Усилитель на микросхеме серии LM. Микросхемы серии LM Микросхемы лм

На основе интегральной микросхемы LM3914 производителя National Semiconductors можно конструировать различные светодиодные индикаторы, имеющие линейную шкалу. Основой LM3914 является 10 компараторов.

Входной сигнал через операционный усилитель подается на инверсные входы компараторов LM3914, а прямые входы их подключены к напряжения. Десять выходов являются выходами компараторов, к которым подключаются светодиоды.

Выбор работы индикации: либо режим «столбик», это когда с изменением уровня входного сигнала меняется количество светящихся светодиодов, либо режим «точка», то есть с изменением уровня сигнала, перемещаясь по линейке светится только один светодиод.

Назначение выводов LM3914:

• 1, 10…18 — выходы.
• 2 — минус питания.
• 3 — плюс источника питания от 3…18 вольт.
• 4 — на данный вывод подается напряжение, величина которого определяет нижний уровень индикации. Допустимый уровень от Uн.min. = 0 до Uн.max. = (Uпит. – 1,5В.)
• 5 — на данный вывод подается входной сигнал.
• 6 — на данный вывод подается напряжение, величина которого определяет верхний уровень индикации. Допустимый уровень от Uв.min. = 0 до Uв.max. = (Uпит. – 1,5В.)
• 7, 8 — выводы для регулирования тока, протекающего через светодиоды.
• 9 — вывод отвечает за режим работы индикации («точка» или «столбик»)

Шаг переключения от одного светодиода к другому автоматически высчитывается микросхемой. Шаг будет равен (Uв. – Uн.)/10.

Алгоритм работы индикатора на микросхеме LM3914

До тех пор, пока на ножке Uвх. сигнал ниже по сравнению с напряжением на выводе Uн., светодиоды не горят. Как только входной сигнал сравняется с Uн. – загорится светодиод HL1. При последующем увеличение сигнала на величину (Uв. – Uн.)/10, в режиме «точка» выключается HL1 и одновременно загорается HL2. В том случае если LM3914 функционирует в режиме «столбик», то при включении HL2, HL1 не гаснет.

Микросхема LM3914 спроектирована для создания светодиодных индикаторов с линейной шкалой, и поэтому резисторы в составе делителя обладают одинаковым сопротивлением. Микросхема имеет источник опорного напряжения в 1,25 вольт. С помощью подключения дополнительно 2-х резисторов можно добиться увеличения опорного напряжения (не более Uпит. — 2 вольта; максимум 12 вольт).

Расчет опорного напряжения можно выполнить по следующей формуле:

Uоп = (R2/R1+1)*1,25В + Iв*R2, где

• R1 — резистор, подключаемый к ножкам 7 и 8 микросхемы LM3914.
• R2 — резистор, подключаемый между ножками 8 и минусом питания схемы.
• Iв – сила тока на ножке 8 микросхемы (около 100 мкА)

Для выбора одного из двух режимов работы нужно сделать следующее:

• Режим «точка» — вывод 9 подключить к минусу питания или оставить неподключенным.
• Режим «столбик» — вывод 9 подсоединить к плюсу питания микросхемы.

Технические характеристики микросхемы LM3914

Стандартная схема подключения входного напряжения на микросхему LM3914

В зависимости от величины входного напряжения Uвх, необходимо подобрать сопротивление R1, при котором будет светиться верхний по шкале светодиод. Данное сопротивление можно вычислить по формуле: R1 = R2(Uвх/1,25 — 1).

Посредством включения резистора R3 можно добиться регулирования тока протекающего через светодиоды.

(1,6 Mb, скачано: 4 020)

В радиолюбительской практике широкое применение находят микросхемы регулируемых стабилизаторов LM317 и LM337 . Свою популярность они заслужили благодаря низкой стоимости, доступности, удобного для монтажа исполнению, хорошим параметрам. При минимальном наборе дополнительных деталей эти микросхемы позволяют построить стабилизированный блок питания с регулируемым выходным напряжением от 1,2 до 37 В при максимальном токе нагрузки до 1,5А.

Но! Часто бывает, при неграмотном или неумелом подходе радиолюбителям не удаётся добиться качественной работы микросхем, получить заявленные производителем параметры. Некоторые умудряются вогнать микросхемы в генерацию.

