1-4 LMI17/LM217/LM317 三端可调稳压器 一、概述 LM117 /LM217 /LM317 三端可调正压稳压器,在输出电压1. 2V~37V 范围内,能够提 供1. 5A 的输出电流。它们易于使用,仅需两个外接电阻即可设置输出电压,而且线路调整和 负载调整优于标准的固定稳压器。 LM117 系列采用标准的晶体管封装形式,便于电路安装拆 卸。 LM117 系列除具有比固定稳压器更优性能外,内部还提供过载保护措施,包括限流、热 过载保护和安全区保护,既使调整端开路,所有过载保护措施也都起作用。 一般来说,稳压器不需要接电容,在输入端不设置旁路电容。输出端加上电容可以改善瞬 态响应,调整端加旁路电容可以得到很高的纹波抑制比,而这些指标在标准三端固定稳压器是 很难达到的。 LM117 系列除了可以替代固定稳压器外,还具有非常广泛的各种应用,由于稳压器是 "悬浮"的,并且仅考虑输入与输出的电压差,只要未超过输入与输出电压差的最大值,就可以 应用到数百伏稳压的场合。 同样, LM117 系列可以非常方便构成可调开关稳压器,预置多档电压稳压器,或在调整 端与输出端之间接一定值电阻,构成精密的电流稳压器,通过措位调整端到地使电压输出为 1. 2V ,负载流过很小电流,可以构成电子关断电源。 LM117K 、 LM217K 和 LM317K 以标准 TO-3 晶体管封装, LM117H 、 LM217H 和 LM317H 以固态柯伐材料 TO-39 晶体管封装。 LM117 的额定工作温度范围为一 550C~+1500C , LM217 为一 250C~+1500C , L肌1317 为 WC~+1250C , L317T 及 LM317MP 用 TO-220 封装,工作温度范围为 OOC~+1250C 。若 使用要求输出电流大于 3A 和 5A ,请查 LM150 系列和 LM138 系列数据资料。如果需要负电 压,详见 LM137 系列的数据资料。 • 13 • , , LM 1l 7 系列的封装与功率 器件 封装形式 额定功率 设计负载电流 LM 1l 7 TO-3 20W 1. 5A LM217 TO-39 2W O.5A bM317 TO-39 2W O.5A LM317T TO-220 15W 1. 5A LM317孔4 TO-202 7.5W O.5A LM317LZ TO-92 O. 6W O.lA 二、特性 ·可调最低输出电压:1. 2V .输出电流:1. 5A ·线路调整典型值 :O.Ol%/V ·负载调整典型值 :0.1% ·电流限制:不随温度变化 .无需储存多个输出电压值 .标准三脚晶体管封装 .波纹抑制 :80dB 三、原理图及封装形式 , 图1. • 14 • 56 原理图 (10- 3S1EEL) 调整端 金属封装 <1 0- 39) /工\ 金属封装 /0 \ X V'N 、, <710-4与γ一-输入端 } 2 0+一调整蝙 \n/\ \、 30亏-r'-一一输出端 飞外壳是输出 (TO- 220) <1 0- 202) 塑封 塑封 VOUT \ 1 2 \ζ/ 、./ 外壳是输出 7r 兀 底视 VOUT 底视 型号 型号 LM117K 钢封 ADJ LM117H LM217 H LM3 J7 H LM217K 铜封 LM317K钢封 ADJ VO('J 、, f 图1. 57 前视 型号 型号 LM31 7T LM317MP LM317MP TP 封装形式 四、电气特性 极限参数 1 功耗 z 内部限定 输入输出电压差 :40V 工作温度范围 LM117 -550C~+1500C LM217 一 250C~ 十 150"C LM317 OOC~ 十 125 C 储存温度范围: 0 → 650C~+1500C 0 +300 C 引脚温度(焊接 10s) : 先决条件: 热限老化处理所有器件。 