Valores dos resistores a serem usados ​​com o LM317

Eu sei que a razão R1 para R2 determina a tensão de saída do LM317. Por exemplo, R1 = 200, R2 = 330 ohms produzirá cerca de 3,3V. Minha pergunta é: e se eu usar 2K e 3.3K para R1 e R2? Qual é o impacto de aumentar os valores dos resistores, mas manter a proporção igual?

A tensão de saída é determinada não pela razão de R1 para R2. É dada pela seguinte equação:

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

Para fins comuns, o termo pode ser descartado, porque está na ordem de$I_{ADJ}R_2$$I_{ADJ}$$100\mbox{ }{\mu}A$ .

Você multiplicou seus resistores por 10, então esse termo de erro também será multiplicado por 10, passando de 33 mV para 330 mV ou 0,33 V.

Várias pessoas apontaram corretamente que a tensão de saída do LM317 é afetada pela corrente Iadj que flui em R2 (veja o exemplo de circuito abaixo).

Dois fatores são potencialmente relevantes para Iadj - seus valores absolutos de 50 uA típico, 100 uA máximo e sua variação na faixa de carga de 0,2 uA típico, no máximo 5 uA. Como outros observaram, o R2 precisa ser pequeno o suficiente para que a queda de tensão Iadj no R2 possa ser ignorada ou deve ser permitida. Se R2 for grande, a alteração no Iadj a R2 sob carga pode ser significativa. Por exemplo, se Iadj mudou por seu valor máximo de 5 uA durante a carga e se R2 era 100k ( muito maior que o normal), a alteração no Vout seria V = IR = 5 uA.100k = 0,5Volt! Mesmo um 20k aqui causaria uma alteração de 0,1 Volt, o que pode ser motivo de preocupação em alguns casos. (Se foi, provavelmente você não deve usar um regulador simples de 3 terminais, mas isso é outra história).

Problema menos sutil: existe um segundo fator menos sutil, mas às vezes esquecido. Os componentes eletrônicos internos do LM317 são "operados" pela tensão de interrupção no regulador e uma corrente mínima DEVE fluir através do regulador para obter a regulação.

A folha de dados do LM317 especifica 10 mA max, 3,5 mA, típicos como a corrente de carga mínima (na página 4 da folha de dados referenciada). (Um mínimo máximo é um bom conceito :-)). O design 'adequado' exige que seja permitido o pior caso de 10 mA. Se a carga externa sempre consumir 10 mA ou mais, tudo estará bem. No entanto, se a corrente de carga externa pode cair abaixo de 10 mA, o design devefornecer uma carga para fornecer esses 10 mA. Na pior das hipóteses, sem carga, o R1 fornece uma maneira conveniente de fornecer os 10 mA, além de fornecer um divisor bem "rígido". O R1 sempre terá 1,25V em operação normal. O uso de R1 = 240 ohms, como mostrado no exemplo da folha de dados, fornece I = V / R = 1,25 / 240 = 5,2 mA, que é mais do que a carga mínima típica de 3,5 mA necessária, mas menor que a carga mínima de 10 mA do pior caso. Se não houver carga externa nula, você não precisará mais do que R = V / I = 1,25V / 10 mA = 125 ohm para R1, se é assim que você obtém sua corrente de carga mínima. Portanto, o resistor de 240 ohms mostrado para R1 não atenderia ao pior caso do requisito de carga mínima LM317 . Um valor mais baixo de R1 deve ser usado ou uma carga externa mínima adequada para elevar o total até pelo menos 10 mA sempre deve estar presente.

Com o R1 definido, o R2 pode agora ser dimensionado para atingir a tensão de saída desejada. Com 10 mA fluindo em R1 + R2, Iadj é insignificantemente pequeno em todos os casos, exceto os críticos.

Ao 'projetar' um circuito (em vez de apenas 'fazê-lo funcionar'), é essencial que os parâmetros do pior caso sejam utilizados. O que constitui 'pior' varia de acordo com o parâmetro e, em alguns casos, talvez você precise usar o mínimo valor de um parâmetro para um cálculo de projeto e o valor máximo do mesmo parâmetro para outro cálculo.

Questões de eficiência:

"Por interesse" - o LM317 possui uma tensão de interrupção mínima de cerca de 1,5V a 2V para a maioria das condições que normalmente se aplicariam. (25C, 20 mA a 1A.) O abandono pode ser tão baixo quanto 1V a 20 mA a 150 ° C (!!!) e tão alto quanto 2,5V a 1,5A a -50 ° C ou + 150 ° C (!). 2V é um valor safish para a evasão nos cálculos de escopo. O pior cenário para o seu design precisa ser estabelecido ao fazer o design final.

Na saída 5V, então eficiência = <= Vout / Vin = 5 / (5 + 2) = ~ 71%.

Em correntes muito baixas, a corrente de carga mínima de 10 mA pode ser significativa. por exemplo, com 1 mA de eficiência = 1ma_load / 10_ x 71% = mA_min = 7,1%! :-) :-(.

A 5 mA, sua 5/10 x 71% = ~ 35%.

A eficiência máxima aumenta tipicamente 70% com o aumento de cargas.

Mas tudo o que foi dito acima é o que acontece quando o regulador está no ponto de "desistência". Onde Vin está mais do que cerca de 2V acima de Vout, o trabalho dos reguladores é reduzir a tensão em excesso. Portanto, a eficiência deve ser menor que o máximo possível na maioria dos casos.

Outros já apontaram para a equação

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

que também pode ser encontrado na folha de dados . Reorganizando para$R_1$ nos dá

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

E se $V_{OUT}$ está na ordem dos volts (provavelmente) e $R_2$ está nas centenas de $\Omega$ o termo $I_{ADJ} R_2 << V_{OUT}$ and can be ignored, since $I_{ADJ}$ is maximum 100$\mu$A. We get a simplified equation then:

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

For example for $V_{OUT}$ = 5V and $R_2$ = 100$\Omega$ the first equation gives us a value of 299.2$\Omega$, while the second gives us 300$\Omega$, an error of only 0.3%.
On the other hand, if you would pick 10k$\Omega$ for $R_2$ you would get values of 22k$\Omega$ and 30k$\Omega$ resp. for $R_1$. Using the 30k$\Omega$ would result in 6V out instead of 5V, an error of 20%!

There's another good reason to pick low values for $R_1$ and $R_2$. The datasheet mentions a minimum load of 3.5mA typical, 10mA maximum. It's better to choose 10mA, not only because you always have to calculate for worst case, but also because the 10mA is given as a minimum condition for the other parameters.
For 5V out you'll want $R_1$ + $R_2$ < 500$\Omega$ then.

Você também deve levar em consideração o Iadj, que é de cerca de 100uA. Como isso permanece constante o tempo todo, mas o I a R1 muda dependendo da sua resistência, você precisa garantir que o 100uA não seja uma grande parte da corrente do programa.

Portanto, quanto mais alto você tiver R1, mais Iadj "erro" causará, pois começa a se tornar uma parte significativa da corrente geral.

Com o seu exemplo:

(1,25 * (1 + (330/200))) + (100e-6 * 330) = 3,3455V

Com resistor x10:

(1,25 * (1 + (3300/2000))) + (100e-6 * 3300) = 3,6425V