LM317-Spannungsregler-Rechner

Der LM317 ist ein einstellbarer linearer Spannungsregler mit drei Anschlüssen, der häufig in Labornetzteilen, Akkuladegeräten, Prototypen und rauscharmen Analogschaltungen eingesetzt wird. Er hält zwischen Ausgang und Einstellanschluss etwa 1.25 Volt. Zwei externe Widerstände legen die Ausgangsspannung fest: R1 verbindet Ausgang und Einstellanschluss, R2 verbindet Einstellanschluss und Masse. Dieser Rechner löst die übliche Auslegungsgleichung nach R2 auf, nachdem Zielspannung und R1 eingegeben wurden. Vernachlässigt man den kleinen Strom des Einstellanschlusses, ist die Ausgangsspannung gleich 1.25 multipliziert mit eins plus R2 geteilt durch R1. Umgestellt ist R2 gleich R1 multipliziert mit dem Ausdruck aus Ausgangsspannung geteilt durch 1.25 minus eins. Ein R1 von 240 Ohm ist eine klassische Wahl, weil er ausreichend Strom zieht, um zur Mindestlast des Reglers beizutragen. Andere Werte können geeignet sein; maßgeblich für die endgültige Auslegung ist jedoch das Datenblatt des konkreten Bauteils und Herstellers. Ein Linearregler wandelt die überschüssige Spannung in Wärme um. Seine ungefähre Verlustleistung ist Eingangsspannung minus Ausgangsspannung, multipliziert mit dem Laststrom. Die Umwandlung von 12 Volt auf 5 Volt bei einem halben Ampere erzeugt daher etwa 3.5 Watt im Regler. Das ist für ein kleines Gehäuse erheblich und erfordert meist einen Kühlkörper, der anhand von Umgebungstemperatur, Wärmewiderstand, Luftstrom und maximal zulässiger Sperrschichttemperatur ausgewählt wird. Der angezeigte ideale Wirkungsgrad ist Ausgangsspannung geteilt durch Eingangsspannung; Ruhe- und Widerstandsströme senken den realen Wert etwas. Die Eingangsspannung muss mindestens um die Dropout-Spannung über dem gewünschten Ausgang liegen, üblicherweise etwa 2 bis 3 Volt je nach Strom und Betriebsbedingungen. Auch die Täler der Restwelligkeit sind wichtig: Eine ungeregelte Gleichrichterversorgung kann im Mittel hoch genug sein und zwischen den Ladespitzen dennoch den Regelbereich unterschreiten. Ergänzen Sie Ein- und Ausgangs-Abblockkondensatoren gemäß Datenblatt, halten Sie Leitungen kurz und verwenden Sie Schutzdioden, wenn große Kondensatoren oder externe Spannungen rückwärts durch das Bauteil entladen werden könnten. Der berechnete Widerstand ist ein exakter Zielwert und nicht unbedingt als Bauteil erhältlich. Wählen Sie den nächsten Normwert oder kombinieren Sie Widerstände und berechnen Sie dann die tatsächliche Ausgangsspannung neu. Berücksichtigen Sie Widerstands- und Referenztoleranzen sowie den Einstellstrom. Stellen Sie sicher, dass Eingangsspannung, Ausgangsstrom, Verlustleistung und sicherer Arbeitsbereich innerhalb der Grenzwerte der konkreten LM317-Variante bleiben. Das Werkzeug unterstützt die Vorentwicklung; praktische Arbeiten an Netzteilen müssen stets mit Herstellerunterlagen abgeglichen und sicher messtechnisch geprüft werden.