Как получить от этих микросхем максимум и избежать типовых ошибок?

Об этом по-порядку:

Микросхема LM317 является регулируемым стабилизатором ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО напряжения, а микросхема LM337 - регулируемым стабилизатором ОТРИЦАТЕЛЬНОГО напряжения.

Обращаю особое внимание, что цоколёвки у этих микросхем различные !

Увеличение по клику

Выходное напряжение схемы зависит от номинала резистора R1 и рассчитывается по формуле:

Uвых=1,25*(1+R1/R2)+Iadj*R1

где Iadj ток управляющего вывода. По даташиту составляет 100мкА, как показывает практика реальное значение 500 мкА.

Для микросхемы LM337 нужно изменить полярность выпрямителя, конденсаторов и выходного разъёма.

Но скудное даташитовское описание не раскрывает всех тонкостей применения данных микросхем.

Итак, что нужно знать радиолюбителю, чтобы получить от этих микросхем МАКСИМУМ!
1. Чтобы получить максимальное подавление пульсаций входного напряжения необходимо:

• Увеличить (в разумных пределах, но минимум до 1000 мкФ) емкость входного конденсатора C1. Максимально подавив пульсации на входе, мы получим минимум пульсаций на выходе.
• Зашунтировать управляющий вывод микросхемы конденсатором на 10мкФ. Это увеличивает подавление пульсаций на 15-20дБ. Установка емкости больше указанного значения ощутимого эффекта не даёт.

Схема примет вид:

2. При выходном напряжении больше 25В в целях защиты микросхемы, для быстрого и безопасного разряда конденсаторов необходимо подключить защитные диоды:

Важно: для микросхем LM337 полярность включения диодов следует поменять!

3. Для защиты от высокочастотных помех электролитические конденсаторы в схеме необходимо зашунтировать плёночными конденсаторами небольшой ёмкости.

Получаем итоговый вариант схемы:

Увеличение по клику

4. Если посмотреть внутреннюю структуру микросхем, можно увидеть, что внутри в некоторых узлах применены стабилитроны на 6,3В. Так что нормальная работа микросхемы возможна при входном напряжении не ниже 8В !

Хотя в даташите и написано, что разница между входным и выходным напряжениями должна составлять минимум 2,5-3 В, как происходит стабилизация при входном напряжении менее 8В, остаётся только догадываться.

5. Особое внимание следует уделить монтажу микросхемы. Ниже приведена схема с учётом разводки проводников:

Увеличение по клику

Пояснения к схеме:

1. длинна проводников (проводов) от входного конденсатора C1 до входа микросхемы (А-В) не должна превышать 5-7 см . Если по каким-то причинам конденсатор удалён от платы стабилизатора, в непосредственной близости от микросхемы рекомендуется установить конденсатор на 100 мкФ.
2. для снижения влияния выходного тока на выходное напряжение (повышение стабильности по току) резистор R2 (точка D) необходимо подсоединять непосредственно к выходному выводу микросхемы или отдельной дорожкой /проводником (участок C-D). Подсоединение резистора R2 (точка D) к нагрузке (точка Е) снижает стабильность выходного напряжения.
3. проводники до выходного конденсатора (С-E) также не следует делать слишком длинными. Если нагрузка удалена от стабилизатора, то на стороне нагрузки необходимо подключить байпасный конденсатор (электролит на 100-200 мкФ).
4. так же с целью снижения влияния тока нагрузки на стабильность выходного напряжения «земляной» (общий) провод необходимо развести «звездой» от общего вывода входного конденсатора (точка F).

Удачного творчества!

14 комментариев к “Регулируемые стабилизаторы LM317 и LM337. Особенности применения”

1. Главный редактор:
   Август 19, 2012

   Отечественные аналоги микросхем:

   LM317 — 142ЕН12

   LM337 — 142ЕН18

   Микросхема 142ЕН12 выпускалась с разными вариантами цоколёвки, так что будьте внимательны при их использовании!

   В связи с широкой доступностью и низкой стоимостью оригинальных микросхем

   лучше не тратить время, деньги и нервы.

   Используйте LM317 и LM337.

2. Сергей Храбан:
   Март 9, 2017

   Здравствуйте, уважаемый Главный Редактор! Я у Вас зарегистрирован и мне тоже очень хочется прочесть всю статью, изучить Ваши рекомендации по применению LM317. Но, к сожалению, что-то не могу просмотреть всю статью. Что мне необходимо сделать? Порадуйте меня, пожалуйста, полной статьей.

