LM317電圧レギュレーター計算機
可変直流電源用に、LM317の抵抗値、レギュレーターの電力損失、理想効率を計算します。
LM317レギュレーターを設計
電源電圧、目標出力、負荷電流、設定抵抗を入力してください。
LM317計算機について
LM317は、実験用電源、バッテリー充電器、試作回路、低ノイズのアナログ回路などで使われる三端子可変リニア電圧レギュレーターです。出力端子と調整端子の間を約 1.25 ボルトに維持します。二つの外付け抵抗で出力を設定し、R1は出力と調整端子の間、R2は調整端子とグラウンドの間に接続します。この計算機は目標電圧と選択したR1から、標準的な設計式を用いてR2を求めます。
小さな調整端子電流を無視すると、出力電圧は 1.25 に、一にR2/R1を加えた値を掛けたものです。式を変形すると、R2はR1に、出力電圧を 1.25 で割って一を引いた値を掛けたものになります。R1の 240 オームは従来からの選択肢で、レギュレーターの最小負荷要件を満たすのに役立つ電流を流します。他の値も使用できる場合がありますが、最終設計は実際の製品とメーカーのデータシートに従ってください。
リニアレギュレーターは余分な電圧降下を熱に変えます。おおよその損失は入力電圧と出力電圧の差に負荷電流を掛けた値です。したがって半アンペアで 12 ボルトから 5 ボルトに変換すると、内部に約 3.5 ワットの熱が生じます。小型パッケージには大きな発熱であり、通常は周囲温度、熱抵抗、気流、許容最大接合温度を基に選んだヒートシンクが必要です。表示される理想効率は出力電圧を入力電圧で割った値で、静止電流や抵抗電流により実際の効率は少し下がります。
入力はレギュレーターのドロップアウト電圧分だけ出力を上回る必要があり、通常は電流や条件に応じて約 2 ~ 3 ボルトです。リップルの谷も重要です。非安定化整流電源は平均電圧が十分でも、充電ピーク間で安定化に必要な電圧を下回る場合があります。データシートに従って入出力バイパスコンデンサーを追加し、配線は短くしてください。大容量コンデンサーや外部電圧が素子を逆方向に流れて放電する可能性がある場合は、保護ダイオードを入れます。
計算された抵抗値は正確な目標値であり、市販品にそのまま存在するとは限りません。近い標準値を選ぶか抵抗を組み合わせ、実際の出力を再計算し、抵抗許容差、基準電圧許容差、調整端子電流も考慮してください。入力電圧、出力電流、電力損失、安全動作領域が、使用するLM317品種の定格内であることを確認します。このツールは初期設計を補助しますが、実物の電源を扱う際は必ずメーカー資料と照合し、安全に測定してください。
LM317の設計例
| 設計条件 | 計算結果 | 設計上の注意 |
|---|---|---|
| 入力 12 V、出力 5 V、0.5 A、R1 240 Ω | R2 720 Ω、発熱 3.5 W | 適切なヒートシンクが必要になる可能性があります。 |
| 入力 15 V、出力 9 V、0.25 A、R1 220 Ω | R2 1,364 Ω、発熱 1.5 W | 近い標準抵抗値を使うと出力は少し変わります。 |
| 入力 9 V、出力 3.3 V、0.1 A、R1 240 Ω | R2 393.6 Ω、発熱 0.57 W | 最低入力電圧でドロップアウトを確認してください。 |
| 入力 18 V、出力 12 V、0.75 A、R1 240 Ω | R2 2,064 Ω、発熱 4.5 W | この負荷では熱設計が不可欠です。 |
LM317回路の設計方法
- レギュレーター入力で確保できる最低直流電圧を入力します。
- 必要な安定化出力電圧と最大負荷電流を入力します。
- 一般的なR1の 240 オームを使うか、データシートで認められた値を入力します。
- 「LM317回路を計算」を選択し、R2、電力損失、理想効率を確認します。
- 実際に使う抵抗とヒートシンクを選び、完成した回路を負荷接続状態で確認します。
LM317計算機のよくある質問
R1に 240 オームを使うことが多いのはなぜですか?
240 オームの抵抗は 1.25 V の基準電圧で約 5.2 mA を流します。無駄な電流を抑えつつ、従来型LM317の最小負荷要件を満たすのに役立ちます。
式には調整端子電流が含まれますか?
この計算機は一般的な簡略式を使い、小さな調整電流を無視します。精密設計ではデータシートの最大値と部品の許容差を含めてください。
LM317にはどの程度の入力電圧余裕が必要ですか?
従来型LM317は通常、安定化のため出力より約 2 ~ 3 ボルト高い入力を必要とします。使用する負荷電流と温度で、実際の製品のドロップアウト仕様を確認してください。
どのようなときにヒートシンクが必要ですか?
パッケージの熱抵抗によって接合温度が安全限界を超える場合に必要です。損失電力と総熱抵抗から接合温度上昇を求め、設計余裕を確保してください。
LM317は 1.5 アンペアを連続供給できますか?
適切な条件で最大 1.5 A の定格を持つ品種もあります。供給可能電流は入出力電圧差、冷却、パッケージ、電流制限、安全動作領域に制約されます。