Nilai-nilai resistor untuk digunakan dengan LM317

Saya tahu bahwa rasio R1 ke R2 menentukan tegangan output dari LM317. Misal R1 = 200, R2 = 330 ohm akan menghasilkan sekitar 3.3V. Pertanyaan saya adalah, bagaimana jika saya menggunakan 2K dan 3.3K untuk R1 dan R2? Apa dampak dari meningkatkan nilai resistor tetapi menjaga rasio tetap sama?

Tegangan output ditentukan bukan oleh rasio R1 ke R2. Itu diberikan oleh persamaan berikut:

$V_{OUT} = 1.25 \left(1+\frac{R_1}{R_2}\right) + I_{ADJ}R_2$

Untuk tujuan biasa, $I_{ADJ}R_2$ Istilah dapat dibuang, karena $I_{ADJ}$ ada di urutan $100\mbox{ }{\mu}A$.

Anda telah mengalikan resistor Anda dengan 10, jadi istilah kesalahan ini juga akan dikalikan dengan 10, pergi dari 33 mV ke 330 mV, atau 0,33 V.

Beberapa orang telah dengan benar menunjukkan bahwa tegangan output LM317 dipengaruhi oleh arus IADJ yang mengalir dalam R2 (lihat rangkaian contoh di bawah).

Dua faktor yang berpotensi relevan untuk Iadj - nilai absolutnya dari tipikal 50 uA, maksimum 100 uA, dan variasinya di rentang beban tipikal 0,2 uA tipikal, maksimum 5 uA. Seperti yang telah dicatat orang lain, R2 harus cukup kecil sehingga penurunan tegangan Iadj di R2 dapat diabaikan atau harus diizinkan. Jika R2 besar maka perubahan Iadj melalui R2 di bawah beban mungkin signifikan. Misalnya, jika IADJ diubah dengan nilai maksimum 5 uA melintasi beban dan jika R2 100k ( jauh lebih besar dari biasanya) maka perubahan Vout akan menjadi V = IR = 5 uA.100k = 0,5Volt! Bahkan 20k di sini akan menyebabkan perubahan 0,1 Volt, yang mungkin menjadi perhatian dalam beberapa kasus. (Jika itu maka Anda mungkin tidak boleh menggunakan regulator 3 terminal sederhana, tapi itu cerita lain).

Masalah yang lebih tidak kentara: Ada faktor kedua yang tidak begitu kentara tetapi terkadang diabaikan. Elektronik internal LM317 "dioperasikan" oleh tegangan putus di regulator dan arus minimum HARUS mengalir melalui regulator untuk mencapai regulasi.

The LM317 datasheet menspesifikasikan 10 mA max, 3,5 mA khas sebagai minimum arus beban (pada halaman 4 dari datasheet direferensikan). (Minimum maksimum adalah konsep yang bagus :-)). Desain 'benar' mengharuskan 10 mA case terburuk diizinkan. JIKA beban eksternal selalu menarik 10 mA atau lebih maka semuanya baik-baik saja. Namun, jika arus beban eksternal dapat turun hingga di bawah 10 mA maka desain harusmenyediakan beban untuk menyediakan 10 mA ini. Kasus terburuk, tanpa beban, R1 menyediakan cara yang nyaman untuk menyediakan 10 mA dan juga menyediakan pembagi yang "kaku". R1 akan selalu memiliki 1,25V di atasnya dalam operasi normal. Menggunakan R1 = 240 ohm seperti yang ditunjukkan dalam contoh lembar data memberikan I = V / R = 1,25 / 240 = 5,2 mA yang lebih dari 3,5 mA khas beban minimum yang dibutuhkan tetapi kurang dari 10 mA terburuk case minimum diperlukan beban. Jika tidak ada beban eksternal nol maka Anda tidak perlu lebih dari R = V / I = 1.25V / 10 mA = 125 ohm untuk R1 jika ini adalah cara Anda mendapatkan arus beban minimum Anda. SO resistor 240 ohm yang ditunjukkan untuk R1 tidak akan memenuhi persyaratan beban minimum LM317 . Baik nilai R1 yang lebih rendah harus digunakan atau beban eksternal minimum yang sesuai untuk membawa total hingga setidaknya 10 mA harus selalu ada.

Dengan set R1, R2 sekarang dapat dimensinya untuk mencapai tegangan output yang diinginkan. Dengan 10 mA mengalir dalam R1 + R2, Iadj tidak signifikan dalam semua kasus kecuali kecuali kritis.

