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Linearer Spannungsregler mit einstellbarem LM317- und PNP-Transistor

Hallo allerseits!
In diesem Artikel werde ich über einen anderen linearen Spannungsregler sprechen, den ich vor relativ kurzer Zeit zusammengebaut habe. Es basiert auf dem beliebten LM317-Chip und einem bipolaren PNP-Transistor. Das fertige Modul lautet wie folgt:

Zugehöriges Video:


In der Vergangenheit Artikel Ich habe über einen ähnlichen linearen Spannungsregler für TL431- und NPN-Transistoren gesprochen.

Diese Schaltung enthält im Gegensatz zu den oben genannten etwas weniger Teile und kann dank eines leistungsstärkeren Transistors höheren Strömen standhalten.

Hauptmerkmale:
• Eingangsspannung bis 30V (in meiner Version, weil der Kondensator am Eingang bis 35V)
• Ausgangsspannung 3-25V (je nach Strom gilt: Je höher der Strom, desto niedriger die maximale Ausgangsspannung)
• Strom bis zu 9A (mit einem TIP36C-Transistor mit einer Eingangsspannung von 18 V und einem Ausgang von 12 V, hängt jedoch im Allgemeinen vom ausgewählten Transistor und der Verlustleistung ab)
• Stabilisierung der Ausgangsspannung beim Wechsel des Eingangs
• Stabilisierung der Ausgangsspannung bei Änderung des Laststroms
• Fehlender Schutz gegen Kurzschluss
• Fehlender Stromschutz

Das Modul ist wie folgt zusammengebaut:


Erläuterungen nach dem Schema:
Der auf AliExpress gekaufte LM317-Mikroschaltkreis (höchstwahrscheinlich nicht der ursprüngliche) verfügt über 3 Ausgänge. Die Ergebnisse sind im Diagramm und im Bild in der unteren rechten Ecke angegeben.

Der Chip steuert einen leistungsstarken bipolaren PNP-Transistor VT1. Zu diesem Zweck habe ich TIP36C verwendet. Die Hauptmerkmale des Transistors: Spannung - 100 V, Kollektorstrom - 25 A (tatsächlich 8 bis 9 A, da der Transistor nicht original ist und von Ali Express gekauft wurde), ein statischer Stromübertragungskoeffizient von 10.

Es ist sehr wichtig, die vom Transistor verbrauchte Leistung so zu überwachen, dass sie 50-55 Watt nicht überschreitet (für einen Transistor in einem TO-247-Gehäuse oder ähnlicher Größe und für Transistoren in einem TO-220-Gehäuse - nicht mehr als 25-30 Watt). Sie können nach der Formel berechnen:

P = (U Ausgang -U Eingang) * I Kollektor

Zum Beispiel beträgt die Eingangsspannung 18 V, wir stellen die Ausgangsspannung auf 12 V ein, der Strom, den wir haben, beträgt 9 A:
P = (18 V - 12 V) · 9 A = 54 Watt

Die Widerstände R1, R2, R3 stellen die Spannung ein, die unsere Schaltung stabilisiert. Der Widerstand R1 wird standardmäßig bei 240 Ohm (beliebige Leistung) verwendet. Der Widerstand R2 ist variabel, es ist besser, den Bereich von 2-3 kOhm aufzunehmen. Anfangs habe ich es auf 4,7 kOhm eingestellt, daher erreicht die Spannung irgendwo in der Mitte des Drehbereichs des Knopfes ihren Maximalwert und ändert sich nicht weiter.Ich habe einen 3,9 kOhm Widerstand parallel zum Potentiometer gelötet, die Einstellung wurde reibungsloser und der gesamte Bereich der Knopfdrehung wurde verwendet. Der Widerstand R3 ist optional und dient dazu, die unteren und oberen Grenzen des Einstellbereichs leicht in Richtung Erhöhung zu verschieben. Allgemeine Regel: Je größer der Gesamtwiderstand der Widerstände R2 und R3 ist, desto höher ist die Ausgangsspannung. Dies wird durch die Formel von Datashita bestätigt:
Linearer Spannungsregler mit einstellbarem LM317- und PNP-Transistor

Der Widerstand R4 wird verwendet, um den Strom zum Eingang des LM317-Chips geringfügig zu begrenzen. Widerstand 10 Ohm. LM317 kann so viel wie möglich durch sich selbst durch 1A gehen (bis zu 1,5A, wenn das Original). Auf den ersten Blick sollte die Leistung des Widerstands R4 betragen:

P = I ^ 2 * R = 1 * 1 * 10 = 10 Watt

Aber seitdem Der Strom fließt auch durch die Basis des Transistors VT1, unter Umgehung des Widerstands können Sie den Widerstand R4 und 5 Watt nehmen.

