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Convertitore DC/DC con LM317

Siccome non avevo ancora un alimentatore variabile ma solo alcuni di recupero a tensione fissa, ho deciso di costruirne uno, così che, quando mi servono tensioni “strane” non devo assemblare nessun circuito di alimentazione sulla breadboard ma ce l’ho già pronto.
Come ho già scritto nel titolo ho usato il diffusissimo LM317 nella configurazione mostrata nel datasheet, che per comodità riporto il particolare:

lm317

In pratica questo integrato può ricevere in ingresso, senza problemi, tensioni fino a 39 V e attraverso la regolazione fatta sul piedino Adjust generare una tensione in uscita da  un minimo di 1,25 V ad un massimo di 37V.
Nel circuito che ho realizzato ho predisposto anche un’aletta di raffreddamento perchè in alcune occasioni si mette a scaldare, ovvero non tanto quando sta erogando il massimo della corrente, ma scalda  proporzionalmente alla differenza di tensione tra ingresso e uscita, tant’è che raggiunti i 40 V di differenza tra ingresso e uscita si brucia!

Ma veniamo al circuito in questione:

- Il datasheet consiglia di scegliere R1 = 240 Ohm per garantire un’ottima funzionalità  e posizionarla il più vicino possibile ai pin dell’integrato a cui va collegata per ridurre al minimo le cadute di tensione. Il valore commerciale più vicino è 220 Ohm.

-  R2 è a scelta, tra poco vedremo come sceglierla, il datasheet fa un’altra raccomandazione cioè di posizionare il terminale collegato a massa il più vicino possibile alla massa del carico.

- D1 e D2 sono due diodi che servono per proteggere l’integrato quando  si toglie l’alimentazione, perchè i condensatori scaricandosi farebbero circolare correnti nel verso opposto, col rischio di rovinarlo. Io avevo solo gli 1N4007 ed ho usato quelli, cambia solo che sono ultra sovradimensionati.

- C1 in realtà si potrebbe anche omettere se la tensione d’ingresso è ben stabilizzata, ma comunque è utile per disaccoppiare l’ impedenza dell0ingresso dal circuito di alimentazione.

- C2 tra i tre condensatori è quello più necessario, messo tra il pin ADJ e il GND serve per evitare che il ripple (in 2 parole è il residuo della tensione alternata convertita) della tensione in ingresso venga amplificato su quella in uscita.  Ovviamente se come alimentazione si usano delle batterie non c’è il fenomeno del ripple.

- C3 in realtà non sarebbe necessaria perchè l’integrato al suo interno si basa su circuiti a retroazione, quindi è in grado da solo di provvedere a mantenere l’uscita stabile. Il datasheet dice solo che certi valori farebbero oscillare il circuito mentre consiglia 1uF per condensatori al tantalio, altrimenti 25 uF per condensatori elettrolitici. Io ne avevo uno da 50 uF e ho messo quello e funziona comunque bene.

In questa foto potete vedere la realizzazione su breadboard (sulla breadboard c’è un altro convertitore fatto con un L7805, ci interessa quello con LM317, nel rettangolo rosso):

lm317_breadboard

La formula per conoscere la tensione d’uscita è:

VO = VREF (1 + R2/R1) + IADJ*R2

dove VREF = 1.25 V è una tensione fissa che è possibile misurare tra il piedino ADJ e OUT.

Tenendo presente che la corrente IADJ è molto piccola e al massimo può valere 100 uA, se ne deduce che l’effetto sulla tensione d’uscita sarà molto piccolo e molto approssimativamente trascurabile.

Bene, resta solo da scegliere R2, è immediato capire che più sarà elevata e più il massimo guadagno sarà alto, tenete però presente che l’ uscita al massimo potrà erogare Vin- 2V, quindi se la tensione d’ingresso non è molto alta è controproducente avere valori di guadagno molto alti, si traduce nell’avere a disposizione poca corsa del trimmer per regolare l’uscita.
Faccio un esempio che chiarisce tutto:

R1 = 220 Ohm
R2 = 5 kOhm
e applicando: VO = VREF (1 + R2/R1)
si ottiene VO = VREF * 22,7 = 28,4 V ( massimi ottenibili)

per ottenere quindi 28 Vin uscita avrò bisogno di almeno 30V su Vin.

Se per esempio alimentassi lo stesso circuito con Vin = 12 V,  il circuito funzionerebbe lo stesso però potendo erogare come tensione d’uscita al massimo 10 V utilizzerei circa 1/3 della corsa del trimmer per fare la regolazione (analogo a prima) e per gli altri 2/3 della corsa invece erogherei in ogni caso 10 V. Dovrei quindi scegliere un trimmer più piccolo per riuscire a regolare con meno fatica.

