Ce schéma LM317 n'a aucun sens pour moi

C'est donc le câblage de base d'un LM317 en tant que régulateur de tension, et très peu de sens pour moi. Tout d'abord, si une broche est pour mon réglage, pourquoi ai-je besoin de ? me donnera à peu près n'importe quelle valeur que je dois envoyer. Est-ce que est vraiment nécessaire?$R_1$$R_2$$R_1$

J'ai toujours cru comprendre que dans un circuit diviseur de tension, vous utilisez la tension INPUT pour alimenter le potentiomètre. Pourquoi utilisons-nous l'extrémité positive de la tension de sortie pour alimenter notre pot? Le n'est-il pas câblé? Si quelqu'un me dit de faire varier la tension sur ma broche de réglage, je vais créer un diviseur de tension avec un pot et envoyer CETTE sortie à la broche. Mais ici, l'entrée V + du pot est le même fil que le fil allant à la broche de réglage, ET le même fil venant de mon V sur le 317. Si j'essaie d'envoyer des quantités différentes de tension à mon CI, comment est-ce que cela est censé fonctionner quand je pousse un V stable au même endroit?$R_2$

Enfin, pardonnez mon ignorance des bouchons mais si un condensateur n'est pas une charge, ne crée-t-il pas un court-circuit?$C_1$

La fiche technique a une description assez approfondie de l'utilisation de la broche ADJ avec $R_1$ et $R_2$ :

Étant donné que $R_1$ et $R_2$ apparaissent dans l'équation de la tension de sortie

vous avez besoin des deux pour réaliser une tension de sortie arbitraire. En fonction de votre charge attendue et de la tension de sortie souhaitée, vous pourrez peut-être supprimer $R_1$ . Cependant, vous devez maintenir un courant de charge minimum (que la fiche technique spécifie comme 10mA) donc si votre charge peut tomber en dessous, vous devez compter sur le diviseur $R_1$ et $R_2$ pour tirer suffisamment de courant pour répondre à cette exigence de courant de charge minimum.

Avec un diviseur de tension, vous avez normalement une tension d'entrée que vous souhaitez diviser à l'aide d'une paire de résistances. Vous définissez le rapport des résistances afin de définir la tension divisée:

Dans ce cas, la divisée vers le bas voltage $V_{\text{div}}$ est fixé par le dispositif (1,25V) , de sorte que vous régler le rapport de résistances afin de mettre en tension « entrée » du diviseur de tension $V_{\text{input}}$ , ce qui est de la LM317 $V_{\text{out}}$ .

Enfin, pardonnez mon ignorance des bouchons mais si un condensateur n'est pas une charge, $C_1$ crée-t-il pas un court-circuit?

Un condensateur a une impédance très élevée (idéalement infinie) à CC, il n'y a donc pas de court-circuit. Ce condensateur sera court - circuit des signaux de fréquence élevée (bruit) sur $V_{\text{in}}$ , ce qui est souhaitable puisque $V_{\text{in}}$ est censé être une source de tension continue.

Aperçu

J'éviterai de dépendre de l'algèbre comme explication. (Parce que l'algèbre, tout en fournissant des réponses quantitatives, n'aide pas souvent les gens à comprendre quelque chose à moins qu'ils ne maîtrisent très bien les mathématiques.) Quoi qu'il en soit, il est toujours utile de disposer de la fiche technique. Voici donc la fiche technique LM317 de TI juste pour la rendre pratique en cas de besoin.

La meilleure façon de comprendre quelque chose est d'essayer de vous mettre à l'intérieur de l'appareil et de «penser comme ça». Faites preuve d'empathie pour l'appareil, pour ainsi dire. Ensuite, beaucoup de mystère disparaît.

En programmation, par exemple, il n'y a rien qu'un programme fasse qui ne puisse être fait à la main. (Que ce soit pratique ou non, c'est une question différente.) Donc, tout comme avec l'électronique, un bon moyen de comprendre un algorithme en programmation est de simplement s'asseoir avec du papier et des éléments devant vous et de le faire les choses, manuellement, de vos propres mains. Cela fait presque toujours passer le message, profondément à l'intérieur. Et puis le mystère disparaît.

