Este diagrama LM317 não faz nenhum sentido para mim

Portanto, esta é a fiação básica de um LM317 como regulador de tensão, e muito pouco disso faz sentido para mim. Primeiro, se um pino é para o meu ajuste, por que preciso do $R_1$ ? me fornecerá praticamente qualquer valor que eu precise enviar. é realmente necessário?$R_2$$R_1$

Sempre entendi que, em um circuito divisor de tensão, você está usando a tensão INPUT para fornecer o potenciômetro. Por que estamos usando a extremidade positiva da tensão de saída para fornecer nosso pote? O não está errado? Se alguém me disser para variar a tensão do meu pino de ajuste, vou criar um divisor de tensão com uma panela e enviar essa saída para o pino. Mas aqui a entrada V + para o pote é o mesmo fio que vai para o pino de ajuste E o mesmo fio que sai do meu V do 317. Se estou tentando enviar quantidades diferentes de tensão ao meu IC, como isso deveria funcionar quando eu estiver pressionando um V constante no mesmo local?$R_2$

Por fim, perdoe minha ignorância sobre as tampas, mas se um capacitor não é uma carga, não criando um curto-circuito?$C_1$

A folha de dados tem uma descrição bastante completa do uso do pino ADJ com e :$R_1$$R_2$

Uma vez que ambos $R_1$ e $R_2$ aparecem na equação para a tensão de saída

você precisa de ambos para obter uma tensão de saída arbitrária. Dependendo da carga esperada e da tensão de saída desejada, você poderá remover o $R_1$ . No entanto, você deve manter uma corrente de carga mínima (que especifica a folha de dados em 10 mA) por isso, se a sua carga pode cair abaixo que você deve contar com a $R_1$ e $R_2$ divisor de desenhar corrente suficiente para atender a essa carga mínima exigência atual.

Com um divisor de tensão, normalmente você tem uma tensão de entrada que deseja dividir usando um par de resistores. Você define a proporção de resistores para definir a tensão de baixa dividida:

Neste caso, o dividido tensão $V_{\text{div}}$ é definida pelo dispositivo (1.25V) para que você está definindo a relação de resistências a fim de definir "input" de tensão do divisor de tensão $V_{\text{input}}$ , que é o de LM317 $V_{\text{out}}$ .

Por fim, perdoe minha ignorância sobre as tampas, mas se um capacitor não é uma carga, $C_1$ não está criando um curto-circuito?

Um capacitor possui impedância muito alta (idealmente, infinita) em CC, para que não haja curto-circuito. Este capacitor irá causar um curto-circuito nos sinais de alta frequência (ou seja, ruído) em $V_{\text{in}}$ , o que é desejável, já que $V_{\text{in}}$ deve ser uma fonte de tensão CC.

visão global

Evitarei depender da álgebra como explicação. (Como a álgebra, apesar de fornecer respostas quantitativas, geralmente não ajuda as pessoas a entender algo, a menos que sejam muito fluentes em matemática.) Independentemente disso, ainda é útil ter a folha de dados disponível. Então, aqui está a folha de dados LM317 da TI apenas para torná-la conveniente quando necessário.

A melhor maneira de entender algo é tentar se colocar dentro do dispositivo e "pensar como ele pensa". Empatia com o dispositivo, por assim dizer. Então, muito mistério desaparece.

Na programação, por exemplo, não há nada que um programa faça que não possa ser feito manualmente. (Se é ou não prático fazê-lo, é uma pergunta diferente.) Portanto, assim como na eletrônica, uma boa maneira de entender algum algoritmo na programação é sentar-se com papel e alguns itens à sua frente e simplesmente fazer coisas, manualmente, com suas próprias mãos. Isso quase sempre mostra o ponto, profundamente por dentro. E então o mistério desaparece.

Saber o nome de algo NÃO é o mesmo que saber algo. A melhor maneira de saber algo é observar e observar. Então, vamos olhar para o dispositivo.