Ketika 'mendesain "sebuah sirkuit (bukan hanya" membuatnya bekerja "), sangat penting bahwa parameter case terburuk digunakan. Apa yang merupakan' terburuk" akan bervariasi dengan parameter dan, dalam beberapa kasus, Anda mungkin harus menggunakan mimimum nilai parameter untuk satu perhitungan desain dan nilai maksimum dari parameter yang sama untuk perhitungan lain.

Masalah efisiensi:

"Untuk kepentingan" - LM317 memiliki tegangan putus minimum sekitar 1,5V hingga 2V untuk sebagian besar kisaran kondisi yang biasanya berlaku. (25C, 20 mA hingga 1A.) Putus sekolah bisa serendah 1V pada 20 mA pada 150 C (!!!) dan setinggi 2,5V pada 1,5A di -50C atau + 150C (!). 2V adalah nilai aman untuk dropout untuk perhitungan pelingkupan. Kasus terburuk untuk desain Anda perlu ditetapkan ketika melakukan desain akhir.

Pada katakanlah 5V keluar maka efisiensi = <= Vout / Vin = 5 / (5 + 2) = ~ 71%.

Pada arus yang sangat rendah, arus beban minimum 10 mA mungkin signifikan. misalnya pada 1 mA efisiensi keluar = 1ma_load / 10_ x 71% = mA_min = 7,1%! :-) :-(.

Pada 5 mA keluar 5/10 x 71% = ~ 35%.

Efisiensi maksimum meningkat ke arah biasanya 70% dengan meningkatnya beban.

TETAPI semua hal di atas adalah apa yang terjadi ketika regulator hanya pada titik "putus sekolah". Di mana Vin lebih dari sekitar 2V di atas Vout, itu adalah tugas regulator untuk menjatuhkan tegangan berlebih. Jadi efisiensi harus lebih rendah dari maksimum yang dimungkinkan dalam banyak kasus.

Yang lain sudah menunjuk ke persamaan

$V_{OUT} = 1.25V \left(1+\dfrac{R_1}{R_2}\right) + I_{ADJ}R_2$

yang juga dapat ditemukan di lembar data . Mengatur ulang untuk$R_1$ memberi kita

$R_1 = R_2 \left( \dfrac{V_{OUT} - I_{ADJ} R_2}{1.25V} - 1\right)$

Jika $V_{OUT}$ dalam urutan volt (kemungkinan besar) dan $R_2$ ada di ratusan $\Omega$ syarat $I_{ADJ} R_2 << V_{OUT}$ dan dapat diabaikan, karena $I_{ADJ}$ maksimum 100$\mu$A. Kami mendapatkan persamaan yang disederhanakan kemudian:

$R_1 = R_2 \left( \dfrac{V_{OUT}}{1.25V} - 1\right)$

Misalnya untuk $V_{OUT}$ = 5V dan $R_2$ = 100$\Omega$ persamaan pertama memberi kita nilai 299,2$\Omega$, sedangkan yang kedua memberi kita 300$\Omega$, kesalahan hanya 0,3%.
Di sisi lain, jika Anda memilih 10rb$\Omega$ untuk $R_2$ Anda akan mendapatkan nilai 22k$\Omega$ dan 30rb$\Omega$resp. untuk$R_1$. Menggunakan 30k$\Omega$ akan menghasilkan 6V, bukannya 5V, kesalahan 20%!

Ada alasan bagus lainnya untuk memilih nilai yang rendah $R_1$ dan $R_2$. Lembar data menyebutkan beban minimum khas 3,5mA, maksimum 10mA. Lebih baik memilih 10mA, bukan hanya karena Anda selalu harus menghitung untuk kasus terburuk, tetapi juga karena 10mA diberikan sebagai kondisi minimum untuk parameter lainnya.
Untuk 5V keluar yang Anda inginkan$R_1$ + $R_2$ <500$\Omega$ kemudian.

Anda juga harus memperhitungkan Iadj, yaitu sekitar 100uA. Karena ini tetap konstan setiap saat, tetapi I sampai R1 berubah tergantung pada resistansi itu, Anda perlu memastikan bahwa 100uA bukan bagian besar dari program saat ini.

Jadi semakin tinggi Anda memiliki R1, semakin banyak "kesalahan" Iadj akan menyebabkan, karena mulai menjadi bagian penting dari arus keseluruhan.

Dengan contoh Anda:

(1.25 * (1 + (330/200))) + (100e-6 * 330) = 3.3455V

Dengan resistor x10:

(1.25 * (1 + (3300/2000))) + (100e-6 * 3300) = 3.6425V