La teoria
ultimo aggiornamento 2 marzo 2019
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L'integrato
LM317 La teoria ultimo aggiornamento 2 marzo 2019 |
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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 | ||
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| Piedinatura | Datasheet | Foto dell'integrato |
II piedino di Entrata, indicato E oppure Vin, riceve la tensione positiva da stabilizzare, che viene prelevata da un ponte raddrizzatore provvisto del suo condensatore elettrolitico di livellamento.
II piedino di Regolazione, indicato R oppure ADJ, viene utilizzato per variare la tensione d'uscita sul valore desiderato.
II piedino di Uscita, indicato U oppure Vout, e quello da cui si preleva la tensione stabilizzata.
In tutti i Data-Book sono riportate per LM.317. queste poche e sommarie caratteristiche tecniche:
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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".
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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.
In questo circuito trovate diversi componenti che esplicano le seguenti funzioni:
C1 - E un condensatore elettrolitico di filtro che viene sempre applicato in prossimità del ponte raddrizzatore.
C2 - E un condensatore poliestere o ceramico da 100.000 pF che andrà collegato vicinissimo tra il terminale Entrata e la massa per evitare auto oscillazioni.
C3 - E un condensatore elettrolitico da 10μF, con una tensione di lavoro di 50-63 Volt, che viene utilizzato per rendere perfettamente stabile la tensione sul terminale di Regolazione.
C4 -
E' un condensatore
elettrolitico applicato sul terminale di
Uscita che serve
per eliminare qualsiasi residuo di alternata.
Il valore di questo condensatore non dovrà mai risultare
minore
di 100μF e dovrà avere una tensione di
lavoro che non risulti mai inferiore
alla tensione massima stabilizzata che
preleverete sulla sua Uscita.
DS1 -
Questo
diodo, posto tra
l'uscita e l'ingresso (il terminale
positivo va rivolto verso l'ingresso),
serve per proteggere l'integrato ogniqualvolta si spegne I'alimentatore.
Senza questo diodo la tensione immagazzinata dal condensatore
C4 si
scaricherebbe in senso inverso all'interno dell'integrato, cioè dall'uscita
verso I'ingresso, danneggiandolo.
DS2 - Questo diodo, collegato tra i terminali R ed U (il terminale positivo va rivolto verso U), serve per scaricare istantaneamente il condensatore C3 in caso di cortocircuito accidentale sui terminali d'uscita.
R1 - Questa resistenza, del valore fisso di 220 ohm 1/4 watt, serve per ottenere, abbinata alla resistenza R2, un partitore resistivo dal quale si preleverà la tensione da applicare sul piedino R di regolazione.
R2 -
Il valore di questa resistenza andrà calcolato in funzione del valore della
tensione stabilizzata che si vorrà prelevare sull'uscita dell'integrato
LM.317.
Più basso e il valore di questa
resistenza, minore sarà il valore
della tensione stabilizzata, più alto
è il valore della resistenza, maggiore
sarà il valore della tensione stabilizzata.
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.
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.
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Elenco revisioni: |
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02/03/2019 |
Aggiornato pagina |
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16/06/2016 |
Inserimento link a pagina PCB |
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13/10/2012 |
Inserimento circuito sperimentale |
|
15/10/2007 |
Emissione preliminare |