Il primo passo della realizzazione del circuito “fisso” su millefori:

dscf1862

E finalmente il convertitore saldato e pronto a funzionare nelle future sperimentazioni:
lm317_convertitore dscf1865

10 commenti so far »

  1. g said,

    Wrote on aprile 20, 2010 @ 23:24

    Ciao, ti giuro che stavo cercando un circuito simile, ma sono capitato qui mentre cercavo altro!!!
    Ho letto tutta la spiegazione e devo dire che l’ho trovata interessante,
    complimenti e grazie!
    Continua così ;-)

  2. cinquetau said,

    Wrote on aprile 24, 2010 @ 16:29

    ciao, grazie per i complimenti, mi fa molto piacere!
    Come vedi per adesso ci sono solo due articoli, ma il mio spirito è quello di pubblicare cose utili e cercare di spiegarle il più possibile. Praticamente è come se pubblicassi gli appunti su quello che scopro di nuovo, è una cosa che torna comunque utile a me ed in più ho il piacere di condividere qualcosa con chi ha i miei stessi interessi!

    Colgo l’occasione per dire a tutti coloro che capitano qui che a me fa piacere ricevere feedback e che anche se il campo email, per postare un commento è obbligatorio, non è necessario aggiungere la propria email, basta fare come ha fatto “g”, metterne una del tipo: [email protected]

  3. Giuliano said,

    Wrote on giugno 23, 2010 @ 16:10

    Ciao, ho provato a utilizzare il tuo circuito per ricavare 5V 1A da una batteria 25V 7A con un lm317T.
    Scaldava parecchio così ne ho messi due in cascata passando da 25V a 15V e da 15V a 5V ma scalda lo stesso e vanno in protezione. Idee su come possa fare?

    Ti ringrazio in anticipo
    Ciao
    Giuliano

  4. cinquetau said,

    Wrote on giugno 25, 2010 @ 22:42

    Ciao, in teoria per quel che so dirti e in base alle informazioni che ho, dovrebbe funzionare bene, io il circuito che vedi montato nelle foto lo uso abitualmente con un alimentatore 24V 2A, porbabilmente non sono arrivato a mettere un carico che assorbisse la massima corrente che può erogare ma comunque non scalda più di tanto.
    Invece si mette a scaldare in modo inverosimile se qualche collegamento è fatto male e l’integrato finisce in corto…riprova a controllare i collegamenti, magari sono quelli!

    Ciao
    F

  5. Giuliano said,

    Wrote on giugno 29, 2010 @ 11:31

    I collegamenti li ho rifatti e controllati 1000 volte.. ho anche provato con un alimentatore da 10V 3,5 A ma scalda dopo pochissimo! Ho anche controllato l’assorbimento di corrente con il tester, non supera i 150mA!

    Il bello è che anche a vuoto non scalda quindi escludo un errore di collegamento, autoscillazioni & co.

    L’integrato è un LM317T da 1,5 A massimi.. decisamente sovradimensionato per quello che chiede il carico! Boh!

    Proverò il circuito da 4A proposto sul datasheet, magari risolvo i problemi!

    Ti ringrazio per la risposta, poi ti dirò l’esito della prova!

    Ciao
    Giuliano

  6. good to overtrain said,

    Wrote on novembre 23, 2011 @ 17:24

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  7. Federico said,

    Wrote on gennaio 26, 2012 @ 23:58

    Ho trovato il sito interessante!!Complimenti!!!
    Una sola domanda:
    Quanta corrente è in grado di dare al carico??
    Ciao Fred

  8. cinquetau said,

    Wrote on febbraio 25, 2012 @ 17:09

    il datasheet dice che l’integrato può fornire fino a 1.5 A. Per usarlo nelle condizioni più estreme, tipo ricavare 5V partendo da 24V o fargli fornire tutta la corrente che può dare significa farlo scaldare da abbastanza fino a troppo. nel range da abbastanza a troppo devi prevedere l’adeguata aletta di raffreddamento, oltre il troppo neanche l’aletta può farci niente. Fortuna che c’è l’auto-protezione al surriscaldamento.

    Non ho usato numeri perchè non mi sono mai preoccupato troppo della dissipazione del calore, l’aletta che ho montato è stata scelta quasi a caso.

  9. Anonimo said,

    Wrote on maggio 28, 2013 @ 19:42

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  10. Anonimo said,

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