Connaître le nom de quelque chose n'est PAS la même chose que de savoir quelque chose. La meilleure façon de savoir quelque chose est de le regarder et de l'observer. Regardons donc l'appareil.

Référence de tension interne LM317

En interne, l'appareil comprend un type de référence de tension très spécial qui est réglé sur environ $1.25\:\text{V}$ . Soit dit en passant, il n'est pas facile d'en concevoir un. Surtout si vous souhaitez que la référence de tension reste constante sur une large gamme de températures de fonctionnement et de variations des circuits intégrés pendant la fabrication et sur une longue période. Voici ce que la fiche technique en dit:

Vous pouvez voir que pour une large gamme de courants de sortie, de tensions d'entrée et de températures (voir la note), cette tension est garantie de rester entre $1.2\:\text{V}$ et$1.3\:\text{V}$ . C'est tout un exploit.

Pour que cette référence de tension fonctionne correctement, les concepteurs avaient également besoin d'une sorte de source de courant. La raison en est que pour établir une si bonne référence de tension, ils doivent également fournir un courant relativement prévisible le traversant. (N'oubliez pas que vous fournissez une tension d'entrée de $3\:\text{V}$ à$40\:\text{V}$ ) Il existe donc également une source de courant qui fournit un courant prévisible àtraversla référence de tension afin de bien fonctionner. Vous pouvez voir ce fait dans cette partie de la fiche technique:

La source de courant qu'ils utilisent tire son courant de la broche IN . Mais ce courant doit sortir par le biais d'une autre broche - dans ce cas, à savoir la broche ADJUST . Ainsi, le courant de cette source de courant est appelé le courant terminal "ADJUST". Vous êtes censé garder ce fait à l'esprit lorsque vous utilisez l'appareil. Vous devez fournir un moyen pour que le courant de cette source de courant quitte l'appareil et se dirige vers la référence au sol.

Résumons. Pour que ce régulateur de tension fasse son travail, les concepteurs ont estimé qu'ils devaient inclure une référence de tension interne (cachée). (Ils en ont besoin pour pouvoir les comparer et ensuite décider comment "réguler" la tension que vous voulez - je discuterai de ces détails, bientôt.) Afin de faire une bonne référence de tension interne, ils avaient besoin d'un courant la source. Pour cette raison, ils devaient également vous faire savoir que vous devez les aider en coupant ce courant via la broche ADJUST . Ils précisent donc cela également.

Vous devez maintenant garder à l'esprit deux choses: (1) la référence de tension; et, (2) régler le courant des broches. Mais le courant de broche ADJUST n'est qu'une conséquence de la fourniture de cette référence de tension. Donc, la principale chose à garder à l'esprit, pour comprendre l'appareil, est la référence de tension (et non le courant de broche ADJUST , qui est un mal nécessaire, pour ainsi dire.)

Ce n'est là qu'une des ressources internes de l'appareil. Il comprend également des circuits spéciaux pour se protéger contre trop de courant et pour se protéger contre une surchauffe grave en fonctionnement. Ainsi, vous bénéficiez également d'une protection thermique intégrée à l'appareil.

Méthode de régulation de tension

Avec ce qui précède compris, l'idée de base derrière le LM317 est la suivante:

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

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

C'est la chose la plus importante à comprendre! Alors permettez-moi de le répéter. Le LM317 utilise la référence de tension interne pour régler l'entrée (+) sur environ$1.25\:\text{V}$$1.25\:\text{V}$

C'est l'essentiel pour comprendre comment cela fonctionne. Assurez-vous de faire cela plusieurs fois dans votre tête. Percez-le.

