Diagram LM317 ini tidak masuk akal bagi saya

Jadi ini adalah kabel dasar untuk LM317 sebagai regulator tegangan, dan sangat sedikit yang masuk akal bagi saya. Pertama, jika satu pin untuk penyesuaian saya, mengapa saya perlu $R_1$ ? $R_2$ akan memberi saya hampir semua nilai yang perlu saya kirim. Apakah $R_1$ benar-benar diperlukan?

Itu selalu menjadi pemahaman saya bahwa dalam rangkaian pembagi tegangan, Anda menggunakan tegangan INPUT untuk memasok potensiometer. Mengapa kita menggunakan ujung positif dari tegangan output untuk memasok pot kita? Bukankah kabel $R_2$ salah? Jika seseorang memberitahu saya untuk memvariasikan tegangan ke pin penyesuaian saya, saya akan membuat pembagi tegangan dengan pot dan mengirimkan output ITU ke pin. Tapi di sini input V + ke pot adalah kawat yang sama dengan kawat yang pergi ke pin penyesuaian, DAN kawat yang sama datang dari V saya keluar dari 317. Jika saya mencoba mengirim jumlah tegangan yang berbeda ke IC saya, bagaimana apakah itu seharusnya bekerja ketika saya menabrak V stabil ke lokasi yang sama?

Terakhir, maafkan ketidaktahuan saya topi tetapi jika kapasitor tidak beban, tidak $C_1$ menciptakan hubungan pendek?

The datasheet memiliki deskripsi yang cukup menyeluruh tentang penggunaan pin ADJ dengan $R_1$ dan $R_2$ :

Karena kedua $R_1$ dan $R_2$ muncul dalam persamaan untuk tegangan output

Anda perlu keduanya untuk mewujudkan tegangan output yang sewenang-wenang. Tergantung pada beban yang Anda harapkan dan tegangan output yang diinginkan Anda mungkin dapat menghapus $R_1$ . Namun, Anda harus mempertahankan arus beban minimum (yang ditentukan lembar data sebagai 10mA) jadi jika beban Anda mungkin turun di bawah ini, Anda harus mengandalkan pembagi $R_1$ dan $R_2$ untuk menarik arus yang cukup untuk memenuhi persyaratan arus beban minimum.

Dengan pembagi tegangan Anda biasanya memiliki tegangan input yang ingin Anda bagi menggunakan sepasang resistor. Anda mengatur rasio resistor untuk mengatur tegangan terbagi:

Dalam hal ini, dibagi bawah tegangan $V_{\text{div}}$ diatur oleh perangkat (1.25V) sehingga Anda menetapkan rasio resistor untuk mengatur "masukan" tegangan pembagi tegangan ini $V_{\text{input}}$ , yang merupakan LM317 ini $V_{\text{out}}$ .

Terakhir, maafkan ketidaktahuan saya topi tetapi jika kapasitor tidak beban, tidak $C_1$ menciptakan hubungan pendek?

Kapasitor memiliki impedansi sangat tinggi (idealnya, tak terbatas) di DC sehingga tidak ada hubungan pendek. Kapasitor ini akan menghubung pendek sinyal frekuensi tinggi (yaitu noise) pada $V_{\text{in}}$ , yang diinginkan karena $V_{\text{in}}$ seharusnya merupakan sumber tegangan DC.

Gambaran

Saya akan menghindari tergantung pada aljabar sebagai penjelasan. (Karena aljabar, sambil memberikan jawaban kuantitatif, tidak sering membantu orang memahami sesuatu kecuali mereka sangat fasih dalam matematika.) Bagaimanapun, masih ada baiknya untuk menyediakan lembar data. Jadi inilah datasheet LM317 TI hanya untuk membuatnya nyaman saat dibutuhkan.

Cara terbaik untuk memahami sesuatu adalah dengan mencoba dan menempatkan diri Anda di dalam perangkat dan "berpikir seperti itu." Berempati dengan perangkat, sehingga untuk berbicara. Lalu banyak misteri hilang.

Dalam pemrograman, misalnya, tidak ada yang dilakukan oleh sebuah program yang tidak dapat dilakukan dengan tangan. (Apakah atau tidak praktis untuk melakukannya, adalah pertanyaan yang berbeda.) Jadi, seperti halnya dengan elektronik, cara yang baik untuk memahami beberapa algoritma dalam pemrograman adalah hanya duduk dengan kertas dan beberapa item di depan Anda dan lakukan saja hal-hal, secara manual, dengan tangan Anda sendiri. Itu hampir selalu mendapatkan intinya, jauh di dalam. Dan kemudian misteri itu hilang.

