применение lm317

Стабилизатор тока на lm317 для мощных светодиодов

Бытует мнение, что важным параметром в питании светодиодов является стабильное напряжение. Однако это не так. Для светодиодов более важен стабильный ток, именно поэтому светоизлучающие диоды называют токовыми приборами. Очень простой, дешёвый, но в то же время надежный и мощный стабилизатор тока может быть построен на базе интегральной микросхемы (ИМ) lm317.

Краткое описание lm317

Интегральная микросхема lm317 – это регулируемый стабилизатор, специально разработанный для реализации схем источников питания со стабильным выходным напряжением или током. Микросхема позволяет питать устройства током до 1,5 ампер в диапазоне напряжений от 1,2 до 37 вольт. Имеет встроенную защиту от перегрузки и короткого замыкания.

Аналог российского производства — КР142ЕН12А.


Основные характеристики:

  • диапазон значений регулируемого выходного напряжения — от 1,2 до 37 В;
  • максимальный показатель токовой нагрузки — до 1,5 А;
  • максимальное допустимое входное напряжение – 40В;
  • присутствует встроенная защита от перегрева, перегрузки и возможного короткого замыкания;
  • показатель возможной погрешности стабилизации — примерно 0,1%.

варианты корпуса Выпускается lm317 в монолитном корпусе нескольких вариантов. Самой распространённой является ИМ в корпусе TO-220 с дополнительным индексом t в маркировке (lm317t).

LM317 имеет три вывода:

  1. ADJUST. Вывод для задания (регулировки) выходного напряжения. В режиме стабилизации тока соединяется с плюсом выходного контакта.
  2. OUTPUT. Вывод с низким внутренним сопротивлением для формирования выходного напряжения.
  3. INPUT. Вывод для подачи напряжения питания.

Схема

Простейшая схема стабилизатора тока (драйвера) состоит всего из двух компонентов: ИМ lm317t и резистора. На вход ИМ подается напряжение источника питания, управляющий контакт соединяется с выходным через резистор (R), а выходной контакт микросхемы подключается к аноду светодиода.схема подключенияСопротивление резистора рассчитывают по формуле:
R=1,25/I0 (1), где I0 – выходной ток стабилизатора, значение которого регламентируется паспортными данными на LM317 и должно быть в диапазоне 0,01-1,5 А. Отсюда следует, что сопротивление резистора может быть в диапазоне 0,8-120 Ом. Мощность, рассеиваемая на резисторе, рассчитывается по формуле:
PR=I02×R (2).

Полученные расчетные данные для резистора округляют в большую сторону, согласно номинальному ряду.

Постоянные резисторы производятся с небольшим разбросом значения сопротивления, поэтому получить нужное значение выходного тока не всегда возможно. Для этой цели в схему устанавливается дополнительный подстроечный резистор соответствующей мощности. Это немного увеличивает цену сборки стабилизатора, но гарантирует получение необходимого тока для питания светодиода. При стабилизации выходного тока более 0,3 ампер, на микросхеме выделяется много тепла, поэтому ее необходимо снабдить радиатором.
схема с подстроечным резистором Эксплуатировать LM317 на токе близком к предельному (1-1,5 А) нежелательно. Во-первых, потребуется радиатор больших размеров, чтобы рассеивать выделяемое тепло ИМ. Во-вторых, работа на максимально допустимом токе ускорит выход из строя микросхемы.

Выйти из сложившейся ситуации можно выйти путем использования аналогичной ИМ, но с более высоким максимальным выходным током (lm350 – до 3 А или lm338 – до 5 А). Схемы подключения lm350 и lm338 полностью идентичны схеме с lm317.

Пример расчета и онлайн калькулятор

Допустим, необходимо подключить мощный светодиод с током потребления 700 миллиампер. Согласно формуле (1) R=1,25/0,7= 1.786 Ом (ближайшее значение из ряда E2—1,8 Ом). Рассеиваемая мощность по формуле (2) будет составлять: 0.7×0.7×1.8 = 0,882 Ватт (ближайшее стандартное значение 1 Ватт).

На практике, для предотвращения нагрева, мощность рассеивания резистора лучше увеличить примерно на 30%, а в корпусе с низкой конвекцией на 50%.
Требуемое выходное напряжение (В):
Номинал R1 (Ом):
Дополнительно
Ток нагрузки (А):
Входное напряжение (В):
Резистор R2 из стандартного ряда:

Кроме множества плюсов, стабилизатор для светодиодов на основе lm317 имеет несколько значительных недостатков – это низкий КПД и необходимость отвода тепла от ИМ при стабилизации тока более 300 мА. Избежать этого недостатка поможет применение импульсного стабилизатора, например, на основе ИМ PT4115.