Il Regolatore di Tensione Variabile LM317: Usi, Circuito e Consigli
L'LM317 è un classico regolatore lineare positivo regolabile a tre terminali (uscita 1,25 V–37 V, fino a 1,5 A). Nonostante i regolatori switching più recenti, rimane onnipresente per progetti a basso rumore, bassa potenza e semplice realizzazione.
Funzione Principale
Mantiene un riferimento fisso di 1,25 V tra i pin OUT e ADJ. La tensione di uscita è impostata da un partitore di resistenze esterno:
VOUT = 1,25 V × (1 + R2 / R1) + IADJ × R2
(IADJ ≈ 50–100 µA, spesso trascurabile se R1 ≤ 240 Ω).
Caratteristiche Principali
- Uscita Regolabile: 1,25 V – 37 V (LM317HV fino a 57 V).
- Limite di Corrente: 1,5 A (con adeguato dissipatore).
- Regolazione di Linea: 0,01%/V tipico.
- Regolazione di Carico: 0,1–0,5%.
- Reiezione dell'Ondulazione: 80 dB (con CADJ = 10 µF).
- Protezioni: Spegnimento termico, limitazione di corrente, area di funzionamento sicuro (SOA).
- Package: TO-220, TO-263 (D²PAK), SOT-223, TO-3.
Circuito di Applicazione Standard
Vin (+) ──────────────┬──────────────── Vout (+) │ ┌─┴─┐ │LM317│ └─┬─┘ │ ┌────┴────┐ │ R1 │ (120–240 Ω tipico) │ 240 Ω │ └────┬────┘ │ ┌────┴────┐ │ R2 │ (imposta Vout) │ (var) │ └────┬────┘ │ pin ADJ │ ┌──┴──┐ │Cadj │ (10 µF elettrolitico, opzionale ma consigliato) └──┬──┘ │ GND/Comune
Aggiungi 0,1 µF ceramico in ingresso, 1–10 µF in uscita per la stabilità.
Applicazioni Comuni
- Alimentatori da banco (0–30 V, 1 A).
- Driver a corrente costante per LED (sostituisci R2 con resistenza di sensore in serie alla stringa LED).
- Caricabatterie (acido-piombo, Li-ion con circuito CC/CV aggiunto).
- Tensione di riferimento per ADC/DAC.
- Post-regolatore dopo alimentatore switching (ripulisce l'ondulazione).
- Controllo velocità ventola (tensione variabile).
Considerazioni Critiche di Progettazione
| Problema | Contromisura |
|---|---|
| Dissipazione di Potenza | Pdiss = (Vin - Vout) × Iout. Dissipatore richiesto se > 0,5 W (TO-220) o > 1 W (TO-3). Usa calcoli θJA. |
| Tensione di Caduta | Min Vin - Vout ≈ 2,5–3 V. Non è un LDO. |
| Corrente Inversa | Se Vout > Vin (es. backup batteria), aggiungi diodo Schottky OUT→IN. |
| Cortocircuito in Uscita | Il limite interno protegge l'IC, ma il dissipatore deve gestire la piena potenza di cortocircuito. |
| Valore R1 | Mantieni ≤ 240 Ω per mantenere la corrente di carico minima (3,5–5 mA) necessaria alla regolazione. |
Alternative Moderne
- LDO (es. LT3080, TPS7A47): Caduta minore, rumore migliore, PSRR più alto.
- Regolatori Switching (buck): >90% efficienza per alti rapporti Vin/Vout o >500 mA.
- LM317 + Transistor di Potenza: Per >1,5 A (aggiungi 2N3055/MJE3055 in uscita).