Die oben genannten Komponenten bilden den Kern der Schaltung, alles andere sind zusätzliche Elemente, um die Stabilität zu verbessern und einige Schutzmaßnahmen zu bieten.

Kondensator C2 (Keramik 1-10 Mikrofarad) - wird parallel mit einem variablen Widerstand verlötet und verbessert die Regelungsstabilität. Um den LM317-Mikrokreis zu schützen, wenn der Kondensator C2 entladen wird, wird eine D2-Diode platziert. Zusammen mit der D1-Diode schützen sie die Mikroschaltung und den Transistor vor Rückstrom. Die Diode D3 dient dazu, den Stromkreis vor EMK-Selbstinduktion zu schützen, wenn er von Elektromotoren angetrieben wird. Die Kondensatoren C4 (Elektrolyt 35V 470-1000 uF) und C5 (Keramik 1-10 uF) bilden ein Eingangsfilter, und die Kondensatoren C1 (Elektrolyt 35V 1000-3300 uF) und C3 (Keramik 1-10 uF) bilden einen Ausgangsfilter. Der Widerstand R5 bei 10 kOhm (jede Leistung) erzeugt eine kleine Last für die Stabilität des Stromkreises im Leerlauf und hilft, Kondensatoren bei Stromausfall schneller zu entladen.

Erstellungsprozess:
Zunächst wurde alles durch Scharniermontage zusammengebaut und getestet.

Dann habe ich die Schaltung in Form eines Moduls auf das Steckbrett gelötet.


Ein kleiner Kühler wurde hinzugefügt.

Mit einem solchen Kühler kann die Schaltung nur bei geringen Strömen lange arbeiten. Damit die Schaltung lange Zeit mit voller Leistung arbeitet, benötigen Sie einen massiveren Kühler.

LM317 und Transistor können ohne Isolierdichtungen an einem Kühler montiert werden Gemäß dem Schema sind diese Schlussfolgerungen (LM317-Ausgang und Transistorkollektor) verbunden.

Ich habe das fertige Modul getestet und die Eigenschaften überprüft.

Im Allgemeinen hat mir die Schaltung gefallen: ganz einfach und man kann einen ordentlichen Strom bekommen. Was fehlt, ist der Schutz gegen Kurzschluss und Strom. Nun, es ist vorbei. Der Wirkungsgrad ist nicht hoch und es wird viel Wärme abgegeben. Dies ist jedoch ein Merkmal all dieser linearen Schaltungen, was mich persönlich nicht wirklich stört.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Ich hoffe, der Artikel hat Ihnen geholfen.
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13 Kommentare
Ja, natürlich ist die Diode im Gegenteil gezogen, sorry Entschuldigung
Schutz gegen Verpolung beim Anschließen (es handelte sich um einen Transceiver-Feeder wie Kenwood 100 Watt aus dem integrierten Fernnetz). Und ich habe etwas mit R1 gelogen - ich habe dort Nichromstücke mit einem Durchmesser von 1,2 mm platziert, aber nicht 2 Ohm, vielleicht 0,2. Es ist lange her. Für Ihr Produkt ist dies jedoch nicht erforderlich. Entfernen Sie beide.
Gast Sergey
Ich habe den Reed-Schalter auf das Off-Netzwerk gestellt.
Der Autor
Und welche Funktion hat die VD1-Diode? Und ist er in diese Richtung gedreht? Meiner Meinung nach wird es in der Version wie im Kurzschlussdiagramm ...
Sie können versuchen, Schutz in dieser Version, ich habe es einmal getan.
R4 Draht. Die Diode ist parallel zu R7.
Der Autor
Persönlich bin ich mit der Stabilität der Strecke, einschließlich der oben genannten Nachteile, vollkommen zufrieden. Ich wusste nichts über die Verwendung des eingebauten Schutzes im MC, interessant!
Zitat: EandV
... eine Erhöhung des Laststroms um 1,3 A schwimmt +/- 50 mV. ...

Dies ist, wie viele Prozent der Ausgangsspannung, egal wie stark ein solcher Drawdown ist?
Über den "Ring".Ein Transistor mit einer OE invertiert die Phase. Ich bin ein paar Mal darauf gestoßen. Sie werden gequält, um Kondensatoren aufzunehmen.


