Spannungsregler variabel mit LM317

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Spannungsregler variabel mit LM317

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Heute bauen wir uns einen regelbaren Spannungsregler und verwenden hierzu einen LM317-Baustein.

Im Gegensatz zu den meisten Reglern gibt es beim LM317 praktisch keine maximale Eingangsspannung, so lange die Differenz von Ein- zu Ausgangsspannung nicht höher als 40V ist.
Das Ganze funktioniert, da der LM317 keinen direkten Massebezug hat, nur den über den Widerstand zur Einstellung der Ausgangsspannung.

Diese 40 Volt dürfen aber zu keiner Zeit überschritten werden. Gerade beim Einschalten, oder im Kurzschlussfall kann das ruckzuck passieren.
Um dies zu verhindern, könnte man mit einem Transistor, einer 35V-Z-Diode und einem Widerstand einen diskreten Längsregler vorschalten.

Schauen wir uns den Schaltplan an:

Wir haben D1 als Freilaufdiode und zur Stabilisierung der Ein- und Ausgangspannung haben wir die Elektrolyt-Kondensatoren C2 und C3, so wie den Keramikkondensator C1.
Dann haben wir noch R1 und R2, mit denen wir die Ausgangsspannung festlegen, bzw. regeln können.

Mit einem 220 Ω Widerstand (R1) und einem 5 KΩ Potentiometer (R2) erreichen wir einen Ausgang von maximal rund 30 Volt bei einem Ratio von 22,72:1.
Somit können wir beispielsweise bei 9 Volt Eingangsspannung recht präzise Werte im Bereich zwischen 8 Volt – 1,25 Volt einstellen.

Wie berechnen wir das?

Ratio:
R2/R1 = Ratio
5000 Ω (R2) / 220 Ω (R1) = ~22,72

Ausgangsspannnung:
Vout = 1,25V * (1 + R2/R1)
Vout = 1,25V * (1 + 5000Ω/220Ω) = 29,65V

Würden wir einen 10 KΩ-Potentiometer verwenden, hätten wir ein Ratio von 45,45 und eine Ausgangsspannung von 58 Volt. 18 Volt über der maximalen Differenz von 40 Volt.
Ohne entsprechende Schutzmaßnahmen reicht ein falsches Drehen des Potentiometers auf das Maximum um den LM317 zu grillen.

Bei höheren Spannungen auch darauf achten, dass die Kondensatoren ausreichend Spannungsfest sind. Ich habe hier welche mit 35V verwendet.

Achtet ebenfalls darauf, dass die Beine des LM317 anders belegt sind, als bei den meisten Spannungsreglern. Von Vorne betrachtet ist Links ADJ(ust), in der Mitte VOUT und Rechts VIN.

So, abschließend noch die Schaltung auf einem Breadboard zum nachbauen:

Teileliste:

  • D1 = 1N4004 (oder jede andere 1N400x)
  • C1, C3 = 100 uF
  • C2 = 100 nF
  • R1 = 220 Ω
  • R2 = 5KΩ – (Trimm-)Potentiometer
  • U2 = LM317

LM317 Regelbar

Hier ist noch ein Foto, allerdings habe ich die Schaltung hier auf einem Mini-Breadboard aufgebaut:

LM317 Regelbar


6 Comments

Thomas Tasler

4. November 2020 at 11:49 am

Der LM 317 besitzt laut Datenblatt eine max. Eingangsspannung von 40 V – Punkt ! Soviel dazu, und zweitens funktioniert zwar eure angegebene Schaltung, weil sie nicht so kompliziert ist, aber …. die Zeichnung per Fritzing ist der blanke Unsinn und voller Fehler !

    Ronin

    7. November 2020 at 6:12 pm

    Was ist an “The floating-mode operation of adjustable three-terminal regulators such as the LM117 family make them ideal for high voltage operation. The regulator has no ground pin;
    instead, all the quiescent current (about 5 mA) flows to the output terminal. Since the regulator sees only the input-output differential, its voltage rating — 40V for the standard LM117 series and 60V for the high voltage LM117HV series — will not be exceeded for outputs of hundreds of volts. However, the IC may break down when the output is shorted unless special design approaches are
    used to protect against it. Figure 1 shows how it’s done. Zener diode D1 ensures that the LM317H sees only a 5V input-output differential over the[…]”

    nicht zu verstehen?

    Übersetzung 1:1 mit Google-Translate extra für Dich: “Der Floating-Mode-Betrieb von einstellbaren Reglern mit drei Anschlüssen wie der LM117-Familie macht sie ideal für den Hochspannungsbetrieb. Der Regler hat keinen Erdungsstift. Stattdessen fließt der gesamte Ruhestrom (ca. 5 mA) zum Ausgangsanschluss. Da der Regler nur das Eingangs- / Ausgangsdifferential sieht, wird seine Nennspannung – 40 V für die Standard-LM117-Serie und 60 V für die Hochspannungs-LM117HV-Serie – für Ausgänge von Hunderten von Volt nicht überschritten. Der IC kann jedoch ausfallen, wenn der Ausgang kurzgeschlossen wird, es sei denn, es gibt spezielle Entwurfsansätze verwendet, um dagegen zu schützen. Abbildung 1 zeigt, wie es gemacht wird. Die Zenerdiode D1 stellt sicher, dass der LM317H nur ein 5-V-Eingangs- / Ausgangsdifferential über dem sieht”

    LM317-High Voltage

    Angaben von Texas Instruments Punkt! Soviel dazu. Quelle: TI-LM317 High Voltage

    Ich diskutiere das Thema ab jetzt auch nicht mehr. Nachdem ich nun für alle Faulen das Dokument von TI in Teilen in Wort und Bild hier gepostet habe, wendet Euch an TI und diskutiert das mit denen, wenn Ihr immer noch der Meinung seid, dass sich die 40V auf Max. Eingangsspannung und nicht die Differenzspannung zwischen In- und Output bezieht.

