Bu LM317 diyagramı benim için bir anlam ifade etmiyor

Bu, bir voltaj regülatörü olarak LM317 için temel kablolamadır ve çok azı bana mantıklı geliyor. Öncelikle, ayarlamam için bir pim varsa, neden $R_1$ ihtiyacım var ? $R_2$ bana göndermem gereken herhangi bir değeri verecek. Mı $R_1$ gerçekten gerekli?

Bir voltaj bölücü devresinde, potansiyometreyi beslemek için INPUT voltajını kullandığınızı her zaman anladım. Tenceremizi beslemek için çıkış voltajının pozitif ucunu neden kullanıyoruz? Is not $R_2$ kablolu yanlış? Birisi bana ayar pimine voltaj değiştirmemi söylese, bir tencereye sahip bir voltaj bölücü oluşturacağım ve pime THAT çıkışı göndereceğim. Ancak burada tencereye V + girişi, ayar pimine giden tel ile aynı teldir ve VE 317'den V'mden gelen aynı teldir. IC'ye farklı miktarlarda voltaj göndermeye çalışıyorsam, nasıl aynı yere sabit bir V çakarken bu işe yarıyor mu?

Son olarak, kapaklar hakkındaki bilgisizliğimi affet ama bir kapasitör bir yük değilse, $C_1$ kısa devre oluşturmuyor mu?

Bilgi dosyası ile SIFAT piminin kullanılması oldukça ayrıntılı bir açıklaması vardır $R_1$ ve $R_2$ :

Her iki yana $R_1$ ve $R_2$ bir çıkış gerilimi için denklem görünür

isteğe bağlı bir çıkış voltajı gerçekleştirmek için her ikisine de ihtiyacınız vardır. Beklenen yükünüze ve istenen çıkış voltajına bağlı olarak $R_1$ i çıkarabilirsiniz . Ancak, (10mA olarak veri sayfası belirtir) böylece yük güvenebileceğiniz gerektiğini altına düşebilir eğer minimum yük akımını korumak zorundadır $R_1$ ve $R_2$ minimum yük akımı gereksinimi karşılamak için yeterli akım çekmesine bölücü.

Bir voltaj bölücü ile normalde bir çift direnç kullanarak bölmek istediğiniz bir giriş voltajına sahip olursunuz. Bölünmüş aşağı gerilimi ayarlamak için direnç oranını ayarlarsınız:

Bu durumda, bölünmüş gerilim $V_{\text{div}}$ cihaz (1.25V) tarafından ayarlanır, böylece voltaj bölücüsünün LM317'nin V çıkışı olan gerilim girişinin "giriş" gerilim $V_{\text{input}}$ ayarlamak için direnç oranını ayarlarsınız .$V_{\text{out}}$

Son olarak, kapaklar hakkındaki bilgisizliğimi affet ama bir kapasitör bir yük değilse, $C_1$ kısa devre oluşturmuyor mu?

DC'de bir kapasitör çok yüksek (ideal olarak sonsuz) empedansa sahiptir, bu nedenle kısa devre yoktur. Bu kapasitör olacak kısa devre yüksek frekanslı sinyaller (yani gürültü) $V_{\text{in}}$ olan, arzu yana $V_{\text{in}}$ bir DC gerilim kaynağı olması gerekiyordu.

genel bakış

Açıklama olarak cebire bağımlı olmaktan kaçınacağım. (Çünkü cebir, niceliksel cevaplar verirken, çoğu zaman matematikle akıcı olmadıkça bir şeyi anlamalarına yardımcı olmaz .) Ne olursa olsun, veri sayfasının mevcut olması hala yararlıdır. İşte burada TI'nin LM317 veri sayfası sadece gerektiğinde uygun hale getirmek için.

Bir şeyi anlamanın en iyi yolu, kendinizi cihazın içine koymak ve "olduğu gibi düşünmek" tir. Tabii ki, cihazla empati kurun. Sonra bir sürü gizem ortadan kalkar.

Programlamada, örneğin, bir programın elle yapılamadığı hiçbir şey yoktur. (Bunu yapmak pratik olsun ya da olmasın, farklı bir soru.) Yani, tıpkı elektronikte olduğu gibi, programlamadaki bazı algoritmaları anlamanın iyi bir yolu sadece kağıt ve önünüzdeki bazı öğelerle oturup sadece elle, kendi ellerinizle. Bu neredeyse her zaman noktayı derinlemesine içine alır. Ve sonra gizem kaybolur.

Bir şeyin adını bilmek, bir şeyi bilmekle aynı şey DEĞİLDİR. Bir şeyi bilmenin en iyi yolu onu izlemek ve gözlemlemektir. Şimdi cihaza bakalım.

