Эта диаграмма LM317 не имеет никакого смысла для меня

Так что это основная проводка для LM317 в качестве регулятора напряжения, и очень мало для меня имеет смысл. Прежде всего, если один штифт для моей регулировки, зачем мне $R_1$ ? $R_2$ даст мне практически любое значение, которое мне нужно отправить. Является ли $R_1$ действительно необходимы?

Я всегда понимал, что в цепи делителя напряжения вы используете входное напряжение для питания потенциометра. Почему мы используем положительный конец выходного напряжения для питания нашего банка? Разве $R_2$ подключен неправильно? Если кто-то скажет мне изменить напряжение на моем регулировочном выводе, я собираюсь создать делитель напряжения с потенциометром и отправить вывод TH на вывод. Но здесь вход V + к горшку - это тот же провод, что и провод, идущий к регулировочному штифту, И тот же провод, идущий от моего V из 317. Если я пытаюсь отправить различное количество напряжения на свою микросхему, как Это должно сработать, когда я вбиваю устойчивый V в то же место?

Наконец, простите мое незнание колпачков, но если конденсатор не является нагрузкой, не создает ли $C_1$ короткое замыкание?

В спецификации есть довольно подробное описание использования контакта ADJ с $R_1$ и $R_2$ :

Поскольку оба $R_1$ и $R_2$ появляются в уравнении для выходного напряжения

вам нужно оба, чтобы реализовать произвольное выходное напряжение. В зависимости от ожидаемой нагрузки и желаемого выходного напряжения вы можете удалить $R_1$ . Тем не менее, вы должны поддерживать минимальный ток нагрузки (который в техническом описании указан как 10 мА), поэтому, если ваша нагрузка может упасть ниже этого уровня, вы должны полагаться на делитель $R_1$ и $R_2$ чтобы получить достаточный ток для удовлетворения этого требования минимального тока нагрузки.

С делителем напряжения у вас обычно есть входное напряжение, которое вы хотите разделить, используя пару резисторов. Вы устанавливаете соотношение резисторов, чтобы установить деленное напряжение:

В этом случае деленное понижающее напряжение $V_{\text{div}}$ устанавливается устройством (1,25 В), поэтому вы устанавливаете соотношение резисторов, чтобы установить «входное» напряжение $V_{\text{input}}$ делителя напряжения , которое является выходом$V_{\text{out}}$ LM317 .

Наконец, простите мое незнание колпачков, но если конденсатор не является нагрузкой, не создает ли $C_1$ короткое замыкание?

Конденсатор имеет очень высокий (в идеале, бесконечный) импеданс при постоянном токе, поэтому нет короткого замыкания. Этот конденсатор будет закорачивать высокочастотные сигналы (то есть шум) на $V_{\text{in}}$ , что желательно, так как предполагается , что $V_{\text{in}}$ является источником постоянного напряжения.

обзор

Я буду избегать зависимости от алгебры в качестве объяснения. (Поскольку алгебра, предоставляя количественные ответы, не всегда помогает людям понять что-либо, если они не очень хорошо владеют математикой.) Несмотря на это, все еще полезно иметь таблицу данных доступной. Итак, вот таблица данных LM317 от TI просто для удобства при необходимости.

Лучший способ понять что-то - это попытаться поместить себя в устройство и «думать так, как он». Сочувствую устройству, так сказать. Тогда много загадок уходит.

Например, в программировании нет ничего такого, что делает программа, чего нельзя сделать вручную. (Является ли это практичным, это другой вопрос.) Так что, как и в случае с электроникой, хороший способ понять некоторый алгоритм в программировании - это просто сесть с бумагой и некоторыми предметами перед вами и просто сделать вещи, вручную, своими руками. Это почти всегда дает понять, глубоко внутри. И тогда загадка уходит.

Знать имя чего-либо - это НЕ то же самое, что знать что-то. Лучший способ узнать что-то - это наблюдать и наблюдать. Итак, давайте посмотрим на устройство.

LM317 внутреннего опорного напряжения

Внутренне, устройство включает в себя очень специальный тип опорного напряжения , который установлен приблизительно $1.25\:\text{V}$ . Между прочим, не легко спроектировать один из них. Особенноесли вы хотитечтобы источник опорного напряжения для постоянного пребывания в широком диапазоне рабочих температур и изменений в ИСпроцессе производства итечение длительного периода времени. Вот что говорит об этом таблица данных:

Вы можете видеть, что для широкого диапазона выходных токов, входных напряжений и температур (см. Примечание) это напряжение гарантированно останется между $1.2\:\text{V}$ и$1.3\:\text{V}$ . Это настоящее достижение.