电参数特性 2 电气参数 表 1-4 LM 1l 7/217 参数名称 条件 T A c-2 月 .C , 线路调整 负载调整 般小值典型值|最大值 T A = 25 "C, 10mA ,ç; 0.04. %只f 0.01 0.02 0.01 5 15 5 25 mV O. 1 。 .5 % IMAX |山川注 2) TA=25 ^C , 20ms 脉冲 调整端电流 调整端电流变化 j单{主 IouT 王三 VOUT ,ç; 5V ,(注 2) 热调整 段小值典型值最大值! 3V ,ç; V lN- VOUT ,ç; 40V( 注 2) , LM317 1 OmA ,ç; 1L,ç; I MAx O. î 0.03 0.07 0.04 0.07 %/W 50 100 50 100 μA 5 0.2 5 μA 3V ,ç; CV1N ~ V OlJ r) ,ç; 40V • 15 • 续表 参数名称 3V 基准电压 LM 1l 7/217 条件 ~ (V 1N ~ VO UT 典型值 1. 20 1. 25 最大值 最小值 单位 典型值 最大值 1. 25 1. 30 V 0.02 0.07 %/v ) ~ 40V ,(注 3) . 最小值 LM317 1.301.20 ωmA~…且 P~ I PMAX 线路调整 负载调整 3V~V", ~ VouT~40V , (注 2) 10mA~IouT~IMAx , <ì于 2) VOUT~5V 20 50 20 70 mV VOUT 二月 V 0.3 1 O. 3 1. 5 % 温度稳}È性 TMIN 王三 Tj~T"'AX l 最小负载电流 Vlw-l l oUT=40V 3.5 限流 VIN~VOUT~15V % 1 3.5 5 10 mA K 和 T 封装 1. 5 2.2 1. 5 2. 2 A H 和 P 封装 0.5 0.8 0.5 0.8 A K 和 T 封装 O. 30 O. 4 O. 15 O. 4 A H 和 P 封装 0.15 0.07 0.075 0.07 A 0.003 0.003 % 65 65 dB 80 dB VIN VOUT • -卡 25 = 40V , T j = C = 输出噪声均方值与输出电 TA 压百分比 10kHz 纹波抑制比 VOUT=10V , j=120Hz 25'C , 10Hz ~三 j~ CAD] = 10μF 长期稳定性 TA=125'C 热阻,结到外壳 66 80 66 0.3 i 0.3 1 % H 封装 12 15 12 15 "C /W K 封装 2. 3 3 2.3 3 "C /W T 封装 P 封装 4 'C/W 12 'C/W 一一 注 1 :除非特别说明,上述技术条件适用于 LM 1l 7 温度为一 55C~T]~ 十 150C , LM217 为一 25'C~T]三二十 150'C , L317 为 O "C ~TJ些二十 150 "C, Vin~ Vout= 5V 。对于 TO~39 封装形式 Iout 二 O.lA ,对于 TO~202 封装形式 Iout=O. 5A 。尽管功耗内部限制,上述说明对 TO~39 和 TO~202 的功耗为 2W , TO~3 和 T。一 220 的功耗为 20W 。对 于 TO~39 和 TO~202 I MAX 为 O. 5A , TO~3 和 TO~220 IMAx 为1. 注 2: 调整率是在固定温度、低占空比脉冲条件下测试得出的。 注 3: 选出的器件具有严格容限基准电压。 五、典型特性曲线 输出电容未接,除非特别说明。 • 16 • 5A , HW 川切 忌芷)键时世糊'罩 历吕西 。4··A (〈)诞 -e组第 E黯 e咀 z篝 z 《咀趴)恤晤 ~ 温度尸C' lttωitb·s·-·······at 图1. 负载调整 58 图1. 59 限流特性 图1. 