LM317 Dahili Voltaj Referansı

Dahili olarak, cihaz yaklaşık 1.25 için ayarlanmış çok özel bir voltaj referansı tipi içerir$1.25\:\text{V}$ . Bu arada bunlardan birini tasarlamak kolay değil. Özellikle voltaj referansının üretim sırasında ve uzun bir süre boyunca çok çeşitli çalışma sıcaklıkları ve IC'lerde değişmelerde sabit kalmasını istiyorsanız. Veri sayfasının bu konuda söyledikleri:

Çok çeşitli çıkış akımları, giriş voltajları ve sıcaklıklar için (nota bakın), bu voltajın 1.2 arasında kalması garanti edilir.$1.2\:\text{V}$ ve$1.3\:\text{V}$ . Bu oldukça büyük bir başarı.

Bu voltaj referansının iyi çalışması için tasarımcıların da bir çeşit akım kaynağına ihtiyaçları vardı. Bunun nedeni, böyle iyi bir voltaj referansı yapmak için, içinden akan nispeten öngörülebilir bir akım sağlamaları gerektiğidir. (Unutmayın, 3'ten herhangi bir yere giriş voltajı sağlıyorsunuz$3\:\text{V}$ ila$40\:\text{V}$ ) Bu nedenle,bu çalışmayı iyi yapabilmek için voltaj referansıüzerindenöngörülebilir bir akım sağlayan bir akım kaynağı da vardır. Bu gerçeği veri sayfasının bu bölümünden görebilirsiniz:

Akım kaynağı onlar kaynaklarını, akımı kullanmak gelen İÇİNDE pimi. Ama bu akım gerekir bazı yoluyla terk diğer pim - bu durumda, yani AYARLAMA pimi. Dolayısıyla bu akım kaynağının akımına "ADJUST" terminal akımı denir. Cihazı kullanırken bu gerçeği göz önünde bulundurmanız gerekir. Bu akım kaynağının akımının cihazı terk etmesi ve toprak referansına doğru gitmesi için bir araç sağlamalısınız.

Tekrar özetleyelim. Bu voltaj regülatörünün işini yapabilmesi için, tasarımcılar dahili (gizli) voltaj referansı eklemeleri gerektiğini hissettiler. (Karşılaştırma yapmak için kullanabilirler ve daha sonra istediğiniz voltajı "nasıl düzenleyeceğinize" karar verebilirler - yakında bu ayrıntıları tartışacağım.) İyi bir iç voltaj referansı yapmak için bir akıma ihtiyaçları vardı kaynak. Bu nedenle, bu akımı AYARLA pimi aracılığıyla batırarak onlara yardımcı olmanız gerektiğini bildirmeleri gerekiyordu . Yani bunu da belirtiyorlar.

Şimdi aklınızda iki şey bulundurmalısınız: (1) voltaj referansı; ve (2) pim akımını ayarlayın. Ancak ADJUST pin akımı bu voltaj referansını sağlamanın bir sonucudur. Bu nedenle, cihazı anlamak için akılda tutulması gereken ana şey, voltaj referansıdır (ve tabiri caizse, gerekli bir kötülük olan ADJUST pin akımını değil ).

Bu, cihazdaki dahili kaynaklardan sadece biri. Ayrıca, çok fazla akıma karşı korumak ve çalışma sırasında ciddi aşırı ısınmaya karşı korumak için bazı özel devreler içerir. Böylece cihaza yerleşik termal koruma elde edersiniz.

Voltaj Regülasyon Yöntemi

Yukarıda anlaşıldığı gibi, LM317'nin arkasındaki temel fikir şudur:

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Opamp sürekli olarak (+) ve (-) girişlerini gözlemlemekte ve çıkışını bu iki girişin aynı gerilime sahip olacak şekilde ayarlar. İnceleyerek, (+) girişinin yaklaşık olacağını görebilirsiniz$1.25\:\text{V}$$1.25\:\text{V}$

Bu anlaşılması gereken en önemli şey! Tekrar edeyim. LM317, (+) girişini yaklaşık ayarlamak için dahili voltaj referansını kullanır$1.25\:\text{V}$$1.25\:\text{V}$

Nasıl çalıştığını anlamada en önemli şey budur. Bunu kafanızdan birkaç kez geçirdiğinizden emin olun. Delin.

LM317'yi kullanma

$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}$

$I_{R_1}$ is added now to the ADJUST pin current, which is flowing out of the ADJUST pin and will be added to the current flowing via $R_1$. (Remember, this is the current that was required in order to make a good voltage reference inside of the LM317.)

