L'integrato LM317
La teoria

ultimo aggiornamento 2 marzo 2019


 

Indice

Descrizione

L'integrato LM 317, ha dimensioni identiche a quelle di un normale transistor di media potenza tipo TO.220, dispone di tre soli piedini (vedi figura 1).

LM 317 Regolatore di tensione regolabile

Piedinatura Datasheet Foto dell'integrato

Figura 1

In tutti i Data-Book sono riportate per LM.317. queste poche e sommarie caratteristiche tecniche:

Max Volt input/output 40 Volt
Dropout Volt 3 Volt
Minima tensione uscita 1,25 Volt
Volt Max corrente uscita 1,5Amper
Max potenza dissipabile 15 Watt
Ripple in uscita -80 dB

homotix

PCBA

OurPCB

L'articolo presente in questa pagina è tratto dall'ottima rivista Nuova Elettronica
N°169-170  pubblicato nel mese di Febbraio-Marzo 1994.
Titolo originale "L'INTEGRATO stabilizzatore UNIVERSALE LM.317".
 

Max Volt input/output: Molti ritengono che questo valore indichi la massima tensione applicabile sull'ingresso dell'LM.317.
AI contrario questo integrato accetta sull'ingresso anche tensioni di 60 - 80 - 100 Volt, perché la differenza tra la tensione, applicata sull'ingresso e quella prelevata sull'uscita non risulti maggiore di 40 Volt.
Per spiegarvi meglio cosa si intende con questa differenza, vi portiamo qualche esempio.
Se sull'ingresso dell'
LM.317 applicate una tensione continua di 39 Volt, potrete realizzare un alimentatore che potrà essere regolato da un minimo di 1,25 Volt ad un massimo di 36 Volt, in quanto non avrete mai una differenza tra ingresso/uscita superiore ai 40 Volt.
Se sull'ingresso applicate una tensione di
46 Volt, potrete realizzare un alimentatore che potrà essere regolato da un minimo di: 46 - 40 = 6 Volt fino ad un massimo di 43 Volt, perché scendendo sotto 6 Volt, otterreste una differenza ingresso/uscita maggiore di 40 Volt.
Pertanto se sull'ingresso applicate
63 Volt, potrete realizzare un alimentatore che potrà essere regolato da un minimo di: 63 - 40 = 23 Volt fino ad un massimo di 60 Volt.
Non si potrà scendere sotto i
23 Volt, perché la differenza ingresso/uscita risulterebbe maggiore di 40 Volt.
Allo stesso modo se applicate sull'ingresso dell'integrato
98 Volt, potrete realizzare un alimentatore che potrà essere regolato da un minimo di: 98 - 40 = 58 Volt fino ad un massimo di 95 Volt.

Dropout Volt: Questo dato indica la caduta di tensione introdotta dall'integrato. Quindi se sull'ingresso applicate una tensione di 46 Volt, la massima tensione stabilizzata che potrete prelevare sull'uscita non sarà mai superiore a: 46 - 3 = 43 Volt.
Se sull'ingresso applicate una tensione di
15 Volt, la massima tensione stabilizzata che potrete prelevare sull'uscita non sarà mai superiore a: 15 - 3 = 12 Volt.

Minima tensione uscita: Il valore di 1,25 Volt indica la minima tensione stabilizzata che e possibile prelevare da questo integrato. Questo significa che anche se calcolerete il valore ohmico della resistenze in modo da avere in uscita 0,8 Volt, la minima tensione che otterrete sarà sempre e comunque di 1,25 Volt.

Max corrente uscita: La massima corrente che LM.317 e in grado di erogare e di 1,5 A, purché I'integrato risulti fissato sopra un'aletta di raffreddamento.
Senza questa aletta non sarà possibile prelevare più di
0,5 - 0,7 A, perché non appena I'integrato si surriscalderà, entrerà subito in protezione
togliendo tensione sull'uscita.

Max potenza dissipabile: La potenza di 15 Watt riportata nelle caratteristiche si ottiene soltanto se il corpo dell'integrato e fissato sopra un'aletta di raffreddamento. Se l'aletta non riesce a dissipare il calore generato e la temperatura supera il suo limite di sicurezza, entra in azione la protezione termica, cioè l'integrato abbassa la tensione in uscita, che quindi non sarà più stabilizzata, e si surriscalda notevolmente.

Ripple in uscita: Per chi non lo sapesse, il ripple e il residuo di tensione alternata che si ritrova sulla tensione continua stabilizzata dall'integrato. Quando, come in questo caso, si parla di un ripple pari a -80 dB, significa che il residuo di alternata presente sulla tensione continua stabilizzata e minore di 10.000 volte.
Pertanto se avete regolato I'alimentatore per una tensione d'uscita di
18 Volt, su questa può risultare presente un residuo di alternata di 0,0018 Volt pari a 1,8 mVolt, un valore cioè irrisorio.

Per completare queste note, aggiungeremo che I'integrato LM.317 è provvisto di una valida protezione automatica contro i cortocircuiti.

LM.317 come STABILIZZATORE di TENSIONE

Lo schema base per realizzare un completo alimentatore stabilizzato in tensione con LM.317. è riportato in figura 2.