Mengetahui nama sesuatu BUKAN sama dengan mengetahui sesuatu. Cara terbaik untuk mengetahui sesuatu adalah dengan menonton dan mengamatinya. Jadi mari kita lihat perangkatnya.

Referensi Tegangan Internal LM317

$1.25\:\text{V}$

$1.2\:\text{V}$$1.3\:\text{V}$

$3\:\text{V}$$40\:\text{V}$

Sumber arus yang mereka gunakan sumber saat ini dari para IN pin. Tetapi saat itu harus meninggalkan melalui beberapa pin lain - dalam hal ini, yaitu pin ADJUST . Jadi arus sumber arus ini disebut arus terminal "MENYESUAIKAN". Anda seharusnya mengingat fakta ini saat menggunakan perangkat. Anda harus menyediakan sarana untuk arus sumber saat ini untuk meninggalkan perangkat dan menuju referensi tanah.

Mari rekap. Agar regulator tegangan ini dapat melakukan tugasnya, para desainer merasa mereka perlu memasukkan referensi tegangan (tersembunyi) internal. (Mereka membutuhkannya sehingga mereka dapat menggunakannya untuk membandingkan dan kemudian memutuskan bagaimana "mengatur" tegangan yang Anda inginkan - saya akan segera membahas rincian itu.) Untuk membuat referensi tegangan internal yang baik , mereka membutuhkan arus sumber. Karena itu, mereka juga perlu memberi tahu Anda bahwa Anda harus membantu mereka dengan menenggelamkan arus itu melalui pin ADJUST . Jadi mereka menentukan itu juga.

Anda sekarang harus menyimpan dua hal dalam pikiran Anda: (1) referensi tegangan; dan, (2) sesuaikan pin saat ini. Tetapi arus pin ADJUST hanya konsekuensi dari memberikan referensi tegangan. Jadi hal utama yang perlu diingat, untuk memahami perangkat, adalah referensi tegangan (dan bukan arus pin ADJUST , yang merupakan kejahatan yang diperlukan, jadi untuk berbicara.)

Itu hanya salah satu sumber daya internal dalam perangkat. Ini juga mencakup beberapa sirkuit khusus untuk melindungi terhadap arus yang terlalu banyak dan untuk melindungi terhadap pemanasan berlebih yang serius dalam pengoperasian. Jadi, Anda mendapatkan perlindungan termal, terintegrasi ke dalam perangkat juga.

Metode Pengaturan Tegangan

Dengan dipahami di atas, ide dasar di balik LM317 adalah sebagai berikut:

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

$1.25\:\text{V}$$1.25\:\text{V}$

$1.25\:\text{V}$$1.25\:\text{V}$

Ini adalah inti dalam memahami cara kerjanya. Pastikan Anda menjalankan ini melalui kepala Anda beberapa kali. Bor di.

Menggunakan LM317

$R_2$$1.25\:\text{V}$

$1.25\:\text{V}$$R_1$$R_1$$I_{R_1}\approx \frac{1.25\:\text{V}}{R_1}$

$I_{R_1}$$R_1$

$I_{R_1}\approx 5.2\:\text{mA}$$100\:\mu\text{A}$

$I_{R_1}$$R_1$

$R_1$$5.2\:\text{mA}$$5.3\:\text{mA}$$R_1$

$R_2$$5\:\text{k}\Omega$$R_2$$26-27\:\text{V}$$\approx 1.25\:\text{V}$$27.2\:\text{V}$$28.3\:\text{V}$

Namun, untuk mencapai tegangan puncak tersebut, Anda harus memiliki persediaan input yang lebih tinggi. Di bawah kondisi operasi yang disarankan Anda dapat melihat yang berikut:

$R_1$$32\:\text{V}$

Penggunaan lainnya

$R_2$$R_1$$R_1$$R_1$. Karena semua arus itu harus mencapai ground melalui jalur yang Anda berikan, menggunakan baterai di jalur itu berarti akan mendapatkan arus konstan untuk mengisinya. (Ada masalah lain, tentu saja. Anda harus memantau proses pengisian dan menghentikannya ketika baterai diisi atau tidak lagi membutuhkan arus konstan. Tetapi intinya tetap - LM317 juga dapat digunakan sebagai arus konstan sumber bukannya sumber tegangan konstan.)