Чтобы этот эталон напряжения работал хорошо, проектировщикам также требовался какой-то источник тока. Причина заключается в том, что для того , чтобы сделать такой хороший источник опорного напряжения они также должны обеспечивать относительно предсказуемый ток , протекающий через него. (Помните, вы предоставляете входное напряжение от $3\:\text{V}$ до$40\:\text{V}$ )Таким образомсуществует также источник токакоторый обеспечивает предсказуемый токчерезопорное напряжение для тогочтобы сделать эту работу хорошо. Вы можете увидеть этот факт из этой части таблицы:

Источник тока они применять источники его ток от на IN штифта. Но этот ток должен уходить через какой-то другой вывод - в данном случае, а именно вывод ADJUST . Таким образом, ток этого источника тока называется током терминала «ADJUST». Вы должны помнить этот факт при использовании устройства. Вы должны предоставить средство для того, чтобы ток этого источника тока покинул устройство и пошел к наземному заданию.

Давайте подведем итоги. Чтобы этот регулятор напряжения выполнял свою работу, дизайнеры посчитали необходимым включить внутренний (скрытый) эталон напряжения. (Им это необходимо , чтобы они могли использовать его для сравнения , а затем решить , как «регулировать» напряжение вы хотите . - Я буду обсуждать эти детали, в ближайшее время ) Для того , чтобы сделать хороший внутренний источник опорного напряжения, им нужен ток источник. Из-за этого им также нужно было сообщить, что вы должны помочь им, пропустив этот ток через контакт ADJUST . Таким образом, они указывают это, а также.

Теперь вы должны иметь две вещи в уме: (1) опорное напряжение; и (2) отрегулировать ток на выводе. Но ADJUST контактный ток лишь следствие условии , что источник опорного напряжения. Так что главное , чтобы иметь в виду, для того , чтобы понять устройство, это опорное напряжение (и не ADJUST контактный ток, который является необходимым злом, так сказать.)

Это всего лишь один из внутренних ресурсов в устройстве. Он также включает в себя некоторые специальные схемы для защиты от слишком большого тока и для защиты от серьезного перегрева при работе. Таким образом, вы получаете тепловую защиту, встроенную в устройство тоже.

Метод регулирования напряжения

С учетом вышеизложенного основная идея LM317 заключается в следующем:

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

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

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

Суть в понимании того, как это работает. Удостоверьтесь, что вы запускаете это через голову несколько раз. Просверлите это.

Использование 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}$

Однако для достижения этих пиковых напряжений у вас должен быть входной источник питания, который выше. При рекомендуемых условиях эксплуатации вы можете увидеть следующее:

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

Другое использование

$R_2$$R_1$$R_1$$R_1$, Поскольку весь этот ток должен достигать земли через путь, который вы предоставляете, использование батареи в этом пути означает, что он получит постоянный ток для зарядки. (Конечно, есть и другие проблемы. Вам нужно следить за процессом зарядки и останавливать его, когда батарея заряжается или больше не требует постоянного тока. Но суть остается неизменной - LM317 также можно использовать в качестве постоянного тока источник вместо источника постоянного напряжения.)

Рисунок 1. Как следует из таблицы.

• LM317 работает, регулируя его выходную мощность на 1,25 В выше напряжения на выводе ADJ.
• $\frac {1.25}{240} = 5.2 \ \text {mA}$
• Постоянный ток через R2 означает, что падение напряжения на нем изменяется линейно с сопротивлением R2. Это очень удобно, если вы хотите, чтобы напряжение изменялось пропорционально угловому повороту R2.

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Рисунок 2. План ОП.

Теперь давайте попробуем сделать это по-своему.

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

Теперь давайте посмотрим на линейность - при условии, что мы не включили стеклоочиститель полностью и не сожгли горшок:

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

Очевидно, что корректирующий банк будет нелинейным. Выход падает вдвое при корректировке с 20% до 40%.

Наконец, прости меня за незнание колпачков, но если конденсатор не является нагрузкой, разве C1 не создает короткое замыкание?

Конденсаторы, как следует из символа, представляют собой параллельные пластины, разделенные непроводящим зазором. Постоянный ток не может течь через конденсатор после его зарядки.

Как рассчитать значения резистора уже получил подробный ответ. Позвольте мне попытаться прояснить вашу путаницу с делителем напряжения: как вы сказали, он обеспечивает долю входного напряжения в соответствии с соотношением резисторов. Единственное заблуждение здесь: оно используется для выборки выходного напряжения вашего контроллера, чтобы служить эталоном для контроля напряжения.

Даже если вы понимаете LM317 только как черный ящик, попробуйте рассматривать его как устройство, которое будет пытаться поддерживать напряжение между выводами Vout и Adj как 1,25 В. Если эта разница ниже 1,25 В, значение Vout будет увеличено, если оно выше, значение Vout уменьшится. Соотношение выходного напряжения задается делителем напряжения.

Таким образом, LM317 пытается компенсировать изменения тока, требуемого нагрузкой, а также изменения входного напряжения. Формулы в техническом описании позволяют рассчитать значения резисторов для получения 1,25 В между упомянутыми контактами для данного выходного напряжения.