Utilisation du LM317

$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}$$R_1$

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

$I_{R_1}$$R_1$

$R_1$$5.2\:\text{mA}$$5.3\:\text{mA}$$R_1$

$R_2$$5\:\text{k}\Omega$$R_2$$26-27\:\text{V}$$\approx 1.25\:\text{V}$$27.2\:\text{V}$$28.3\:\text{V}$

Cependant, pour atteindre ces tensions de crête, vous devez disposer d'une alimentation d'entrée plus élevée. Dans les conditions de fonctionnement recommandées, vous pouvez voir ce qui suit:

$R_1$$32\:\text{V}$

Autres utilisations

$R_2$$R_1$$R_1$$R_1$. Étant donné que tout ce courant doit atteindre la terre via un chemin que vous fournissez, l'utilisation d'une batterie dans ce chemin signifie qu'il obtiendra un courant constant pour le recharger. (Il y a d'autres problèmes, bien sûr. Vous devez surveiller le processus de charge et l'arrêter lorsque la batterie est chargée ou n'a plus besoin d'un courant constant. Mais le point demeure - le LM317 peut également être utilisé comme courant constant source au lieu d'une source de tension constante.)

Figure 1. Comme suggéré par la fiche technique.

• Le LM317 fonctionne en ajustant sa sortie à 1,25 V au-dessus de la tension à la broche ADJ.
• $\frac {1.25}{240} = 5.2 \ \text {mA}$
• Le courant constant à travers R2 signifie que la chute de tension à travers elle change linéairement avec la résistance de R2. C'est très pratique si vous voulez que la tension change proportionnellement à la rotation angulaire de R2.

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Figure 2. Plan du PO.

Essayons maintenant de le faire à votre façon.

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

Maintenant, regardons la linéarité - en supposant que nous n'avons pas complètement tourné l'essuie-glace et brûlé le pot:

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

De toute évidence, le pot de réglage sera non linéaire. La production diminue de moitié dans l'ajustement de 20% à 40%.

Enfin, pardonnez mon ignorance des bouchons mais si un condensateur n'est pas une charge, C1 ne crée-t-il pas un court-circuit?

Les condensateurs, comme l'indique le symbole, sont des plaques parallèles séparées par un espace non conducteur. Le courant continu ne peut pas traverser un condensateur une fois qu'il est chargé.

Comment calculer les valeurs de résistance a déjà reçu une réponse détaillée. Permettez-moi de clarifier votre confusion sur le diviseur de tension: comme vous l'avez dit, il fournit une fraction de la tension d'entrée, selon le rapport des résistances. La seule confusion ici est: il est utilisé pour échantillonner la tension de sortie de votre contrôleur, pour servir de référence pour le contrôle de la tension.

Même si vous ne comprenez le LM317 que comme une boîte noire, essayez de le voir comme un appareil qui tentera de maintenir la tension entre les broches Vout et Adj à 1,25 V. Si cette différence est inférieure à 1,25 V, Vout sera augmentée, si elle est supérieure, Vout diminue. Le rapport de la tension de sortie est donné par le diviseur de tension.

De cette façon, le LM317 essaie de compenser les variations du courant demandé par la charge ainsi que les variations de la tension d'entrée. Les formules de la fiche technique permettent de calculer les valeurs de résistance pour obtenir 1,25 V entre les broches mentionnées pour une tension de sortie donnée.

Il y a toujours un 1,25 V fixe entre la sortie et les broches de réglage. Par conséquent, la connexion de R1 entre ces deux broches force un courant constant à traverser R1. Ce courant doit traverser R2 (il ne peut aller nulle part ailleurs!) Provoquant une chute de tension constante à travers R2. Par conséquent, la tension de sortie du régulateur est égale à la tension tombée aux bornes de R2 + 1,25 V.

Ce qui précède est une bonne approximation mais n'est pas précisément vrai. Un très petit courant s'écoule de la broche de réglage à travers R2 vers la masse, augmentant légèrement la tension tombant sur R2 et augmentant donc légèrement la tension de sortie.

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

Les condensateurs sont en circuit ouvert vers DC.

Voyons comment fonctionne le LM317!

