رگولاتور ولتاژ متغیر LM317T

رگولاتور ولتاژ متغیر LM317T:
رگولاتور ولتاژ متغیر LM317T یک رگولاتور ولتاژ سه ترمیناله کاملاً قابل تنظیم است که قادر به تأمین 1٫5 آمپر با ولتاژ خروجی از حدود 1٫25 ولت تا کمی بیش از 30 ولت است.

با استفاده از نسبت دو مقاومت، که یکی از آن ها ثابت و دیگری متغیر است (یا هر دو ثابت هستند)، می توانیم ولتاژ خروجی را روی سطح مورد نظر تنظیم کنیم، در حالی که ولتاژ ورودی متناظر بین 3 تا 40 ولت باشد.

رگولاتور ولتاژ متغیر LM317T همچنین دارای قابلیت محدود کردن جریان و خاموش شدن حرارتی است که آن را ضد اتصال کوتاه و ایده آل برای هر منبع تغذیه ولتاژ پایین یا خانگی می کند.

ولتاژ خروجی LM317T با نسبت دو مقاومت فیدبک R1 و R2 تعیین می شود که به شکل زیر یک شبکه مقسم ولتاژ در ترمینال خروجی می سازند.

شکل 3: رگولاتور ولتاژ متغیر LM317T

ولتاژ روی مقاومت فیدبک R1 یک ولتاژ مرجع 1٫25 ولت ثابت است و Vref بین ترمینال «خروجی» و «تنظیم» (Adj) تولید می شود. جریان ترمینال تنظیم یک جریان ثابت 100 میکروآمپر است.

از آنجا که ولتاژ مرجع در مقاومت R1 ثابت است، جریان ثابتی از طریق مقاومت R2 جریان می یابد و در نتیجه ولتاژ خروجی حاصل می شود:

سپس هر جریانی که از مقاومت R1 عبور می کند، از مقاومت R2 نیز عبور می کند (با چشم پوشی از جریان ترمینال تنظیم بسیار کوچک). جمع افت ولتاژ در R1 و R2 برابر ولتاژ خروجی Vout خواهد بود. بدیهی است که ولتاژ ورودی Vin باید حداقل 2٫5 ولت بیشتر از ولتاژ خروجی مورد نیاز برای تأمین توان رگولاتور باشد.

همچنین، LM317T تنظیم بار بسیار خوبی دارد، البته به شرطی که حداقل جریان بار بیش از 10 میلی آمپر باشد.

بنابراین، برای حفظ ولتاژ مرجع ثابت 1٫25 ولت، حداقل مقدار مقاومت فیدبک R1 باید 1٫25V)/(10mA)=120Ω) باشد و برای پایداری بهتر، این مقدار را می توان از 120 اهم تا 1000 اهم با مقادیر موجود R1 حدوداً از 220Ω تا 240Ω انتخاب کرد.

اگر مقدار ولتاژ خروجی مورد نیاز Vout را بدانیم و مقاومت فیدبک R1 برابر با 240 اهم باشد، می توانیم مقدار مقاومت R2 را از معادله فوق محاسبه کنیم.

به عنوان مثال، ولتاژ خروجی اصلی 9 ولت، مقدار مقاومت R2 را به صورت زیر نتیجه می دهد:

یا 1500 اهم (1٫5kΩ) که نزدیک ترین مقاومت به مقدار ترجیحی است.

البته در عمل، مقاومت های R1 و R2 معمولاً با پتانسیومتر جایگزین می شوند تا منبع تغذیه ولتاژ متغیر مهیا شود یا اینکه در صورت نیاز به چندین ولتاژ خروجی ثابت، از چند مقاومت از پیش تنظیم سوئیچ شده استفاده می شود.

اما برای کاهش عملیات ریاضی مورد نیاز در محاسبه مقدار مقاومت R2 هر زمان که ولتاژ خاصی بخواهیم، می توانیم از جداول مقاومت استاندارد استفاده کنیم. یک از این جدول ها در ادامه ارائه شده است. در این جدول، ولتاژ خروجی رگولاتورها را برای نسبت های مختلف مقاومت های R1 و R2 با استفاده از مقادیر مقاومت E24 مشاهده می کنید.

با تغییر مقاومت R2 برای یک پتانسیومتر 2 کیلو اهمی می توان دامنه ولتاژ خروجی منبع تغذیه را از حدود 1٫25 ولت تا حداکثر ولتاژ خروجی 10٫75 ولت (1٫25-12) کنترل کرد. مدار رگولاتور ولتاژ متغیر اصلاح شده در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل 4: مدار رگولاتور ولتاژ متغیر

با اتصال آمپرمتر و ولت متر به ترمینال های خروجی می توانیم مدار رگولاتور ولتاژ متغیر پایه را کمی بیشتر بهبود دهیم.

این ابزارها یک نمایش بصری از جریان و ولتاژ خروجی رگولاتور ولتاژ متغیر را نشان می دهند. در صورت تمایل، در طراحی می توان یک فیوز سریع استفاده کرد تا همان طور که در تصویر نشان داده شده است، مدار از حفاظت اتصال کوتاه برخوردار باشد.

استفاده از آمپرمتر و ولت متر مدار رگولاتور ولتاژ متغیر

معایب رگولاتور ولتاژ متغیر LM317T:
یکی از معایب اصلی استفاده از LM317T به عنوان بخشی از مدار منبع تغذیه ولتاژ متغیر برای تنظیم ولتاژ، این است که وقتی رگولاتور داغ می شود، ولتاژ 2٫5 ولت افت می کند.

بنابراین، به عنوان مثال، اگر ولتاژ خروجی مورد نیاز 9+ ولت باشد، در صورت ثابت ماندن ولتاژ خروجی در شرایط بار حداکثر، ولتاژ ورودی باید به اندازه 12 ولت یا بیشتر باشد. به این افت ولتاژ در رگولاتور «از قلم افتادگی» (Dropout) گفته می شود.

همچنین به دلیل وجود این ولتاژ، برای خنک نگه داشتن رگولاتور به هیت سینک نیاز است.

خوش بختانه رگولاتورهای ولتاژ متغیر با افت پایین مانند رگولاتور ولتاژ متغیر LM2941T در دسترس هستند که افت ولتاژ آن ها کم و تنها 0٫9 ولت در حداکثر بار است. البته این افت پایین هزینه دارد، زیرا این قطعه فقط قادر به تولید 1 آمپر با ولتاژ متغیر از 5 تا 20 ولت است.

با این حال، می توانیم از این قطعه برای ایجاد ولتاژ خروجی حدود 11٫1 ولت، فقط کمی پایین تر از ولتاژ ورودی، استفاده کنیم.