    Was die Fritzing-Zeichnung angeht, gebe ich Dir aber Recht. Habe ich korrigiert.

PS

26. Juni 2020 at 6:40 pm

Hallo,
mit nichten hatte ich vor einen Eintrag zu hinterlassen! Es ist auch nicht böse gemeint.
Aber Ihre Projekte sind einfach voller Fehler, Halbwissen, sehr oberflächlich und teilweise ziellos.
Beschäftigen Sie sich doch erstmal mit dem Bauteil, dem Datasheet –> lesen… verstehen. Ihr Hintergrund ist sicher kein Elektroniker und ein Review der Projekte sollte immer drin sein!
Ihre Info habe ich auch an anderer Stelle gelesen! Aber Zitat.” Im Gegensatz zu den meisten Reglern gibt es beim LM317 praktisch keine maximale Eingangsspannung” wie bitte.. delta U: 40V, absoluter Blödsinn!!!
Frage: Welche Bastler wollen Sie ansprechen? den Fachmann oder den der gar nicht weis was er macht und einfach bestenfalls einen Trafo hat mit einer Ausgangsspannung bzw. Eingangsspannung (..ist ja “praktisch egal” wie hoch die Spannung ist..) und dann stehen andere Fragen an.
Andere Projekte gleiche Fehler……

Sorry, aber ist die Wahrheit, –> empfehle überarbeiten und Kommentar löschen

PS

    Ronin

    29. Juni 2020 at 1:37 pm

    Hallo,

    nein, natürlich löschen wir keine Kommentare, so lange sie sachlich bleiben und nicht beleidigend sind. Über alles lässt sich diskutieren.

    Wenn wir Sie nicht ansprechen können, dann ist das leider so, aber nach dem Feedback, so wie den Besucherzahlen zu urteilen, finden sich eine ganze Menge Menschen,
    die das anders als Sie sehen und das ist auch gut so. Das Internet und dessen Inhalte soll ja für Alle (Interessen und Wissenslevel) da sein.

    Und wenn andere/weiterführende Fragen zu einem Beitrag anstehen…. Wir sind kein lineares Fernsehen. Jedem steht es frei via eMail oder als Kommentar zu fragen,
    wenn ihm was nicht verständlich genug war.

    Wir machen auch keine heilige Kuh aus einem einzigen Thema. Es geht darum, das Wichtigste für den Bastler, der nicht Elektroniker ist und es auch nicht sein
    will, zu erfahren. Andere Leute können sich natürlich gerne in einem bekannten Forum, dessen Namen ich jetzt hier nicht nenne, von Fachleuten anpöbeln zu lassen, nur
    weil sie es wagten “einfache” Fragen zu stellen.
    (Und das niemand Fehlerfrei ist … Ja, kommt vor. Passiert uns sicher auch und würde in entsprechenden Fall dann natürlich auch angepasst/korrigiert werden.)

    Zu “absoluter Blödsinn”: Vielleicht hilft ja nicht nur mir ein Blick ins Datenblatt. Der LM317 ist ein Längsregler ohne eine echte GND-Verbindung. Ohne jetzt
    auf die gesamte Vorgehensweise einzugehen (wen es interessiert findet bei Google unter “LM317 floating ground” genügend Sites, die sich mit dem von mir
    angesprochenen Thema >40V DC beschäftigen und es ausführlich erklären wie das funktioniert. (Dennoch rate ich natürlich obligatorisch davon ab, denn das wäre
    nicht ganz ungefährlich/lebensgefährlich.)
    Für uns war das kein Hauptbestanteil des Artikels, sondern nur eine Randnotiz, dass es geht.

    Das Current Limit sind auch keine 40V, sondern das Limit als Differenz zwischen Ein- und Ausgangsspannung. (VIN − VOUT) = 40V.
    Ein spezielles PDF mit Schaltplan gibt es auch direkt von und auf Texas Instruments zum Thema LMx17 HighVoltage Regulator [hier]

Ps

25. Juni 2020 at 4:03 pm

Hallo lösche oder über arbeite deinen Beitrag! Lebensgefahr .Du schreibst Unsinn!

    Ronin

    26. Juni 2020 at 11:46 am

    Hallo lässt Du uns an Deiner Weisheit teilhaben, oder wolltest Du nur auch mal sagen?

    Was ist Deiner Meinung nach Lebensgefährlich? Gehts auch ne Spur nicht ganz so dramatisch?
    (Zur allgemeinen Info: Ab 60V DC wird es Lebensgefährlich für Kinder, 120V DC bei Erwachsenen.)

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