   С уважением Сергей Храбан

3. Главный редактор:
   Март 10, 2017

   Теперь радует?

4. Сергей Храбан:
   Март 13, 2017

   Я Вам очень благодарен, спасибо большое! Всех благ!

5. Oleg:
   Июль 21, 2017

   Уважаемый главный редактор! Собрал двух полярник на lm317 и lm337. Все прекрасно работает за исключением разности напряжений в плечах. Разница не велика, но осадок имеется. Не могли бы Вы подсказать, как добиться равных напряжений, а главное причина подобного перекоса в чем. Заранее благодарен Вам за ответ. С пожеланием творческих успехов Олег.

6. Главный редактор:
   Июль 21, 2017

   Уважаемый Олег, разница напряжений в плечах обусловлена:

   2. отклонение значений задающих резисторов. Следует помнить, что резисторы имеют допуски 1%, 5%, 10% и даже 20%. То есть, если на резисторе написано 2кОм, его реально сопротивление может быть в районе 1800—2200 Ом (при допуске 10%)

   Даже если Вы поставите многооборотные резисторы в цепи управления и с их помощью точно выставите необходимые значения, то... при изменении температуры окружающей среды напряжения всё равно уплывут. Так как резисторы не факт что прогреются (остынут) одинаково или изменяться на одинаковую величину.

   Решить Вашу проблему можно, используя схемы с операционными усилителями, которые отслеживают сигнал ошибки (разницу выходных напряжений) и производят необходимую корректировку.

   Рассмотрение таких схем выходит за рамки данной статьи. Гугл в помощь.

7. Oleg:
   Июль 27, 2017

   Уважаемый редактор!Благодарю Вас за подробный ответ, который вызвал уточнения- насколько критично для унч, предварительных каскадов, питание с разностью в плечах в 0,5- 1 вольт? С уважением Олег

8. Главный редактор:
   Июль 27, 2017

   Разность напряжений в плечах чревата в первую очередь несимметричным ограничением сигнала (на больших уровнях) и появлением на выходе постоянной составляющей и др.

   Если тракт не имеет разделительных конденсаторов, то даже незначительное постоянное напряжение, появившееся на выходе первых каскадов, будет многократно усилено последующими каскадами и на выходе станет существенной величиной.

   Для усилителей мощности с питанием (обычно) 33-55В разница напряжений в плечах может быть 0,5-1В, для предварительных усилителей лучше уложиться в 0,2В.

9. Oleg:
   Август 7, 2017

   Уважаемый редактор! Благодарю вас за подробные, обстоятельные ответы. И, если позволите, еще вопрос: Без нагрузки разность напряжений в плечах составляет 0,02- 0,06 вольт. При подключении нагрузки положительное плечо +12 вольт, отрицательное -10,5 вольт. С чем связан такой перекос? Можно ли подстроить равенство выходных напряжений не на холостом ходу, а под нагрузкой. С уважением Олег

10. Главный редактор:
    Август 7, 2017

    Если делать всё правильно, то стабилизаторы надо настраивать под нагрузкой. МИНИМАЛЬНЫЙ ток нагрузки указан в даташите. Хотя, как показывает практика, получается и на холостом ходу.

    А вот то, что отрицательное плечо проседает аж на 2В, это неправильно. Нагрузка одинаковая?

    Тут либо ошибки в монтаже, либо левая (китайская) микросхема, либо что-то ещё. Ни один доктор не будет ставить диагноз по телефону или переписке. Я тоже на расстоянии лечить не умею!

    А Вы обратили внимание что у LM317 и LM337 разное расположение выводов! Может в этом проблема?

11. Oleg:
    Август 8, 2017

    Благодарю Вас за ответ и терпение. Я не прошу детального ответа. Речь идет о возможных причинах, не более. Стабилизаторы нужно настраивать под нагрузкой: то есть, условно, я подключаю к стабилизатору схему, которая будет от него запитываться и выставляю в плечах равенство напряжений. Я правильно понимаю процесс настройки стабилизатора? С уважением Олег

12. Главный редактор:
    Август 8, 2017

    Олег, не очень! Так можно схему спалить. На выход стабилизатора нужно прицепить резисторы (нужной мощности и номинала), настроить выходные напряжения и лишь после этого подключать питаемую схему.