Между выходом и регулировочными контактами всегда есть фиксированное напряжение 1,25 В. Следовательно, соединение R1 между этими двумя выводами заставляет постоянный ток течь через R1. Этот ток должен протекать через R2 (больше нигде не может!), Вызывая постоянное падение напряжения на R2. Следовательно, выходное напряжение регулятора равно падению напряжения на R2 + 1,25 В.

Вышесказанное является хорошим приближением, но не совсем верно. Очень маленький ток течет из регулировочного штыря через R2 на землю, немного увеличивая падение напряжения на R2 и, следовательно, немного увеличивая выходное напряжение.

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

Конденсаторы разомкнуты к постоянному току.

Давайте посмотрим, как работает LM317!

Внутренние органы LM317 (не встроены по возможным причинам авторского права)

LM317 регулирует напряжение на клемме V _OUT, пока напряжение на клемме ADJ не станет на 1,25 В ниже V _OUT, Он использует компаратор напряжения (операционный усилитель), где один из входов является выходным контактом, а другой из входов подключен к регулировочному контакту, но не напрямую, а через цепь, которая эффективно работает как стабильное напряжение 1,25 В источник (постоянное падение напряжения). Операционные усилители известны своим высоким входным сопротивлением, поэтому ток ADJ будет минимальным. Затем выход операционного усилителя используется для регулировки базового напряжения транзистора, так что напряжение эмиттера на выходе будет равно базовому напряжению за вычетом падения напряжения на транзисторе, которое в данном случае является парой Дарлингтона. (Хорошо, это объяснение немного упрощает ситуацию, но именно так вы создадите максимально простой регулируемый регулятор напряжения.)

Таким образом, если разность напряжений V _OUT - ADJ составляет менее 1,25 В, V _OUT очень быстро запускается до максимума, если это необходимо.

Если, с другой стороны, разность напряжений V _OUT - ADJ составляет более 1,25 В, V _OUT очень быстро проворачивается до минимума, если это необходимо.

Идея состоит в том, что разница напряжения V _OUT - ADJ - это некоторая доля напряжения на выходной клемме, определяемая делителем напряжения.

Если у вас есть только R2, без R1, то напряжение на клемме ADJ будет нулевым, и оно будет иметь переменное сопротивление относительно земли (что не имеет никакого полезного эффекта, поскольку ток на клемме ADJ минимален).

Если у вас есть оба R1 и R2, то напряжение на клемме ADJ определяется делителем напряжения между V _OUT и землей.

Примечание R2 - это переменный резистор, а не потенциометр (хотя вы можете превратить потенциометр в переменный резистор, подключив центральный контакт к одному из крайних контактов и используя два соединенных вместе контакта с другим крайним контактом, или просто используя центральный штифт и один из крайних штифтов).

Вы можете получить тот же эффект, подключив один крайний вывод потенциометра к земле, другой крайний вывод - к V _OUT, а центральный - к ADJ.

Обратите внимание, что это простое объяснение проигнорировало настройку тока терминала. Более полное объяснение см. В ответе с голосованием.

R1 и R2 - корректировка. Они образуют делитель переменного напряжения, который генерирует входное напряжение на контакте Adj. Если вы прочитаете лист данных, вы увидите, что выходное напряжение регулируется так, чтобы оно было на 1,25 В больше, чем напряжение на выводе Adj.
Выходное напряжение используется для питания делителя напряжения, потому что оно стабильно и регулируется, если вы используете входной источник, любой шум, пульсации или изменения в зависимости от нагрузки будут переданы на вывод Adj, а затем появятся на выходе.
Вам нужно снова взглянуть на схему, напряжение, подаваемое на Adj, будет меняться как R2. Это обычный способ рисования переменного резистора. Штырь Adj, один конец R1 и стеклоочиститель R2 соединены вместе, а не другой конец R2.
Ни C1, ни C2 не являются короткими замыканиями. На постоянном токе хороший конденсатор выглядит как разомкнутая цепь. Их цель - обойти любой компонент переменного тока или шум на землю, тем самым уменьшая их эффект. В паспорте даже сказано, что вы можете обойти Adj «для достижения очень высоких коэффициентов отклонения пульсации».
В техническом описании содержится гораздо больше полезной информации, а также множество примеров использования LM317 для различных задач.

Просто чтобы добавить детали, которые опытные пользователи могут даже не заметить:

R2 переменный резистор - не потенциометр. На практике может использоваться одно и то же физическое устройство, но переменный резистор является двухполюсным, а потенциометр имеет три клеммы.

Если вы читаете R2 как потенциометр, то он, по-видимому, нарисован с подключенными концами резистора и не подключенным стеклоочистителем, что явно не имеет смысла. Один из выводов R2 подключен к стеклоочистителю.