LM317

[petka]

Здравствуйте! Подскажите как работает схема с мягким стартом на lm317 и как ее рассчитать? Заранее спасибо!

 

[groks]

При пуске транзистор открывается на время зарядки С1, шунтируя R2. При выходе на режим, напряжение будет определяться делителем R1-R2.

 

[petka]

спасибо! А по каким формулам рассчитать параметры транзистора, конденсатора С1 и резистора R3 подскажите пожалуйста

 

[Helix]

Транзистор не по формулам считать надо. Его нужно подобрать по следующим параметрам: максимально допустимый ток коллектора - в данной схеме определяется сопротивлением R1; максимальное обратное напряжение коллектор-эмиттер - определяется величиной напряжения на выходе стабилизатора, кторое будет уже на режиме, после старта; максимальное обратное напряжение база-коллектор - определяется величиной напряжение на конденсаторе С1 в конце его зарядки (он зарядится до напряжения в точке R1-R2-R3).
Конденсатор С1 заряжается через резисторы R1 и R3 (в начале старта), поэтому приближённо постоянная времени цепи R1-R2-C1 выглядит: (R1+R2)*C1. Сопротивление в омах, ёмкость в фарадах. Но расчёт приближённый, так как транзистор начнёт закрываться при U базы около 0,7В, и закроется практически полностью при U базы около 2,5В. Старт будет закончен. А конденсатор будет продолжать заряжаться до напряжения в точке R1-R2-R3. Короче, R3 подбирать опытным путём надо будет.

 

[petka]

спасибо! а как подобрать диод и зачем он нужен в схеме?

 

[groks]

как подобрать диод

Никак. Совершенно любой.

зачем он нужен в схеме?

Без него транзистор убьёт обратным напряжением.
Если входное напряжение не очень большое, то транзистор тоже любой. Остальное проще подобрать на месте, чем пытаться что-то вычислить.

 

[pryanic]

Гуглите постоянная времени RC цепи

 

[Николай_С]

Короче, R3 подбирать опытным путём надо будет.

Вот так ничего себе резюме по расчету!
Не, такой расчет нам не нужен! Математика - наука точная.

Немного уточню методу:
Расчет должен быть сделан для начального и конечного состояния схемы. Схему можно упростить и сделать её более наглядной. Убираем "лишнее": диод нужен только для разрядки конденсатора когда питание отключено - убираем, транзистор включен эмиттерным повторителем и его сопротивление эмиттер-база по сравнению с R3 на столько велико, что его можно не учитывать - убираем, но забывать совсем о наличии транзистора нельзя.
Получаем:

1. В начальный момент времени при включении питания, напряжение на конденсаторе С1 равно 0, транзистор Т1 открыт полностью и напряжение U на его эмиттере равно напряжению насыщения U нас.э.б. = 0,6 В (для кремния). Конденсатор С1 через резистор R3 начинает заряжаться именно с него.
Напряжение на выходе стабилизатора Uout, складывающееся из Uref = 1.25 и U нас.э.б. = 0,6 В, будет равно 1,85 В.

2. В конце переходного процесса, напряжение U станет равным Uout * R2 / (R1 + R2) = 13,5 * 2700 / (2700 + 240) = 12,4 В
Что примерно равняется Uout - Uref = 12,3 В. Небольшая ошибка в расчетах вызвана отбрасыванием тока управления Adjustment current pin (Aadj).

Где Uout = Uref * (1 + R2 / R1) + R2 * Aadj (формула взята из даташита), R1 = 240 Ом, R2 = 2.7 кОм. Последним слагаемым можно пренебречь ввиду его малого значения, в результате получим Uref * (1 + R2 / R1) = 1.25 * (1 + 2700 / 240) = 13.5 В

Ну вот, все исходные данные готовы для расчета. Чтобы не мучиться, воспользуемся готовым калькулятором.
Подставляем все значения, жмем кнопку "Рассчитать" и вуаля... Для конденсатора С1 - 25 мкФ и резистора R3 - 50 кОм (схема из даташита) получаем 3 с.

 

[petka]

большое спасибо за ответы!