    По даташиту у LM317 минимальный выходной ток 10мА. Тогда при выходном напряжении 12В на выход надо повесить резистор на 1кОм и отрегулировать напряжение. На входе стабилизатора при этом должно быть минимум 15В!

    Кстати, как запитаны стабилизаторы? От одного трансформатора/обмотки или разных? При подключении нагрузки минус проседает на 2В -а как дела на входе этого плеча?

13. Oleg:
    Август 10, 2017

    Доброго здоровья, уважаемый редактор! Транс мотал сам, одновременно две обмотки двумя проводами. На выходе на обоих обмотках по 15,2 вольта. На конденсаторах фильтра по 19,8 вольт. Сегодня, завтра проведу эксперимент и отпишусь.

    Кстати у меня был казус. Собрал стабилизатор на 7812 и 7912, умощнил их транзисторами tip35 и tip36. В результате до 10 вольт регулировка напряжения в обоих плечах шла плавно, равенство напряжений было идеальным. Но выше...это было что- то. Напряжение регулировалось скачками. Причем поднимаясь в одном плече, во втором шло вниз. Причина оказалась в tip36, которые заказывал в Китае. Заменил транзистор на другой, стабилизатор стал идеально работать. Я часто покупаю детали в Китае и пришел к такому выводу: Покупать можно, но нужно выбирать поставщиков, которые продают радиодетали, изготовленные на заводах, а не в цехах какого- нибудь не понятного ИП. Выходит чуть дороже, но и качество соответствующее. С уважением Олег.

14. Oleg:
    Август 22, 2017

    Доброго вечера, уважаемый редактор! Только сегодня появилось время. Транс со средней точкой, напряжение на обмотках 17,7 вольт. На выход стабилизатора повесил резисторы по 1 ком 2 ватта. Напряжение в обоих плечах выставил 12,54 вольта. Отключил резисторы, напряжение осталось прежним- 12,54 вольта. Подключил нагрузку (10 штук ne5532)стабилизатор работает прекрасно.

    Благодарю Вас за консультации. С уважением Олег.

Добавить комментарий

Спамеры, не тратьте своё время - все комментарии модерируются!!!
All comments are moderated!

Вы должны , чтобы оставить комментарий.

Качественный стереофонический усилитель для дома, который мы здесь рассмотрим, основывается на паре микросхем LM3876 (или LM3886). Даташит . Кроме самих усилителей мощности, был в отдельном корпусе собран блок питания. Он обеспечивает двухполярное напряжение 35В и более низкое 15В - для питания предусилителя на OPA2134. В принципе острой необходимости в отдельном предусилителе нет. С ним и уровень шума будет чуть выше, и фоновый шум может быть слышен в очень тихом месте, поэтому если конструкцию планируется использовать с источником достаточно мощного сигнала линейного выхода (около 1В) - от преампа можно отказаться.

Корпус усилителя

Корпус самодельного усилителя выполнен также из алюминия, эффективно экранируя детали схемы от возможных электромагнитных помех. На передней панели только пара регуляторов (громкость и баланс) и кнопка питания 220В, с зелёным светодиодом. Сзади УНЧ есть 4 стереовхода аудио, клеммы для подключения аккустических систем и гнездо под питающий кабель от блока питания.

В последнее время интерес к схемам стабилизаторов тока значительно вырос. И в первую очередь это связано с выходом на лидирующие позиции источников искусственного освещения на основе светодиодов, для которых жизненно важным моментом является именно стабильное питание по току. Наиболее простой, дешевый, но в то же время мощный и надежный токовый стабилизатор можно построить на базе одной из интегральных микросхем (ИМ): lm317, lm338 или lm350.

Datasheet по lm317, lm350, lm338

Прежде чем перейти непосредственно к схемам, рассмотрим особенности и технические характеристики вышеприведенных линейных интегральных стабилизаторов (ЛИС).

Все три ИМ имеют схожую архитектуру и разработаны с целью построения на их основе не сложных схем стабилизаторов тока или напряжения, в том числе применяемых и со светодиодами. Различия между микросхемами кроются в технических параметрах, которые представлены в сравнительной таблице ниже.

* - зависит от производителя ИМ.

