../../icons/Logo.pngPraktische Elektronik


Wir lernen, wie man einstellbare integrierte Spannungsregler einsetzt.


Einstellbare Spannungsregler


Einstellbare Spannungsregler

In Praktikum Festspannungsregler haben wir Schaltungen mit verschiedenen Spannungsreglern kennengelernt. Sie zeichnen sich durch eine einfache Schaltung und hohe Zuverlässigkeit aus.

An dieser Stelle lernen wir einen Spannungsregler kennen, der zu einem der bekanntesten ICs zählt.

Es ist der LM317.

Spannungsregler-317.png
Bild 1: Einfachste Schaltung eines LM317

Die Schaltung des LM317 in Bild 1 unterscheidet sich nicht von der eines Festspannungsreglers. Die Ausgangsspannung ist 1,25V. Sie kann zwischen 1,2V und 1,3V liegen (±4%).

Mit nur zwei zusätzlichen Widerständen kann die Spannung am Ausgang der Schaltung eingestellt werden.

LM317_Grundschaltung.png
Bild 2: Schaltung eines einstellbaren LM317

Die Widerstände R1 und R2 erlauben die Einstellung der Ausgangsspannung eines Spannungsreglers mit dem LM317. Die Ausgangsspannung ist

Uaus = 1,25V * (R1 + R2) / R1
Uaus = 1,25V + 0,00521A * R2
Uaus = 1,25V + 5,21mA * R2
R2   = (Uaus - 1,25 V) / 0,00521A
R2   = (Uaus - 1,25 V) / 5,21mA

Einfacher geht es kaum. Allerdings kann keine Spannung unter 1,2V eingestellt werden.

Die 5mA sind übrigens der Strom, der durch R1 fließt: I1=1,25V/240Ω=5,21mA. Durch R1 fließen diese 5,21mA plus dem Strom aus dem Anschluss Adj des LM317. Dieser Strom ist maximal 50µA und damit 100 mal kleiner als die 5,21mA durch R1. Wir können ihn vernachlässigen.

Die folgende Tabelle listet die Widerstände R1 für einige Ausgangsspannungen.

Uaus R2
3,0V 330Ω
3,3V 390Ω
5,0V 750Ω
6,0V 910Ω
9,0V 1,5kΩ
12,0V 2,0kΩ
15,0V 2,7kΩ
18,0V 3,3kΩ
24,0V 4,3kΩ

Die Ausgangsspannung ist damit auf 10% genau. Genauere Ausgangsspannungen werden durch ein Potentiometer R2 eingestellt. Das Potentiometer muss mindestens 30% größer als R2 aus der Tabelle sein.

Die Eingangsspannung des LM317 muss 3V höher als die Ausgangsspannung sein, aber minimal 5V.

Der LM317 wird in verschiedenen Gehäusen geliefert. Die maximale Leistung Pmax aber auch der maximale Ausgangsstrom Imax hängen vom Gehäuse ab.

Typ Gehäuse Imax Pmax
LM317L T0-92 100mA 0,6W
LM317T TO-220 1500mA 1,4W

Die Angaben über den maximalen Strom betreffen den Strom, den der Hersteller für den Typen garantiert. Meistens ist der gelieferte Strom höher, bis zum doppelten.

Die Angaben über die Leistung sind die maximale Leistung bei 25°C Umgebungstemperatur. Bei der maximal gelieferten Leistung werden die Spannungsregler sehr heiß, 100°C sind kein Problem. Die regeln den Strom bzw. die Ausgangsspannung so weit herunter, dass sie nicht zerstört werden.

Ein LM317T im TO-220-Gehäuse wird meistens auf einen Kühlkörper montiert.

Mit einem gängigen Fingerkühlkörpern kann er mit 10W belastet werden.

Die am LM317 abfallende Leistung Pr hängt vom abgegebenen Strom Iaus und der Differenz zwischen Eingangs- Uein und Ausgangsspannung Uaus ab:

Pr = Iaus * (Uein - Uaus)

Nähere Angaben sind den Daten des LM317 zu entnehmen.