In your example, $I_{R_1}\approx 5.2\:\text{mA}$. The ADJUST pin current adds as much as $100\:\mu\text{A}$ to that (though it might also add a lot less.) All of this current must be allowed to reach the ground reference.

In general, you want to make sure that this ADJUST pin current variation is small when compared to $I_{R_1}$, so that its variation doesn't make much difference to the output voltage of your regulator circuit. Note that in your circuit case, this is reasonably true. So now you understand better why that particular value for $R_1$ was selected.

In most adjustable voltage circuits, sinking this current is handled by using a variable resistor (potentiometer) with one end tied to ground and the other end to the shared node of the ADJUST pin and one end of $R_1$. The current (which we expect to be somewhere between about $5.2\:\text{mA}$ and $5.3\:\text{mA}$ here) must now pass through this potentiometer. In doing so, it creates a voltage drop across it. That voltage drop gets added to the voltage drop across $R_1$ (which is fixed by design in the LM317) and must, by definition, be the voltage at the OUT pin.

With $R_2$ allowed to be up to $5\:\text{k}\Omega$, you can adjust the voltage drop across $R_2$ to be up to $26-27\:\text{V}$. Adding the remaining $\approx 1.25\:\text{V}$ means that the voltage at OUT (with reference to ground) can be theoretically as high as somewhere from $27.2\:\text{V}$ to $28.3\:\text{V}$.

However, to reach those peak voltages you'd have to have an input supply that is higher. Under the recommended operating conditions you can see the following:

So this means that to reach the maximum that the potentiometer and the value of $R_1$ promises, you'd need to have an input supply voltage of about $32\:\text{V}$.

Other Uses

Now that you understand this much, you might want to consider one more thought about the LM317. It can also be used as a current source for, say, charging a rechargeable battery. If you replace $R_2$ with a rechargeable battery, for example, then you can select a value for $R_1$ that will generate the right current for recharging it. The LM317 will keep adjusting things so that the voltage across $R_1$ is constant and this implies a constant current in $R_1$. Since all of that current must reach ground via a path you provide, using a battery in that path means it will get a constant current for recharging it. (There are other problems, of course. You'd need to monitor the charging process and stop it when the battery is charged or no longer requires a constant current. But the point remains -- the LM317 can also be used as a constant current source instead of a constant voltage source.)

Figure 1. As suggested by the datasheet.

• The LM317 works by adjusting its output to be 1.25 V above the voltage at the ADJ pin.
• With R1 = 240 Ω there is a current of $\frac {1.25}{240} = 5.2 \ \text {mA}$ running through it and R2.
• The constant current through R2 means that the voltage drop across it changes linearly with the resistance of R2. This is super-handy if you want the voltage to change in proportion to the angular rotation of R2.

^{simulate this circuit – Schematic created using CircuitLab}

Figure 2. OP's plan.

Now let's try doing it your way.

• Let's say our 5k pot is rated at 1/8 W (fairly typical). Using $P = I^2 R$ we can work out that the maximum current it can handle is $I = \sqrt {\frac {P}{R}} = 5 \ \text {mA}$.
• This in turn means that once you reduce the pot resistance below $\frac {1.25}{5m} = 0.25\ \text k \Omega$ (250 Ω) that the pot will tend to burn out. (The pot's rated power is for dissipation over the whole track - not just the part in use. If you reduce the track length then you reduce the maximum power dissipation proportionally.)

Now let's look at linearity - assuming we haven't turned the wiper all the way up and burnt out the pot:

• At 20% down from the top you have 1k & 4k. The output voltage will be $V_{out} = \frac {1+4}{1}(1.25) = 6.25 \ \text V$.
• At 40% down from the top you have 2k & 3k. The output voltage will be $V_{out} = \frac {2+3}{2}(1.25) = 3.125 \ \text V$.
• At 60% down from the top you have 3k & 2k. The output voltage will be $V_{out} = \frac {3+2}{3}(1.25) = 2.08 \ \text V$.
• At 80% down from the top you have 4k & 1k. The output voltage will be $V_{out} = \frac {4+1}{4}(1.25) = 1.56 \ \text V$.
• At 100% down from the top you have 5k & 0k. The output voltage will be $V_{out} = \frac {5+0}{5}(1.25) = 1.25 \ \text V$.

Clearly the adjustment pot will be non-linear. The output falls by half in the adjustment from 20% to 40%.

Lastly, forgive my ignorance of caps but if a capacitor isn't a load, isn't C1 creating a short circuit?

Capacitors, as the symbol suggests, are parallel plates separated by a non-conducting gap. DC current cannot flow through a capacitor once it is charged up.

