A.6. - Traduzioni del data sheet dell'LM317

LM117/LM217/LM317 stabilizzatori variabili a tre terminali

A.6.1. - Descrizione generale

Gli LM117/LM217/LM317 sono stabilizzatori di tensione positiva variabile a 3 terminali capaci di erogare oltre 1,5A su un intervallo di uscita da 1,2V a 37V, Sono molto semplici da usare e necessitano di solo due resistori esterni per tarare la tensione di uscita. Inoltre, la stabilizzazione sia della linea sia del carico è migliore di quella degli stabilizzatori di tensione fissa. Ancora, l'LM317 è in un contenitore standard per transistor cosa che consente facilità di montaggio e di impiego.

Oltre alle buone caratteristiche degli stabilizzatori fissi, le serie LM117, hanno una protezione dai sovraccarichi su tutti gli I.C.. Sul chip dispongono di limitazione della corrente, protezione dai sovraccarichi termici e un'area di sicurezza. Tutti i circuiti di protezione da sovraccarichi sono funzionanti anche se il terminale di regolazione è scollegato.

A.6.2. - CARATTERISTICHE

Uscita regolabile da 1,2V.

Corrente di uscita garantita di 1,5A.

Stabilizzazione di linea tipicamente di 0,01%.

Stabilizzazione del carico tipicamente di 0,1%.

Limitazione della corrente costante con la temperatura.

Elimina la necessità di disporre di una famiglia di stabilizzatori

Contenitore a 3 piedini standard di transistor.

Reiezione del ripple di 80dB.

Normalmente non sono necessari condensatori salvo che il dispositivo sia distante dall'ingresso, in tale caso è necessario usare capacità di filtro per by-passare l'ingresso. Una opzionale capacità di uscita può essere aggiunta per migliorare la risposta ai transitori. Il terminale di regolazione può essere by-passato per ottenere un alto rapporto di reiezione del ripple cosa che è difficile da ottenere con i regolatori fissi a 3 terminali.

Oltre a rimpiazzare gli stabilizzatori fissi, LM117 è utile per una ampia varietà di altre applicazioni. Poiché il regolatore è variabile e vedendo solo la tensione differenziale ingresso-uscita, alimentato da diverse centinaia di volt può essere regolato finché non viene superata la massima tensione differenziale ingresso-uscita.

Ancora, è realizzabile un semplicissimo stabilizzatore switching variabile, o, connettendo un resistore fisso fra i piedini di uscita e di regolazione, LM137 può essere usato come preciso stabilizzatore di corrente. Alimentazione con abbassamento elettronico si può ottenere inserendo un diodo di spegnimento (clamping) tra il terminale di regolazione e massa che forza l'uscita a 1,2V dove il massimo carico assorbe una piccola corrente.

Per applicazioni che richiedono correnti superiori a 3A e 5A, vedere le serie LM150 e LM138 dei data sheet rispettivamente. Per il complementare negativo, vedere la serie LM317.

A.6.3. - Valori massimi assoluti

Dissipazione di potenza internamente limitata

Differenza tra le tensioni di ingresso e uscita 40V

Intervallo di temperatura di funzionamento della giunzione

LM117 da -55°C a +150°C

LM217 da -25°C a +150°C

LM317 da 0°C a +125°C

Temperatura di immagazzinamento da -65°C a +150°C

Sovraccarico termico (saldatura, 10s) 300øC

A.6.4. - Cenni applicativi

L'LM117 mantiene una tensione nominale di riferimento di 1,25V, V_REF, tra l'uscita e il terminale di regolazione. La tensione di riferimento è fissata da un resistore R₁ di valore stabilito e, poiché la tensione è costante, una corrente costante scorrerà attraverso il resistore di regolazione R₂, fornendo una tensione di uscita di

Poiché la corrente di 100m A dal terminale di regolazione rappresenta un termine di errore, l'LM117 è progettato per minimizzare I_ADJ che risulta abbastanza costante rispetto a variazioni di linea e di carico. Tutta la corrente in funzionamento statico (senza carico, o a circuito aperto) è ridata all'uscita stabilendo una richiesta di corrente di carico minima. Se vi è un carico insufficiente sull'uscita, l'uscita aumenterà.

Capacità esterne

È consigliabile una capacità di by-pass di ingresso. È opportuno in tutte le applicazioni by-passare l'ingresso con un condensatore a disco di 0,1m F o al tantalio di 1m F. Il dispositivo è molto sensibile all'assenza della capacità di by-pass di ingresso quando vengono usate capacità sui piedini di regolazione e di uscita, ma i valori su citati elimineranno la possibilità di problemi.