调整端电流 60 'y 1.260 〈 E) {〉}』SEw- 樨 M咀 f 啊鑫 1.0 0.5 0 0 温度( 图1. 61 10 20 30 输入输血压辈) '( 温度稳定度 图1. 62 40 V 10- 3 10 最小工作电流 11< 100 , 10k 100 1< 1W -率 1 Hz 、 图1. 63 输出阻抗 六、应用说明 工作日才, LM 1l 7 系列在输出端与调整端之间提供1. 25V 的基 准电压 V REF ,基准电压加在 RI 两端,由于电压是固定的.所以固定 电流 1 1 通过输出的设置电阻丸,给出输出电压: Vout = V REF (l + Rz/ R 1 ) +1 ADJR z 由于从调整端的 100μA 电流为一误差项,故 LM 1l 7 系列的设 计尽量减小 lADJ ,并使其为常数不随线路和负载变化,为达到这个目 的,所有的静态工作电流都返回输出端构成最小负载电流需求,如果 [到1. 64 摹本应用电路 输出端负载不足,输出电压将升高。 1 外接电容 建议在输出端接一个电容。在所有应用场合,输入端接入 O.l p.F 圆片电容或 1 p.F 钮电容 都是适直的。在调整端或输出端使用电容时,稳压器对输入端不接电容非常敏感,输入端接入 上述值的电容斗不会出现问题。 LM 1l 7 调整端加上接地电容,可以进一步改善纹波抑制比,这个旁路电容可以防止在输 出电压增加时把纹波也放大。在给出任何电压值时,超过 10μF 的电容在频率高于 120Hz 时, 纹波抑制不再有文的改善。加旁路电容后,应加保护二极管以防止电容充放电时损坏稳压器。 一般来说,最好的电容是钮电容,钮电容即使是在高频时也有较低的阻抗,根据电容的结 构,在高频时, 25μF 的电解电容相当于 1μF 的钮电容。 • 17 • 陶瓷电容在高频时,也有较好的性能。但有些种类电容在 0.5MHz 时变得很差。由于这个 原因,圆片电容 O. 01μF 比 O.lflF 作旁路电容更好。 尽管 LM117 系列在没有输出电容时可以稳压工作,但与其它反馈电路一样,外接电容的 某些值可以引起环路自激,这些值在 500pF 与 5000pF 之间,输出端加 1μF 钮电容(或 25μF 电 解电容)可以消除这些影响并确保稳压工作。 2 负载调整 LM117 系列具有极好的负载调整能力,但要获得最佳 性能,需注意几个问题。连接调整端的电阻(通常为 240.0) LM ll7 VOUT 应尽可能靠近稳压器,这样才能改善由线路压降引起的基 准电压和稳压性能的降低。例如, 15V 稳压在负载与稳压 器之间存在 0.05 .0电阻。负载调整要考虑 0.05 .o xh 的线 路电压。如果设置电阻靠近负载,则有效线路电阻为 O. 05 .0 0 十 R 2 /R 1 ) 或在这种情况下性能差 1 1. 5 倍。 图 1. 65 输出端具有线路阻抗稳压器 图1. 65 示意在稳压器与 240.0预置电阻之间阻抗影 响。 对于 TO-3 封装形式,通过两个分开的引线接到外壳,可以很方便的减少外壳到设置电 阻的阻抗;对于 TO-5 封装形式,必须仔细考虑如何减少输出端的导线长度,儿接地端可以 靠近负载地端,提供远距离对地的敏感性,改善负载调整。 3 保护二极管 当各种集成稳压器外接电容时,一般都需要加保护二极管,以防止电容对稳压器放电。大 多数 10μF 电容有很低的内阻,在短接瞬间可达 20A 的放电,尽管有防浪涌措施,但这么大的 能量足以损坏集成电路的一部分。在稳压器输出端接电容,输入端短路时,输出电容通过稳压 器的输出端放电,放电电流大小与电容值、稳压器的输出电压和 Vin 下降的速率有关, LMll 7 系列放电通路的工作结抗 15A 浪涌电流是没有问题的。其它种类正压稳压器并不一定具备这 个能力,故对于输出电容等于或小于 25μF 时,并不需要保护二极管。 