1.5A a -50C o + 150C (!). 2V es un valor seguro para el abandono para los cálculos de alcance. El peor caso para su diseño debe establecerse al realizar el diseño final.

Al decir 5V, entonces la eficiencia = < = Vout / Vin = 5 / (5 + 2) = ~ 71%.

A corrientes muy bajas, la corriente de carga mínima de 10 mA puede ser significativa. por ejemplo, a 1 mA de eficiencia = 1ma_load / 10_ x 71% = mA_min = 7.1%! :-) :-(.

A 5 mA, su 5/10 x 71% = ~ 35%.

La eficiencia máxima aumenta hacia el 70% generalmente con cargas crecientes.

PERO todo lo anterior es lo que sucede cuando el regulador está justo en el punto de "abandono". Cuando Vin está a más de aproximadamente 2 V por encima de Vout, el trabajo de los reguladores es eliminar el exceso de voltaje. Por lo tanto, la eficiencia debe ser inferior al máximo posible en la mayoría de los casos.

Otros ya han señalado la ecuación

  

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

que también se puede encontrar en la hoja de datos . Reorganizar para \ $ R_1 \ $ nos da

  

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

Si \ $ V_ {OUT} \ $ está en el orden de voltios (lo más probable) y \ $ R_2 \ $ está en los cientos de \ $ \ Omega \ $ el término \ $ I_ {ADJ} R_2 < < V_ {OUT} \ $ y puede ignorarse, ya que \ $ I_ {ADJ} \ $ es máximo 100 \ $ \ mu \ $ A. Entonces obtenemos una ecuación simplificada:

  

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

Por ejemplo, para \ $ V_ {OUT} \ $ = 5V y \ $ R_2 \ $ = 100 \ $ \ Omega \ $ la primera ecuación nos da un valor de 299.2 \ $ \ Omega \ $, mientras que la segunda da us 300 \ $ \ Omega \ $, un error de solo 0.3%.
Por otro lado, si escogiera 10k \ $ \ Omega \ $ para \ $ R_2 \ $, obtendría valores de 22k \ $ \ Omega \ $ y 30k \ $ \ Omega \ $ resp. para \ $ R_1 \ $. ¡Usar 30k \ $ \ Omega \ $ resultaría en 6V en lugar de 5V, un error del 20%!

Hay otra buena razón para elegir valores bajos para \ $ R_1 \ $ y \ $ R_2 \ $. La hoja de datos menciona una carga mínima de 3.5 mA típico, máximo de 10 mA. Es mejor elegir 10 mA, no solo porque siempre hay que calcular para el peor de los casos, sino también porque el 10 mA se da como una condición mínima para los otros parámetros.
Para 5V fuera, querrá \ $ R_1 \ $ + \ $ R_2 \ $ < 500 \ $ \ Omega \ $ luego.

También debes tener en cuenta Iadj, que es alrededor de 100 uA. Como esto permanece constante en todo momento, pero la I a R1 cambia dependiendo de su resistencia, debe asegurarse de que el 100uA no sea una parte importante de la corriente del programa.

Por lo tanto, cuanto más alto sea R1, más "error" causará Iadj, ya que comienza a convertirse en una parte importante de la corriente general.

Con tu ejemplo:

(1.25 * (1 + (330/200))) + (100e-6 * 330) = 3.3455V

Con resistencia x10:

(1.25 * (1 + (3300/2000))) + (100e-6 * 3300) = 3.6425V