Figura 2

In questo circuito trovate diversi componenti che esplicano le seguenti funzioni:

Utilizzando per R2 una resistenza fissa, otterrete in Uscita una tensione stabilizzata di valore fisso.
Se in sostituzione di tale resistenza si inserirà un normale
potenziometro lineare (vedi figura 3), si potrà ottenere in Uscita una tensione stabilizzata variabile.


Figura 3

COME SI CALCOLA R2

Per calcolare il valore della resistenza R2 dovete conoscere il valore della tensione massima applicata sul piedino Entrata e sottrarre a tale valore il numero fisso 3 (valore di dropout).
Questo calcolo vi permetterà di stabilire la
massima tensione che si potrà prelevare sull'uscita dell'integrato, perché se sull'ingresso applicate 20 Volt e poi calcolate il valore della R2 per ottenere in uscita una tensione stabilizzata di 25 Volt, la formula vi darà si un valore ohmico, ma all'atto pratico non riuscirete mai ad ottenere 25 Volt, poiché sull'ingresso ci sono soltanto 20 Volt.
Pertanto se sull'ingresso dell'
LM.317. applicherete una tensione di 20 Volt, voi potrete ottenere in uscita una tensione stabilizzata massima di:

20 - 3 = 17 Volt

Se sull'ingresso applicherete una tensione di 42 Volt, voi potrete ottenere in uscita una tensione stabilizzata massima di:

42 - 3 = 39 Volt

Conoscendo questo valore di tensione, per calcolare il valore della resistenza R2, si dovrà utilizzare questa semplice formula:

R2 ohm = [(Volt uscita : 1,25) - 1] x 220

Dove:
Con
Volt uscita si indica il valore della tensione che volete prelevare sull'uscita dell'LM.317.
Il numero
1,25 e la differenza di tensione che esiste tra il piedino di Uscita e quello di Regolazione.
Il numero
1 e un numero fisso fornito cella Casa Costruttrice.
Il numero
220 e il valore in ohm della resistenza R1 applicata sul partitore resistivo.

Detto questo, ammettiamo di voler calcolare il valore da utilizzare per la resistenza
R2 in modo da ottenere sull'uscita dell'integrato LM.317 una tensione stabilizzata di 30 Volt.
Sappiamo gia che per ottenere questo valore la
minima tensione che dovremo applicare sull'ingresso dell'integrato dovrà risultare di 30 + 3 = 33 Volt, quindi sull'ingresso potremo applicare tensioni maggiori, ad esempio 35-40-42 Volt, ma non tensioni inferiori a 33 Volt.
Ammettendo ora di applicare sull'ingresso dell'integrato una tensione di
35 Volt, effettueremo queste due semplici operazioni:

35 - 3 = 32 Volt   sottraiamo alla tensione in ingresso la tensione di drop out
[(32 : 1,25) - 1] x 220 = 5.412 ohm

Per evitare errori nel calcolo del valore di questa resistenza, le operazioni da eseguire per ricavare il giusto risultato sono in sequenza:

32 : 1,25 = 25,6
25,6 - 1 = 24,6
24,6 x 220 = 5.412

Poiché in commercio non esiste una resistenza di questo valore, potremo risolvere il problema collegando in serie ad una resistenza da 3.300 ohm una seconda resistenza da 2.200 ohm in modo da ottenere:

3.300 + 2.200 = 5.500 ohm

Oppure potremo collegare in serie alla resistenza da 4.700 ohm un trimmer da 1.000 ohm, che regoleremo fino ad ottenere I'esatta tensione di 32 Volt (vedi figura 4).


Figura 4

Alimentatore variabile con LM317

Conoscendo il valore della R2 inserita nel circuito e ora possibile calcolare la tensione che si può ottenere sull'uscita dell'integrato.
La formula che ci permette di calcolare questo valore e:

Volt uscita = [(R2 : 220) + 1] x 1,25

Poiché nell'esempio precedente abbiamo usato una resistenza da 5.500 ohm anziché da 5.412 ohm, per conoscere quale tensione preleveremo sull'uscita eseguiremo nell'ordine queste operazioni:

5.500 : 220 = 25
25+1 =26
26 x 1,25 = 32,5 Volt

Tenendo presente che le resistenze hanno sempre una loro tolleranza, possiamo affermare che la tensione che otterremo sull'uscita potrà variare in più o in meno di qualche centinaia di milliVolt.
Se in questo circuito utilizzeremo un potenziometro da
4.700 ohm con in serie una resistenza fissa da 1.000 ohm, potremo ottenere un alimentatore stabilizzato variabile in grado di fornire in uscita una tensione massima di 33,63 Volt che potrà scendere fino ad un minima di 6,93 Volt, infatti:

[(5.700: 220) + 1] x 1,25 = 33,63 Volt max
[(1.000: 220) + 1] x 1,25 = 6,93 Volt min

 

In questo caso la tensione che dovremo applicare sull'ingresso dell'integrato non dovrà risultare minore di 33,63 + 3 = 39,63 Volt.

Elenco revisioni:

02/03/2019

Aggiornato pagina

16/06/2016

Inserimento link a pagina PCB

13/10/2012

Inserimento circuito sperimentale

15/10/2007

Emissione preliminare

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