Referência de tensão interna LM317

Internamente, o dispositivo inclui um tipo muito especial de referência de tensão, definido para aproximadamente $1.25\:\text{V}$ . A propósito, não é fácil projetar um desses. Especialmente se você quiser que a referência de tensão permaneça constante em uma ampla faixa de temperaturas operacionais e variações nos CIs durante a fabricação e por um longo período de tempo. Aqui está o que a folha de dados diz sobre isso:

Você pode ver que, para uma ampla gama de correntes de saída, tensões de entrada e temperaturas (consulte a nota), é garantido que essa tensão permaneça entre $1.2\:\text{V}$ e$1.3\:\text{V}$ . Isso é uma conquista e tanto.

Para fazer essa referência de tensão funcionar bem, os projetistas também precisavam de algum tipo de fonte de corrente. O motivo é que, para fazer uma referência de tensão tão boa, eles também precisam fornecer uma corrente relativamente previsível fluindo através dela. (Lembre-se de que você está fornecendo uma tensão de entrada entre $3\:\text{V}$ a$40\:\text{V}$ ) Portanto, há também uma fonte de corrente que fornece uma corrente previsívelatravésda referência de tensão, para que isso funcione bem. Você pode ver esse fato nesta parte da folha de dados:

A fonte de corrente que utilizam fontes de seu atual a partir da IN pinos. Mas essa corrente deve sair por meio de outro pino - nesse caso, o pino ADJUST . Portanto, a corrente da fonte atual é chamada de corrente do terminal "ADJUST". Você deve ter esse fato em mente ao usar o dispositivo. Você deve fornecer um meio para que a corrente dessa fonte atual saia do dispositivo e vá em direção à referência de terra.

Vamos recapitular. Para que esse regulador de tensão fizesse seu trabalho, os projetistas sentiram que precisavam incluir uma referência de tensão interna (oculta). (Eles precisam dele para que possam usá-lo para comparar e decidir como "regular" a tensão que você deseja - discutirei esses detalhes em breve.) Para fazer uma boa referência de tensão interna, eles precisavam de uma corrente fonte. Por isso, eles também precisavam informar que você deve ajudá-los afundando essa corrente através do pino ADJUST . Então eles especificam isso também.

Agora você precisa manter duas coisas em mente: (1) referência de tensão; e (2) ajuste a corrente do pino. Mas a corrente do pino ADJUST é apenas uma consequência do fornecimento dessa referência de tensão. Portanto, a principal coisa a ter em mente, para entender o dispositivo, é a referência de tensão (e não a corrente de pino ADJUST , que é um mal necessário, por assim dizer).

Esse é apenas um dos recursos internos do dispositivo. Também inclui alguns circuitos especiais para proteção contra muita corrente e proteção contra superaquecimento grave em operação. Assim, você também recebe proteção térmica incorporada ao dispositivo.

Método de regulação de tensão

Com o exposto acima, a idéia básica por trás do LM317 é a seguinte:

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

$1.25\:\text{V}$$1.25\:\text{V}$

$1.25\:\text{V}$$1.25\:\text{V}$

O ponto crucial é entender como funciona. Certifique-se de executar isso na sua cabeça várias vezes. Perfure-o.

Usando o LM317

$R_2$$1.25\:\text{V}$

$1.25\:\text{V}$ acima datensão do pinoADJUST, colocando$R_1$ emOUTe$R_1$$I_{R_1}\approx \frac{1.25\:\text{V}}{R_1}$

$I_{R_1}$$R_1$

$I_{R_1}\approx 5.2\:\text{mA}$$100\:\mu\text{A}$

Em geral, você quer ter certeza de que essa variação de corrente de pino de AJUSTE seja pequena quando comparada a $I_{R_1}$$R_1$

$R_1$$5.2\:\text{mA}$$5.3\:\text{mA}$ aqui) agora deve passar por este potenciômetro. Ao fazê-lo, cria uma queda de tensão através dele. Essa queda de tensão fica$R_1$

$R_2$$5\:\text{k}\Omega$ , você pode ajustar a queda de tensão$R_2$$26-27\:\text{V}$$\approx 1.25\:\text{V}$$27.2\:\text{V}$$28.3\:\text{V}$

No entanto, para atingir essas tensões de pico, você precisa ter uma fonte de entrada mais alta. Sob as condições operacionais recomendadas, você pode ver o seguinte:

Então isso significa que, para atingir o máximo que o potenciômetro e o valor de $R_1$$32\:\text{V}$

Outros usos

$R_2$$R_1$$R_1$$R_1$. Como toda essa corrente deve atingir o solo por um caminho fornecido, o uso de uma bateria nesse caminho significa que ela receberá uma corrente constante para recarregá-lo. (Existem outros problemas, é claro. Você precisaria monitorar o processo de carregamento e pará-lo quando a bateria estiver carregada ou não precisar mais de uma corrente constante. Mas o ponto permanece: o LM317 também pode ser usado como corrente constante em vez de uma fonte de tensão constante.)

Figura 1. Conforme sugerido pela folha de dados.

• O LM317 funciona ajustando sua saída para 1,25 V acima da tensão no pino ADJ.
• $\frac {1.25}{240} = 5.2 \ \text {mA}$
• A corrente constante através de R2 significa que a queda de tensão através dela muda linearmente com a resistência de R2. Isso é super útil se você deseja que a tensão mude proporcionalmente à rotação angular de R2.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Figura 2. Plano do OP.

Agora vamos tentar do seu jeito.

• $P = I^2 R$$I = \sqrt {\frac {P}{R}} = 5 \ \text {mA}$
• $\frac {1.25}{5m} = 0.25\ \text k \Omega$

Agora, vamos analisar a linearidade - supondo que não aumentamos o limpador e queimemos o pote:

• $V_{out} = \frac {1+4}{1}(1.25) = 6.25 \ \text V$
• $V_{out} = \frac {2+3}{2}(1.25) = 3.125 \ \text V$
• $V_{out} = \frac {3+2}{3}(1.25) = 2.08 \ \text V$
• $V_{out} = \frac {4+1}{4}(1.25) = 1.56 \ \text V$
• $V_{out} = \frac {5+0}{5}(1.25) = 1.25 \ \text V$

Claramente, o pote de ajuste não será linear. A produção cai pela metade no ajuste de 20% para 40%.

Por fim, perdoe minha ignorância sobre as tampas, mas se um capacitor não é uma carga, C1 não está criando um curto-circuito?

Capacitores, como o símbolo sugere, são placas paralelas separadas por um espaço não condutor. A corrente CC não pode fluir através de um capacitor, uma vez carregado.

Como calcular os valores do resistor já recebeu uma resposta detalhada. Deixe-me tentar esclarecer sua confusão sobre o divisor de tensão: como você disse, ele fornece uma fração da tensão de entrada, de acordo com a proporção dos resistores. A única confusão aqui é: ela está sendo usada para amostrar a tensão de saída do seu controlador, para servir como referência para o controle de tensão.

Mesmo se você entender o LM317 apenas como uma caixa preta, tente visualizá-lo como um dispositivo que tentará manter a tensão entre os pinos Vout e Adj como 1,25V. Se essa diferença for menor que 1,25V, o Vout aumentará; se for maior, o Vout diminuirá. A proporção da tensão de saída é dada pelo divisor de tensão.

Dessa forma, o LM317 tenta compensar variações na corrente demandada pela carga e também variações na tensão de entrada. As fórmulas na folha de dados permitem o cálculo dos valores do resistor para obter 1,25V entre os pinos mencionados para uma determinada tensão de saída.

Sempre existe um 1,25V fixo entre a saída e os pinos de ajuste. Portanto, conectar R1 entre esses dois pinos força uma corrente constante a fluir através de R1. Essa corrente deve fluir através do R2 (não pode ir a nenhum outro lugar!), Causando uma queda constante de volts no R2. Portanto, a tensão de saída do regulador é igual à tensão reduzida em R2 + 1,25V.

O exposto acima é uma boa aproximação, mas não é exatamente verdade. Uma corrente muito pequena flui para fora do pino de ajuste através de R2 para aterrar, aumentando ligeiramente a tensão deixada em R2 e, portanto, aumentando ligeiramente a tensão de saída.

Vout = ((1,25 / R1) * R2 + 1,25V) + (R2 * Iadj)

Os capacitores são um circuito aberto para CC.