Gambar 1. Seperti yang disarankan oleh lembar data.

• LM317 bekerja dengan menyesuaikan outputnya menjadi 1,25 V di atas tegangan pada pin ADJ.
• $\frac {1.25}{240} = 5.2 \ \text {mA}$
• Arus konstan melalui R2 berarti bahwa jatuh tegangan berubah secara linier dengan resistansi R2. Ini sangat berguna jika Anda ingin tegangan berubah secara proporsional dengan rotasi sudut R2.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Gambar 2. Rencana OP.

Sekarang mari kita coba lakukan dengan cara Anda.

• $P = I^2 R$$I = \sqrt {\frac {P}{R}} = 5 \ \text {mA}$
• $\frac {1.25}{5m} = 0.25\ \text k \Omega$

Sekarang mari kita lihat linearitas - dengan asumsi kita belum memutar wiper dan membakar pot:

• $V_{out} = \frac {1+4}{1}(1.25) = 6.25 \ \text V$
• $V_{out} = \frac {2+3}{2}(1.25) = 3.125 \ \text V$
• $V_{out} = \frac {3+2}{3}(1.25) = 2.08 \ \text V$
• $V_{out} = \frac {4+1}{4}(1.25) = 1.56 \ \text V$
• $V_{out} = \frac {5+0}{5}(1.25) = 1.25 \ \text V$

Jelas panci penyesuaian akan non-linear. Output turun setengah penyesuaian dari 20% menjadi 40%.

Terakhir, maafkan ketidaktahuan saya tentang topi tetapi jika kapasitor bukan beban, bukankah C1 membuat korsleting?

Kapasitor, seperti yang ditunjukkan oleh simbol, adalah pelat paralel yang dipisahkan oleh celah yang tidak melakukan. Arus DC tidak dapat mengalir melalui kapasitor setelah diisi.

Cara menghitung nilai resistor sudah mendapat jawaban terinci. Biarkan saya mencoba mengklarifikasi kebingungan Anda tentang pembagi tegangan: seperti yang Anda katakan, itu memberikan sebagian kecil dari tegangan input, sesuai dengan rasio resistor. Satu-satunya kebingungan di sini adalah: sedang digunakan untuk sampel tegangan output controller Anda, untuk berfungsi sebagai referensi untuk kontrol tegangan.

Bahkan jika Anda memahami LM317 hanya sebagai kotak hitam, cobalah untuk melihatnya sebagai perangkat yang akan mencoba untuk menjaga tegangan antara pin Vout dan Adj sebagai 1.25V. Jika perbedaan ini lebih rendah dari 1.25V, Vout akan meningkat, jika lebih tinggi, Vout berkurang. Rasio tegangan keluaran diberikan oleh pembagi tegangan.

Dengan cara itu LM317 mencoba untuk mengkompensasi variasi pada arus yang diminta oleh beban dan juga untuk variasi tegangan input. Rumus dalam lembar data memungkinkan perhitungan nilai-nilai resistor untuk mendapatkan 1,25V antara pin yang disebutkan untuk tegangan output yang diberikan.

Selalu ada 1.25V tetap antara output dan pin penyesuaian. Oleh karena itu menghubungkan R1 antara dua pin ini memaksa arus konstan mengalir melalui R1. Arus ini harus mengalir melalui R2 (tidak bisa pergi ke tempat lain!) Menyebabkan penurunan volt konstan di R2. Oleh karena itu, tegangan keluaran regulator sama dengan tegangan jatuh pada R2 + 1.25V.

Di atas adalah perkiraan yang baik tetapi tidak sepenuhnya benar. Arus yang sangat kecil mengalir keluar dari pin penyetel melalui R2 ke ground yang sedikit meningkatkan voltase turun melewati R2 dan karenanya sedikit meningkatkan tegangan output.

Vout = ((1,25 / R1) * R2 + 1.25V) + (R2 * Iadj)

Kapasitor adalah sirkuit terbuka ke DC.

Mari kita lihat bagaimana LM317 bekerja!