Composants internes de LM317 (non intégrés en raison de possibles raisons de copyright)

Le LM317 ajuste la tension de la borne V _OUT jusqu'à ce que la tension de la borne ADJ soit de 1,25 volts inférieure à V _OUT. Il utilise un comparateur de tension (un amplificateur opérationnel), où l'une des entrées est la broche de sortie, l'autre des entrées est connectée à la broche de réglage, mais pas directement mais via un circuit qui fonctionne efficacement comme une tension stable de 1,25 volt source (chute de tension constante). Les amplificateurs opérationnels sont connus pour leur impédance d'entrée élevée, de sorte que le courant ADJ sera minimal. Ensuite, la sortie de l'amplificateur opérationnel est utilisée pour régler la tension de base du transistor, de sorte que la tension de l'émetteur en sortie soit la tension de base moins la chute de tension du transistor qui, dans ce cas, est une paire de Darlington. (Ok, cette explication simplifie un peu les choses, mais c'est ainsi que vous créez le régulateur de tension réglable le plus simple possible.)

Ainsi, si la différence de tension V _OUT - ADJ est inférieure à 1,25 volt, la _sortie V _OUT est très rapidement lancée, au maximum si besoin est.

Si, en revanche, la différence de tension V _OUT - ADJ est supérieure à 1,25 volts, la _sortie V _OUT est très rapidement abaissée, au minimum si besoin est.

L'idée est que la différence de tension V _OUT - ADJ est une fraction de la tension aux bornes de sortie, déterminée par un diviseur de tension.

Si vous n'avez que R2, sans R1, alors la tension de la borne ADJ serait nulle et aurait une résistance variable à la terre (ce qui n'a aucun effet utile, car le courant dans la borne ADJ est minimal).

Si vous avez à la fois R1 et R2, la tension de la borne ADJ est déterminée par un diviseur de tension entre V _OUT et la masse.

Remarque R2 est une résistance variable, pas un potentiomètre (bien que vous puissiez transformer un potentiomètre en une résistance variable en connectant la broche centrale à l'une des broches extrêmes et en utilisant les deux broches connectées ensemble avec l'autre broche extrême, ou tout simplement en utilisant le broche centrale et une des broches extrêmes).

Vous pourriez avoir le même effet en connectant une broche extrême de potentiomètre à la masse, l'autre broche extrême à V _OUT et la broche centrale à ADJ.

Notez que cette explication simple a ignoré le courant de la borne de réglage. Pour une explication plus complète, voir la réponse votée.

R1 et R2 sont le réglage. Ils forment un diviseur de tension variable qui génère une tension d'entrée sur la broche Adj. Si vous lisez la fiche technique, vous verrez que la tension de sortie est réglée pour être supérieure de 1,25 V à la tension à la broche Adj.
La tension de sortie est utilisée pour alimenter le diviseur de tension car il est stable et régulé, si vous avez utilisé l'alimentation d'entrée, tout bruit, ondulation ou changement avec la charge serait transmis à la broche Adj et apparaîtrait ensuite à la sortie.
Vous devez regarder à nouveau le circuit, la tension appliquée à Adj variera en fonction de R2. C'est une manière conventionnelle de dessiner une résistance variable. Pin Adj, une extrémité de R1 et l'essuie-glace de R2 sont réunis, pas l'autre extrémité de R2.
Ni C1 ni C2 ne sont des courts-circuits. En courant continu, un bon condensateur ressemble à un circuit ouvert. Leur but est de contourner tout composant CA ou bruit à la terre, réduisant ainsi leur effet. La fiche technique indique même que vous pouvez contourner Adj "pour obtenir des taux de rejet d'ondulation très élevés".
Il y a beaucoup plus d'informations utiles dans la fiche technique avec de nombreux exemples d'utilisation du LM317 pour diverses tâches.

Juste pour ajouter un détail que les utilisateurs expérimentés ne remarqueront peut-être même plus:

R2 une résistance variable - pas un potentiomètre. En pratique, le même dispositif physique peut être utilisé, mais la résistance variable est un dispositif à deux bornes tandis que le potentiomètre a trois bornes.

Si vous lisez R2 comme potentiomètre, il est apparemment dessiné avec les extrémités de la résistance connectées et le racleur non connecté (flottant), ce qui n'a clairement aucun sens. L'une des bornes de R2 est connectée à l'essuie-glace.