Vamos ver como o LM317 funciona!

Internos do LM317 (não incorporados devido a possíveis razões de direitos autorais)

O LM317 ajusta a tensão do terminal V _OUT até que a tensão do terminal ADJ seja 1,25 volts abaixo de V _OUT. Ele está usando um comparador de tensão (um amplificador operacional), onde uma das entradas é o pino de saída, a outra está conectada ao pino de ajuste, mas não diretamente, mas através de um circuito que efetivamente funciona como uma tensão estável de 1,25 volts fonte (queda de tensão constante). Os amplificadores operacionais são conhecidos por sua alta impedância de entrada, portanto a corrente ADJ será mínima. Em seguida, a saída do amplificador operacional é usada para ajustar a tensão de base do transistor, de modo que a tensão do emissor na saída seja a tensão de base menos a queda de tensão do transistor, que neste caso é um par de Darlington. (Ok, essa explicação simplifica um pouco as coisas, mas seria assim que você criaria o regulador de tensão ajustável mais simples possível.)

Portanto, se a diferença de tensão V _OUT - ADJ for menor que 1,25 volts, o V _OUT é acionado muito rapidamente, até o máximo, se necessário.

Se, por outro lado, a diferença de tensão V _OUT - ADJ for superior a 1,25 volts, o V _OUT será acionado muito rapidamente, no mínimo, se necessário.

A idéia é que a diferença de tensão V _OUT - ADJ seja uma fração da tensão do terminal de saída, determinada por um divisor de tensão.

Se você tiver apenas R2, sem R1, a tensão do terminal ADJ seria zero e teria resistência variável ao terra (o que não tem nenhum efeito útil, porque a corrente no terminal ADJ é mínima).

Se você possui R1 e R2, a tensão do terminal ADJ é determinada por um divisor de tensão entre V _OUT e o terra.

Nota R2 é um resistor variável, não um potenciômetro (embora você possa transformar um potenciômetro em um resistor variável conectando o pino central a um dos pinos extremos e usando os dois pinos conectados juntos com o outro pino extremo, ou apenas usando o pino central e um dos pinos extremos).

Você pode ter o mesmo efeito conectando um pino extremo do potenciômetro ao terra, o outro pino extremo ao V _OUT e o pino central ao ADJ.

Observe que esta explicação simples ignorou a corrente do terminal de ajuste. Para uma explicação mais completa, consulte a resposta votada.

R1 e R2 são o ajuste. Eles formam um divisor de tensão variável que gera uma tensão de entrada no pino de ajuste. Se você ler a folha de dados , verá que a tensão de saída é regulada para ser 1,25V maior que a tensão no pino de ajuste.
A tensão de saída é usada para fornecer o divisor de tensão, porque é estável e regulada. Se você usar a fonte de entrada, qualquer ruído, ondulação ou alteração na carga será transmitido para o pino de ajuste e, em seguida, aparecerá na saída.
Você precisa olhar para o circuito novamente, a tensão aplicada ao ajuste varia conforme o R2 varia. É uma maneira convencional de desenhar um resistor variável. Pino Adj, uma extremidade de R1 e o limpador de R2 são unidos, não a outra extremidade de R2.
Nem C1 nem C2 são curtos-circuitos. Na CC, um bom capacitor parece um circuito aberto. Seu objetivo é desviar qualquer componente CA ou ruído para a terra, reduzindo assim seu efeito. A folha de dados ainda diz que você pode ignorar o Adj "para obter taxas de rejeição de ondulações muito altas".
Há muito mais informações úteis na planilha de dados com muitos exemplos de como usar o LM317 para várias tarefas.

Apenas para adicionar um detalhe que usuários experientes talvez nem notem mais:

R2 um resistor variável - não um potenciômetro. Na prática, o mesmo dispositivo físico pode ser usado, mas o resistor variável é um dispositivo de dois terminais enquanto o potenciômetro possui três terminais.

Se você lê R2 como um potenciômetro, aparentemente ele é desenhado com as extremidades do resistor conectadas e o limpador não conectado (flutuante), o que claramente não faz sentido. Um dos terminais do R2 está conectado ao limpador.