... • Fehlender Schutz gegen Kurzschluss
• Fehlender Stromschutz ...
Sie können den in der MS eingebauten Widerstand verwenden, indem Sie den Widerstand R4 im Bereich bis zu 1 Ohm (BE-Spannung wird darauf freigegeben) von etwa 1,5 A, dem Schutzstrom der MS, bis zum gewünschten oder akzeptablen Wert auswählen. Praktisch getestet.
Der Autor
Nützliche Informationen, danke!
Aus dem Vorstehenden kann ich schließen, dass ein Amateurfunkkünstler übertreibt und die Stabilisierung für Schaltkreise dieses Niveaus durchaus geeignet ist.
Zitat: EandV
Bei einem Strom von ca. 3A schwimmt die Ausgangsspannung +/- 20 mV, wenn sich der Eingang ändert. Bei einem starken Anstieg des Laststroms um 1,3 A schwimmt +/- 50 mV.
Dies ist eine normale Reaktion auf äußere Einflüsse. Wenn der Laststrom ansteigt, ist es unwahrscheinlich, dass "+/-" auftritt. Die übliche Reaktion auf das Erhöhen der Last ist ein Absenken.
"Floating" ist, wenn sich die Ausgangsspannung bei konstanter Eingangsspannung und Last ändert.
Die Schaltung scheint linear zu sein, es sollten keine Wellen und Störungen auftreten.
Warum sollte das so sein? Es ist in keiner Weise verbunden. Auch der Spannungsregler LM317 selbst benötigt zur Frequenzkompensation eine Ausgangskapazität. Und der gesamte Stabilisator ist im Wesentlichen ein Transistor mit einer OE, in dessen Kollektorschaltung eine Last enthalten ist, und der LM317 ist die Quelle seines Basisstroms. Der Transistor ist niederfrequent mit einem kleinen h21e, daher sollte es in diesem Fall keine großen Stabilitätsprobleme geben, aber dies bedeutet nicht, dass bei Verwendung schnellerer Transistoren alles glatt ist.
Der Autor
Wenn Sie sich das Video bei einem Strom von ca. 3 A ansehen, schwankt die Ausgangsspannung bei Änderungen des Eingangs um +/- 20 mV. Bei einem starken Anstieg des Laststroms um 1,3 A schwimmt +/- 50 mV. Trotzdem habe ich das Schema nicht als Labortechniker positioniert, daher war es für mich ganz normal. Wenn Sie einen größeren Kondensator an den Ausgang anschließen, ist dieser möglicherweise noch besser.
Und was klingelt dort? Die Schaltung scheint linear zu sein, es sollten keine Wellen und Störungen auftreten. Oder verwirre ich etwas?
Gast Alex
Erzähl mir mehr darüber, wie diese Schaltung klingelt und die Spannung schwimmt ...
Zitat: EandV
Wenn der Ausgang der Diodenbrücke 30 V beträgt, explodiert ein solcher 35 V-Kondensator wahrscheinlich.
Vielleicht explodieren und nicht explodieren, es ist, als hätte er Glück.)) Aber sicher ist es erniedrigend.
Bei der Auswahl eines Filterkondensators am Ausgang des Gleichrichters müssen die zulässigen Änderungen der Netzspannung, die Art der Last, die Temperatur am Einsatzort und die Parameter des Kondensators selbst berücksichtigt werden (neben der Kapazität, der zulässigen Spannung und dem ESR gibt es weitere Eigenschaften). Um sich nicht darum zu kümmern, nehmen Sie eine Spannungsspanne von 50% - und Sie werden glücklich sein. )))
Der Autor
Zitat: Ivan_Pokhmelev
Für den Eingangskondensator ist ein solcher Spielraum klein. Bei einer Eingangsspannung von 30 V sollte der Kondensator mindestens 40 V und vorzugsweise 50 V betragen.

Ich stimme zu, mit 30V wurde ich aufgeregt. Ich hatte ungefähr 16 V am Ausgang der Diodenbrücke und ungefähr 21 V nach 2x Kondensatoren von 10.000 uF bei 35 V, erst danach wurde das obige Modul angeschlossen.
Wenn der Ausgang der Diodenbrücke 30 V beträgt, explodiert ein solcher 35-V-Kondensator wahrscheinlich.
Zitat: Ivan_Pokhmelev
Vergessen Sie in diesem Fall nicht, den Kühler vom Netzteilgehäuse zu trennen.

Auf jeden Fall. Am Kühler liegt eine Ausgangsspannung an.
Eingangsspannung bis 30V (in meiner Version, weil der Kondensator am Eingang bis 35V)
Für den Eingangskondensator ist ein solcher Spielraum klein. Bei einer Eingangsspannung von 30 V sollte der Kondensator mindestens 40 V und vorzugsweise 50 V betragen.
LM317 und Transistor können ohne Isolierdichtungen an einem Kühler montiert werden Gemäß dem Schema sind diese Schlussfolgerungen (LM317-Ausgang und Transistorkollektor) verbunden.
Vergessen Sie in diesem Fall nicht, den Kühler vom Netzteilgehäuse zu trennen.

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