Во всех трех микросхемах присутствует встроенная защита от перегрева, перегрузки и возможного короткого замыкания.

Выпускаются интегральные стабилизаторы (ИС) в монолитном корпусе нескольких вариантов, самым распространенным является TO-220. Микросхема имеет три вывода:

1. ADJUST. Вывод для задания (регулировки) выходного напряжения. В режиме стабилизации тока соединяется с плюсом выходного контакта.
2. OUTPUT. Вывод с низким внутренним сопротивлением для формирования выходного напряжения.
3. INPUT. Вывод для подачи напряжения питания.

Схемы и расчеты

Наибольшее применение ИС нашли в источниках питания светодиодов. Рассмотрим простейшую схему стабилизатора тока (драйвера), состоящую всего из двух компонентов: микросхемы и резистора.
На вход ИМ подается напряжение источника питания, управляющий контакт соединяется с выходным через резистор (R), а выходной контакт микросхемы подключается к аноду светодиода.

Если рассматривать самую популярную ИМ, Lm317t, то сопротивление резистора рассчитывают по формуле: R=1,25/I 0 (1), где I 0 – выходной ток стабилизатора, значение которого регламентируется паспортными данными на LM317 и должно быть в диапазоне 0,01-1,5 А. Отсюда следует, что сопротивление резистора может быть в диапазоне 0,8-120 Ом. Мощность, рассеиваемая на резисторе, рассчитывается по формуле: P R =I 0 2 ×R (2). Включение и расчеты ИМ lm350, lm338 полностью аналогичны.

Полученные расчетные данные для резистора округляют в большую сторону, согласно номинальному ряду.

Постоянные резисторы производятся с небольшим разбросом значения сопротивления, поэтому получить нужное значение выходного тока не всегда возможно. Для этой цели в схему устанавливается дополнительный подстроечный резистор соответствующей мощности.
Это немного увеличивает цену сборки стабилизатора, но гарантирует получение необходимого тока для питания светодиода. При стабилизации выходного тока более 20% от максимального значения, на микросхеме выделяется много тепла, поэтому ее необходимо снабдить радиатором.

Онлайн калькулятор lm317, lm350 и lm338

Микросхемы LM3914, LM3915 и LM3916 позволяют создавать светодиодные индикаторы с различными характеристиками — линейной, растянутой линейной, логарифмической. Это прекрасно подходит для контроля аудиосигнала в звуковоспроизводящей аппаратуре. Схема включения для двух каналов (левый и правый) показана на рисунке:

Основу микросхемы составляют десять компараторов, на инверсные входы которых через буферный ОУ подается входной сигнал, а прямые входы подключены к отводам резистивного делителя напряжения. Выходы компараторов являются генераторами втекающего тока, что позволяет подключать светодиоды без ограничительных резисторов. Индикация может производиться или одним светодиодом (режим «точка»), или линейкой из светящихся светодиодов, высота которой пропорциональна уровню входного сигнала (режим «столбик»). Входной сигнал Uвх подают на вывод 5, а напряжения, определяющие диапазон индицируемых уровней, — на выводы 4 (нижний уровень UH) и 6 (верхний уровень UB). Эти напряжения должны быть в пределах от 0 до уровня, на 1,5 В меньше напряжения источника питания, подключаемого к выводу 3. Величина увеличения входного напряжения, вызывающее включение очередного светодиода, составляет 0.1 от разности UB-UH. Печатную скачайте тут.

У микросхемы LM3915 делитель рассчитан так, что включение каждого последующего светодиода происходит при увеличении напряжения входного сигнала на 3 дБ, что очень удобно для контроля выходной мощности . Отличие микросхемы LM3915 от LM3914 заключается в номиналах встроенного делителя напряжения, что обеспечивает логарифмическую шкалу индикатора. При необходимости индикации числа уровней, большего 10, можно использовать до пяти микросхем, соединив их каскадно.

Для максимально точной работы индикатора, рекомендуется «цену деления» устанавливать не менее 20 мВ в режиме «столбик» и 50 мВ в режиме «точка». Учитывая стабилизатор питания, напряжение питания всего устройства от 5 В до 20 В. Если отсоединить вывод 9 от земли, будет загораться только один светодиод, вместо линейки загорающихся один за другим светодиодов. Автор статьи: феска