How to calculate the resistor values already received a detailed answer. Let me try clarify your confusion about voltage divider: as you said, it provides a fraction of the input voltage, according to the ratio of the resistors. The only confusion here is: it is being used to sample the output voltage of your controller, to serve as a reference for voltage control.

Even if you understand the LM317 only as a black box, try to view it as a device that will try to keep the voltage between the Vout and Adj pins as 1.25V. If this difference is lower than 1.25V, Vout will be increased, if it is higher, Vout decreases. The ratio of the output voltage is given by the voltage divider.

That way the LM317 tries to compensate for variations on the current demanded by the load and also for variations in the input voltage. The formulas in the datasheet allow the calculation of the resistor values to obtain 1.25V between the mentioned pins for a given output voltage.

There is always a fixed 1.25V between the output and adjust pins. Therefore connecting R1 between these two pins forces a constant current to flow through R1. This current must flow through R2 (it can't go anywhere else!) causing a constant volts drop across R2. Therefore the regulator output voltage equals the dropped voltage across R2 + 1.25V.

The above is a good approximation but is not precisely true. A very small current flows out of the adjust pin through R2 to ground slightly increasing the voltage dropped across R2 and therefore slightly increasing the output voltage.

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

Capacitors are open circuit to DC.

Let's look at how LM317 works!

Internals of LM317 (not embedded due to possible copyright reasons)

LM317 adjusts the V_OUT terminal voltage until ADJ terminal voltage is 1.25 volts below V_OUT. It is using a voltage comparator (an operational amplifier), where one of the inputs is the output pin, the other of the inputs is connected to the adjustment pin, but not directly but via a circuit that effectively works like a stable 1.25 volt voltage source (constant voltage drop). Operational amplifiers are known for their high input impedance, so the ADJ current will be minimal. Then the operational amplifier output is used to adjust transistor base voltage, so that the emitter voltage at output will be the base voltage minus transistor voltage drop which in this case is a Darlington pair. (Ok, this explanation simplifies things a bit but that would be how you create the simplest possible adjustable voltage regulator.)

So, if the V_OUT - ADJ voltage difference is less than 1.25 volts, the V_OUT is very quickly cranked up, to the max if needs be.

If, on the other hand, the V_OUT - ADJ voltage difference is more than 1.25 volts, the V_OUT is very quickly cranked down, to the minimum if needs be.

The idea is that the V_OUT - ADJ voltage difference is some fraction of the output terminal voltage, determined by a voltage divider.

If you have only R2, without R1, then the ADJ terminal voltage would be zero, and it would have variable resistance to ground (which doesn't have any useful effect, because the current in the ADJ terminal is minimal).

If you have both R1 and R2, then the ADJ terminal voltage is determined by a voltage divider between V_OUT and ground.

Note R2 is a variable resistor, not a potentiometer (although you can make a potentiometer into a variable resistor by connecting the center pin to one of the extreme pins and using the two connected-together pins with the other extreme pin, or just using the center pin and one of the extreme pins).

You could have the same effect by connecting one potentiometer extreme pin to ground, the other extreme pin to V_OUT and the center pin to ADJ.

Note this simple explanation ignored the adjustment terminal current. For a more complete explanation, see the upvoted answer.

R1 and R2 are the adjustment. They form a variable voltage divider that generates an input voltage to the Adj pin. If you read the data sheet you will see that the output voltage is regulated to be 1.25V greater than the voltage at the Adj pin.
The output voltage is used to supply the voltage divider because it is stable and regulated, if you used the input supply any noise, ripple or change with load would be passed on to the Adj pin and then appear at the output.
You need to look at the circuit again, the voltage applied to Adj will vary as R2 is varied. It is a conventional way of drawing a variable resistor. Pin Adj, one end of R1 and the wiper of R2 are joined together, not the other end of R2.
Neither C1 nor C2 are short circuits. At DC a good capacitor looks like an open circuit. Their purpose is to bypass any AC component or noise to earth thereby reducing their effect. The data sheet even says you can bypass Adj "to achieve very high ripple-rejection ratios".
There is a lot more useful information in the data sheet with many examples of how to use the LM317 for various tasks.

Just to add a detail that experienced users might not even notice any more:

R2 a variable resistor - not a potentiometer. In practice, the same physical device can be used, but the variable resistor is a two-terminal device while the potentiometer has three terminals.

If you read R2 as a potentiomenter, then it is apparently drawn with the ends of the resistor connected and the wiper not connected (floating), which clearly does not make any sense. One of the terminals of R2 is connected to the wiper.