 

[Николай_С]

Упс!
Нашел небольшую ошибочку в своих расчетах: калькулятор, использованный на последнем этапе нам не подходит. Он предназначен для расчета времени заряда конденсатора в цепи с постоянной ЭДС, а в нашей схеме применета схема заряда конденсатора от источника постоянного тока (генератора тока). Он образован транзистором Т1 и резистором R3. Помним о том, что резистор R3 включен в цепь эмиттер-база транзистора Т1 и напряжение на нем будет равно 0,6 В пока транзистор находится в линейном режиме работы. Т.о. ток заряда конденсатора на время переходного процесса всегда будет постоянным и равен 0,6 / 50000 =
12 мкА. Тут нужно отметить, что коэффициент усиления транзистора д.б. достаточно большим, чтобы ток базы не оказывал значительного влияния на ток заряда. В противном случае его придется учитывать в расчетах, что приведет к их усложению.
Теперь вспомним формулу заряда конденсатора постоянным током.
I = C * dU / dt , где dU - изменение напряжения на конденсаторе за интервал времени dt.
Отсюда время заряда конденсатора равно dt = C * dU / I = 25 * 10^-6 * (12,4 - 0,6) / (12 * 10^-6) = 24 с.
Тут надо отметить, что в знаменателе расчетной формулы находится константа, а формула линейная. По этой причине напряжение U будет линейно зависеть от времени заряда конденсатора, а Uout линейно коррелирует с U находится впределах от 1,85 В до 13,5 В.

 

[Николай_С]

И еще одно уточноние: ток базы транзистора Т1 нельзя не учитывать в расчетах.
В справочнике на 2N2907 указан средний коэффициент усиления 200. При токе коллектора 2,5 мА, ток базы будет 26 мкА, что сравнимо с током через R3 и суммируется с ним.
В результате время переходного процесса сокращается до 7,7 с.

 

[petka]

чему будет равен ток коллектора транзистора

 

[petka]

и чему будет равно напряжение к-э

 

[Николай_С]

Ток коллектора Т1 определяется током через резистор R1. Остальные токи настолько малы, что ими можно пренебречь.
Расчет такой: напряжение на резисторе R1 постоянное и равно Uref, отсюда ток Ir1 = Uref / R1 = 1,25 / 240 = 5,2 мА. (в предыдущем моём посте опечатка)
Т.к. Uref и R1 со временем не изменяются, то ток в цепи на время переходного процесса постоянный.
Для транзистора коэффициент усиления h21 = dIк / dIб, где dIк и dIб - изменение токов коллектора и базы. Но в случае генератора тока они не меняются, поэтому берутся их абсолютные значения.
Получаем Iб = Iк / h21 = 5,2 * 10^-3 / 200 = 26 мкА.

 

[petka]

а почему ток коллектора задает R1 ведь коллектор подключен к R 2. И как определить напряжение коллектор-эмитер

 

[Николай_С]

Смотрим упрощенную схему и расчет в моем первом посте:
Ток в узле складывается из Ir1, Ir2, Ir3, Iadj, Iэ (на схеме он не обозначен, но мы о нем не забываем).
Попробуйте самостоятельно расчитать каждый из этих токов в начальный момент (к примеру) и определить их направление.
Подскажу, что делается это по закону (правилу) Кирхгофа.

Что касается напряжения коллектор-эмиттер (U), то читайте внимательно мой первый пост:

1. В начальный момент времени при включении питания, напряжение на конденсаторе С1 равно 0, транзистор Т1 открыт полностью и напряжение U на его эмиттере равно напряжению насыщения U нас.э.б. = 0,6 В (для кремния).
2. В конце переходного процесса, напряжение U станет равным Uout * R2 / (R1 + R2) = 13,5 * 2700 /(2700 + 240) = 12,4 В

 

[petka]

спасибо большое за ответы!

 

[petka]

Извините еще один вопрос! Как рассчитать Uобр диода и I диода

 

[Николай_С]

С диодом всё гораздо проще.
Т.к. он предназначен для разрядки конденсатора С1, то значение напряжения можно брать из моего расчета. Ток и время разряда в данном случае будет определяться сопротивлением нагрузки.
С расчетом справитесь самостоятельно?

 

[petka]

да. большое спасибо