Internal LM317 (tidak disematkan karena kemungkinan alasan hak cipta)

LM317 menyesuaikan tegangan terminal V _OUT sampai tegangan terminal ADJ adalah 1,25 volt di bawah V _OUT. Ini menggunakan pembanding tegangan (penguat operasional), di mana salah satu input adalah pin output, input lainnya terhubung ke pin penyesuaian, tetapi tidak secara langsung tetapi melalui sirkuit yang secara efektif bekerja seperti tegangan stabil 1,25 volt sumber (penurunan tegangan konstan). Penguat operasional dikenal karena impedansi inputnya yang tinggi, sehingga arus ADJ akan minimal. Kemudian output penguat operasional digunakan untuk mengatur tegangan basis transistor, sehingga tegangan emitor pada output akan menjadi tegangan dasar dikurangi penurunan tegangan transistor yang dalam hal ini adalah pasangan Darlington. (Ok, penjelasan ini menyederhanakan hal-hal sedikit tetapi itu akan menjadi bagaimana Anda membuat regulator tegangan disesuaikan sesederhana mungkin.)

Jadi, jika perbedaan tegangan V _OUT - ADJ kurang dari 1,25 volt, V _OUT sangat cepat dinyalakan, ke max jika perlu.

Jika, di sisi lain, perbedaan tegangan V _OUT - ADJ lebih dari 1,25 volt, V _OUT sangat cepat berubah, seminimal mungkin jika perlu.

Idenya adalah bahwa V _OUT - ADJ perbedaan tegangan beberapa fraksi tegangan output terminal, ditentukan oleh pembagi tegangan.

Jika Anda hanya memiliki R2, tanpa R1, maka tegangan terminal ADJ akan menjadi nol, dan itu akan memiliki hambatan variabel ke ground (yang tidak memiliki efek yang berguna, karena arus di terminal ADJ minimal).

Jika Anda memiliki R1 dan R2, maka tegangan terminal ADJ ditentukan oleh pembagi tegangan antara V _OUT dan arde.

Catatan R2 adalah resistor variabel, bukan potensiometer (meskipun Anda dapat membuat potensiometer menjadi resistor variabel dengan menghubungkan pin tengah ke salah satu pin ekstrim dan menggunakan dua pin yang terhubung bersama-sama dengan pin ekstrim lainnya, atau hanya menggunakan pin tengah dan salah satu pin ekstrem).

Anda dapat memiliki efek yang sama dengan menghubungkan satu pin ekstrim potensiometer ke ground, pin ekstrim lainnya ke V _OUT dan pin tengah ke ADJ.

Perhatikan penjelasan sederhana ini mengabaikan penyesuaian terminal saat ini. Untuk penjelasan yang lebih lengkap, lihat jawaban yang dipilih.

R1 dan R2 adalah penyesuaian. Mereka membentuk pembagi tegangan variabel yang menghasilkan tegangan input ke pin Adj. Jika Anda membaca lembar data, Anda akan melihat bahwa tegangan output diatur menjadi 1,25V lebih besar dari tegangan pada pin Adj.
Tegangan output digunakan untuk memasok pembagi tegangan karena stabil dan diatur, jika Anda menggunakan suplai input, kebisingan, riak atau perubahan dengan beban akan diteruskan ke pin Adj dan kemudian muncul di output.
Anda perlu melihat sirkuit lagi, tegangan yang diberikan ke Adj akan bervariasi karena R2 bervariasi. Ini adalah cara konvensional menggambar resistor variabel. Pin Adj, satu ujung R1 dan penghapus R2 disatukan, bukan ujung R2 lainnya.
Baik C1 maupun C2 bukanlah sirkuit pendek. Di DC kapasitor yang baik terlihat seperti rangkaian terbuka. Tujuannya adalah untuk mem-bypass komponen AC atau kebisingan apa pun ke bumi sehingga mengurangi efeknya. Lembar data bahkan mengatakan Anda dapat melewati Adj "untuk mencapai rasio penolakan-riak yang sangat tinggi".
Ada banyak informasi yang lebih berguna di lembar data dengan banyak contoh bagaimana menggunakan LM317 untuk berbagai tugas.

Hanya untuk menambahkan detail yang pengguna yang sudah berpengalaman bahkan mungkin tidak memperhatikan lagi:

R2 resistor variabel - bukan potensiometer. Dalam praktiknya, perangkat fisik yang sama dapat digunakan, tetapi resistor variabel adalah perangkat dua terminal sementara potensiometer memiliki tiga terminal.

Jika Anda membaca R2 sebagai potensiomenter, maka tampaknya ditarik dengan ujung-ujung resistor yang terhubung dan penghapus tidak terhubung (mengambang), yang jelas tidak masuk akal. Salah satu terminal R2 terhubung ke penghapus.