Sull'LM117 il terminale di regolazione può essere by-passato a massa per migliorare la reiezione del ripple. Questo condensatore di by-pass previene aumenti del ripple quando la tensione di uscita aumenta. Con condensatore di by-pass di 10m F si ottiene una reiezione del ripple di 80dB con qualunque livello d'uscita. Con frequenza oltre 120Hz aumentare la capacità di 10m F non provoca apprezzabili miglioramenti della reiezione del ripple. Se vengono utilizzati condensatori di by-pass, è a volte necessario aggiungere diodi di protezione per impedire la scarica dei condensatori attraverso vie interne a bassa corrente e conseguente danneggiamento del dispositivo.

In genere, i migliori condensatori da usare sono quelli al tantalio. I condensatori al tantalio hanno bassa impedenza anche a frequenze alte. Dipendendo dalle caratteristiche costruttive, alle alte frequenze un condensatore elettrolitico di 25m F equivale ad uno di 1m F al tantalio. Anche i condensatori ceramici sono adatti alle alte frequenze: ma alcuni tipi presentano una ampia diminuzione del valore a frequenze intorno a 0,5MHz. Per questo motivo, può sembrare che un condensatore a disco di 0,01m F come by-pass funzioni meglio di uno a disco di 0,1m F.

Benché LM317 è stabile senza condensatori di uscita, come per ogni circuito di reazione, alcuni valori di capacità esterna possono causare eccessivo ronzio. Ciò succede con valori tra 500pF e 5000pF. Un condensatore al tantalio di 1m F (o elettrolitico di 25m F) sull'uscita smorza questo effetto e aumenta la stabilità.

Stabilizzazione del carico

L'LM117 è in grado di fornire ottima stabilizzazione del carico ma sono necessarie alcune precauzioni per ottenere il massimo delle caratteristiche. Il resistore di regolazione della corrente (R₁) connesso tra il terminale di regolazione e l'uscita (in genere di 240W ) sarà collegato direttamente all'uscita dello stabilizzatore vicino al carico. Ciò elimina abbassamenti sulla linea sembrando effettivamente in serie con il riferimento e degradano la stabilizzazione. Per esempio, uno stabilizzatore a 15V con una resistenza di 05W fra il regolatore e il carico avrà una regolazione di carico dovuta alla resistenza di linea di 0,05W * I_L. Se il resistore di regolazione è collegato vicino al carico l'effettiva resistenza di linea sarà 0,05(1 + R₂/R₁) o in questo caso, 11,5 volte peggiore.

Con il contenitore TO-3, è facile minimizzare la resistenza tra scatola e resistore di regolazione, usando due saldature separate alla scatola. Comunque, con il contenitore TO-5, si porrà attenzione a minimizzare la lunghezza dei conduttori dalla saldatura all'uscita. La massa di R₂ può essere collegata alla massa del carico per fornire una massa remota e migliorare la regolazione del carico.

Diodi di protezione

Quando si usano capacità esterne con alcuni stabilizzatori I.C. è a volte necessario aggiungere diodi di protezione per impedire che i condensatori si scarichino attraverso terminali a bassa corrente nello stabilizzatore. Capacità maggiori di 10m F hanno resistenze interne alquanto piccole che causano picchi di 20A quando cortocircuitate. Benché il picco sia breve, vi è abbastanza energia da danneggiare parti dell'I.C..

Quando un condensatore di uscita è collegato a uno stabilizzatore e l'ingresso viene cortocircuitato, la capacità di uscita si scaricherà nell'uscita dello stabilizzatore. La corrente di scarica dipende dal valore della capacità, dalla tensione di uscita dello stabilizzatore, e dalla velocità con cui diminuisce V_IN. Nell'LM117, questa via di scarica è attraverso una ampia giunzione che può sopportare picchi di 15A senza problemi. Ciò non è vero per altri tipi di stabilizzatori positivi. Per condensatori di uscita di 25m F o minori, non è necessario usare diodi.

Il condensatore di by-pass sul terminale di regolazione si può scaricare attraverso una giunzione a bassa corrente. La scarica avviene quando l'ingresso o l'uscita viene cortocircuitata. Internamente all'LM317 vi è un resistore di 50W che limita i picchi della corrente di scarica. Non è necessaria protezione per tensioni di uscita di 25V o minori e condensatori di 10m F. La figura 3 mostra un LM317 con diodi di protezione messi per impieghi con uscita maggiore di 25V e alti valori del condensatore di uscita.