LM317
El LM317 es un regulador de tensión ajustable de tres terminales, capaz de suministrar en condiciones normales 1.5 A, en un rango que va desde 1,2 hasta 37 Voltios. Es uno de los primeros reguladores ajustables de la historia; el primero que salió fue el LM117, y más tarde el LM137 el cual tenía una salida negativa; después le siguió el LM317 siendo notablemente popular.[1]
Características
Para su empleo solo requiere dos resistores exteriores para conseguir el valor de salida. De hecho la línea de carga y regulación es mejor que en los reguladores fijos. Además de las mejores características respecto a los reguladores fijos, dispone de protección por limitación de corriente y exceso de temperatura, siendo funcional la protección por sobrecarga, incluso si el terminal de regulación está desconectado. Normalmente no necesita condensadores mientras esté a menos de 15 centímetros de los filtros de alimentación. Dado que es un regulador flotante y solo ve la entrada a la salida del voltaje diferencial, se puede utilizar para regular altas tensiones mientras no se supere el diferencial de entrada/salida (40V).
La tensión entre la patilla ajuste y salida es siempre de 1,25 voltios (tensión establecida internamente por el regulador), y en consecuencia la corriente que circula por el resistor R1 es: IR1 = V / R1 = 1,25/R1
Esta misma corriente es la que circula por R2. Entonces la tensión en R2: VR2 = IR1 x R2. Si se sustituye IR1 en la última fórmula se obtiene la siguiente ecuación: VR2 = 1,25 x R2 / R1.
Como la tensión de salida es: Vout = VR1 + VR2, entonces: Vout = 1,25 [V] + (1,25 x R2 / R1)[V] simplificando (factor común) Vout = 1,25(1+R2 / R1) [V]
De esta última fórmula se ve claramente que si modifica R2 (resistencia variable), se modifica la tensión Vout
En la fórmula anterior se ha despreciado la corriente (IADJ) que circula entre la patilla de ajuste (ADJ) y la unión de R1 y R2. Esta corriente se puede despreciar, tiene un valor máximo de 100 uA y permanece constante con la variación de la carga y/o de la tensión de entrada.
Con el propósito de optimizar la regulación, el resistor R1 se debe colocar lo más cercano posible al regulador, mientras que el terminal que se conecta a tierra del resistor R2 debe estar lo más cercano posible a la conexión de tierra de la carga
Fuente con LM317
Con el propósito de optimizar el funcionamiento del regulador se pueden incorporar al diseño algunos elementos adicionales:
- Se pone un condensador C1 de 220 o 4700 μF en la patilla de entrada (IN) si el regulador se encuentra alejado del bloque que se encarga de la rectificación. Seguido de este se coloca un condensador cerámico C2 de 100 nF con propósito de mejorar el rechazo del rizado.
- Se pone un condensador C3 de 1 uF de tantalio o 220 μF electrolítico en la patilla de salida (OUT) con el propósito de mejorar la respuesta a transitorios.
- Para tener control de la tensión que va a entregar el regulador, se pone un potenciómetro de 5 kilo ohmios entre masa, y la patilla de ajuste del regulador.
- Se pone un resistor de aproximadamente 220 ohmios en paralelo entre la patilla de ajuste y salida del regulador.
Acoplamiento de transistor para mayores corrientes
El LM317 puede manejar corrientes de hasta 1,5 A, si el usuario desea una fuente de mayor corriente puede optar por el LM350 que puede manipular hasta 3 A. Sin embargo, existe una opción más económica que consiste en instalar un transistor de potencia, como un TIP3055 adosado a un disipador, cuyo colector se conecta a la salida del bloque rectificador, a la salida del regulador se le agregara una resistencia de un valor de 10 ohmios y una potencia de 1 W conectada a la base del transistor, mientras que el emisor será la nueva salida. Ahora la máxima corriente quedará marcada por la que tolere el transistor, dependiente de cual empleamos será la cantidad de corriente que podemos extraer a esta fuente. Cabe destacar que al hacer esto debemos emplear puentes rectificadores de por lo menos 5 A.
Protecciones (opcionales)
- Se pone un diodo D1 (1N4001) en la patilla de entrada el cátodo y la salida con el ánodo, para proteger el regulador contra posibles cortos circuitos en la entrada del regulador.
- Se pone un diodo D2 (1N4001) para proteger al regulador contra posibles cortocircuitos en la salida al dar camino a la descarga de los condensadores.
Véase también
Referencias
Enlaces externos
- Information page about LM317 from National Semiconductor
- LM317 datasheet from National Semiconductor (pdf)
- LM317 datasheet from Fairchild Semiconductor (pdf)
- LM317 datasheet from ON Semiconductor (pdf)
- LM317 datasheet from STMicroelectronics (pdf)
- LM317 datasheet from Texas Instruments (pdf)
- ECE 327: LM317 Bandgap Voltage Reference Example — Brief explanation of the temperature-independent bandgap reference circuit within the LM317.
- The Design of Band-Gap Reference Circuits: Trials and Tribulations — Robert Pease, National Semiconductor (shows LM317 design in Figure 4: LM117)