调整端的旁路电容放电是通过低电流结,且只在输入或输出短路时才放电。 LM117 系列 内部的 50.0电阻限制放电的峰值。在输出电压等于或低于 25V 和接有 10μF 电容时,不需要采 取保护措施。图1. 66 给出了在输出电压大于 25V 和输出电容较大时, LM117 保护二极管的接 法图。 。 ..,四2 IIOOT , τ'也在 图1. 66 • 18 • VOUT ~ 1.25V (1ζ) 有保护二极管的稳压器 , R? , , 七、典型应用 LM 1l7 LM 1l7 V"" ourT'++ V'N >28V Cl V'N !L C2+ O.l~ l~ 可选 g 改善瞬态响应输出电容为 1μF-IOOOμF 的铝电解质 y INPUfS 或钮电容,一般是用来改善输出阻抗和瞬态抑制。 祷 如果远离滤波电容,需加此电容。 十十 V out = 1. 25VO+R z! R 图1. 67 设置最A; VOCT ,) 铃设立最大 V out 1. 2-25V JlJ 调稳压器 图 1. 68 数字式选择输出 LMllï V[~ LM 1l 7 7 V ~ 35V VOltT ~ ,,. '" α O.l IlF -. 铸最小输出为1. 2V 图1. 69 5V 电子关断逻辑稳压器 图1. 70 慢启动 15V 稳压器 LMl17 YOU1 ‘'. :,'1' 10. LM 1l 7 "同 BHU飞 DRZt , 图1. 71 -. 改善纹波稳压器 图1. 72 高稳定 10V 稳压器 • 19 • 3- LM195 并联 LMl17 ~eT卡1". .‘ BpJ lOV- 40V uv 卡←句 UT 肉? '10 • V1N-+-冉刀、-斗-IV1N "o UT!-. 输入 了' - VOUT +α 47 tJF + LM117LA τι」 问 UT R2 2.4 γ 钮电容 ..小负载电流二 3limA 图1. 73 大电流口I 调稳压器 图1. 74 0-30V 稳压器 图1. 75 功率跟随器 35V 十钮电容 势闪耀固定电流模式 图1. 76 5A 固定电压/固定电流稳压器 yo LM117 V1N LM 1l7 ~ AEif 1NPUT 最小负载电流 -4mA 上 势最小负载电流为 4mA 图1. 77 • 20. lA 稳流器 图1. 78 1. 2-20V 最小设置电流稳压器 图1. 79 高增益放大器 L1 <.)1 2 N3792 8V-35V 1.8V TV 32V +1 C4 100~ +钮电容 图1. 80 3 - 低耗 3A 开关稳压器 LMI95 并联 V1N 8 - 35V + C1 VOUT 1.8V T032V 1二 100 I1F. R2 720 VOl'T V1S + C4 100pF +钮电容 十钮电容 图1. 81 图1. 82 具有过载保护 4A 开关稳压器 跟踪预稳压器 LM 1l7 V1N VO lJ T 一一一一→」 v()I1 OUTT::::r~2 - ...... V1N .0.80 三 R1<1200 祷所有输出在 ::I:: 100mV 内 图1. 84 精密限流器 +最小负载电流 10mA 图1. 83 单控可调多端插件稳压器 • 21 • Y1N LM317 4.5Y- 25 、 120 5k -cv5k 图1. 85 图1. 86 AC 稳压器 可调 4A 稳压器 LM317 .,. LM317 H YI,----J可否正J儿-t-----1 ι一一一一工 " 祷 Rs: 设置充电的输出阻抗 Zout=RsO +R2/R ,) 图1. 87 12V 电池充电器 羡设置峰值电说l\ O.6AatlílJ 提祷建议用 1000μF 滤去输出端瞬态变化 图1. 88 限流 6V 充电器 , , 图1. 89 50mA 固定电流 电池充电器 .