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


Wir lernen, wie einstellbare integrierte Spannungsregler verwendet werden.


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Einstellbare Spannungsregler

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

Hier lernen wir einen Spannungsregler kennen, der zu den bekanntesten ICs gehört.

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%).

Die Spannung einstellen

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

Einfacher geht es kaum. Allerdings kann keine Spannung unter 1,25V 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 vom Anschluss Adj des LM317. Dieser Strom ist maximal 50µA und damit 100-mal kleiner als die 5,21mA durch R1. Wir können ihn vernachlässigen.

Attention work

Die Ausgangsspannung des LM317 wird durch den Widerstand R2 eingestellt.

Der Widerstand R2 kann mit dem Tool LM317 berechnet werden.

In der folgenden Tabelle sind die Widerstände R1 für einige Ausgangsspannungen aufgeführt.

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 dabei auf 10% genau. Genauere Ausgangsspannungen werden mit einem Potentiometer anstelle von R2 eingestellt. Das Potentiometer muss mindestens 30% größer sein als R2 in der Tabelle.

Die Eingangsspannung des LM317 muss 3V höher als die Ausgangsspannung sein, mindestens jedoch 5V.

Der LM317 ist in verschiedenen Gehäusen lieferbar. Die maximale Leistung Pmax, und der maximale Ausgangsstrom Imax hängen vom Gehäuse ab.

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

Die Angaben über den maximalen Strom beziehen sich auf den Strom, den der Hersteller für den Typ garantiert. In den meisten Fällen ist der gelieferte Strom höher, bis zu doppelt so hoch.

Die Leistungsangaben beziehen sich auf die maximale Leistung bei 25°C Umgebungstemperatur. Bei der maximal abgegebenen Leistung werden die Spannungsregler sehr heiß, 100°C sind kein Problem. Die LM317 regeln den Ausgangsstrom bzw. die Ausgangsspannung so weit herunter, dass sie nicht zerstört werden.

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

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

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

Pr = Iaus * ( Uein - Uaus )

Weitere Informationen sind den Daten des LM317 zu entnehmen.

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LM317 und Praktika

Ein Spannungsregler mit dem LM317 ist nicht als Labor-Netzgerät für unsere Praktika geeignet.

  • Der LM317 hat zwar eine Strombegrenzung,
  • sie ist aber sehr grob und ungenau.
  • Für uns ist ein einfaches Labornetzgerät besser geeignet, z.B. das QJ1502C.