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General

Calculadora de Resistencias LM317

Calcula R2 para el regulador ajustable LM317/LM338 y verifica la tensión de salida real.

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Fórmula

R2=Vout−VrefVref/R1+IadjR_2 = \frac{V_{out}-V_{ref}}{V_{ref}/R_1 + I_{adj}}

Referencia: Texas Instruments LM317 Datasheet (SNVS774)

Vref— Tensión de referencia LM317 (1,25 V) (V)
R1— Salida a resistencia ADJ (Ω)
R2— Resistor ADJ a GND (Ω)
Iadj— Corriente de pin ADJ (A)

Cómo Funciona

La calculadora de resistencias LM317 calcula R1 y R2 para obtener una salida de voltaje ajustable, algo esencial para las fuentes de alimentación de sobremesa, los cargadores de baterías y los prototipos de reguladores de voltaje. Los diseñadores de fuentes de alimentación, los aficionados y los ingenieros de pruebas utilizan el LM317 por su simplicidad y su amplio rango de voltaje (de 1,25 V a 37 V). Según la hoja de datos de Texas Instruments (SLVS044) y el registro JEDEC del LM317, el regulador mantiene una referencia de 1,25 V entre los pines de salida y de ajuste: Vout = 1,25 V × (1 + R2/R1) + Iadj × R2, donde Iadj = 50-100 μA (normalmente 50 μA). El diseño térmico sigue los estándares JEDEC JESD51 para la caracterización térmica de circuitos integrados. La metodología de diseño se detalla en el documento «Fundamentals of Power Electronics» de Erickson & Maksimovic (3ª ed.) El capítulo 6 como ejemplo de análisis de reguladores lineales. El diseño estándar utiliza R1 = 240 Ω (recomendación de TI) y el R2 se calcula para la salida deseada. La regulación de carga es del 0,1% /A; la regulación de la línea es del 0,01% /V. La tensión de caída es de 2 a 3 V, según la corriente de carga, por lo que se requiere un Vin > Vout + 3 V para una regulación adecuada.

Ejemplo Resuelto

Regulador LM317 de diseño para una salida de 5 V de hasta 1 A. Utilizando el estándar R1 = 240 Ω: Vout = 1,25 V × (1 + R2/240). Resuelve para R2:5 V = 1,25 V × (1 + R2/240), R2/240 = 3, R2 = 720 Ω. Selecciona 750 Ω (serie E24): Vout = 1,25 V × (1 + 750/240) = 5,16 V (3,2% de alto). Para obtener una potencia exacta de 5 V, utiliza un conector de ajuste R2 = 720 Ω (serie E96) o 680 Ω + 47 Ω. Disipación de potencia a Vin = 12 V, salida = 1 A: Pd = (12 V - 5 V) × 1 A = 7 W; se necesita un disipador térmico. TO-220 θJa = 50 °C/W; a 7 W, el Tj se eleva 350 °C por encima de la temperatura ambiente sin necesidad de disipador térmico. Añada un disipador térmico con θA < 5 °C/W para mantener el Tj < 125 °C según las directrices térmicas de JEDEC.

Consejos Prácticos

  • ✓Utilice resistencias del 1% para una precisión de salida de ± 1%: la referencia de 1,25 V tiene una tolerancia de ± 4%, lo que aumenta el error de relación de resistencia
  • ✓Agregue diodos de protección 1N4002: cátodo a la entrada para protección contra cortocircuitos de entrada, cátodo a la salida con ánodo para ajustar la protección contra cortocircuitos de salida según la hoja de datos de TI
  • ✓Para limitar la corriente, agregue una resistencia de 0.7 V/i_limit entre la salida y el pin de ajuste; en I_limit = 1 A, use 0.7 Ω (o use el límite de corriente LM317 que se activa a 1.5 A)

Errores Comunes

  • ✗Olvidando el condensador de entrada: el LM317 puede oscilar sin cerámica de 0,1 μF en el pin de entrada; coloque el condensador a menos de 1 cm del regulador según la nota de aplicación de TI SNVA558
  • ✗Ignorando la caída de tensión: el LM317 requiere Vin > Vout + 2-3 V; para una salida de 5 V, la entrada mínima es de 7 a 8 V. Las alternativas al LDO (LM1117) tienen una caída de 1,2 V
  • ✗Omitir el condensador de salida: aunque es estable sin él, el condensador de salida de 10 μF mejora la respuesta transitoria del tiempo de estabilización de 10 ms a 100 μs

Preguntas Frecuentes

De 1,25 V (mínimo, R2 = 0) a 37 V (máximo, limitado por paquete). Rango de voltaje de entrada: de 3 V a 40 V. Diferencial de entrada-salida: mínimo 2-3 V (caída), máximo 40 V. Para voltajes inferiores a 1,25 V, utilice el LM317L (misma función, corriente más baja) o un LDO dedicado de bajo voltaje.
Sí para el LM350 (versión 3A) y el LM338 (versión 5A): la misma referencia y fórmula de 1,25 V. Para el LM1117 (LDO): Vout = Vref × (1 + R2/R1) con Vref = 1,25 V. Para el TL431: Vout = 2,5 V × (1 + R1/R2); observe que la tensión de referencia y la posición de la resistencia son diferentes.
240 Ω proporcionan un equilibrio óptimo: lo suficientemente bajo como para compensar el error de Iadj (término 50 μA × R2), lo suficientemente alto como para minimizar la corriente de reposo (1,25 V/240 Ω = 5,2 mA). Un R1 más bajo mejora la precisión, pero desperdicia energía; un R1 más alto aumenta la sensibilidad a la variación de la Iadj. Rango: aceptable de 120 Ω a 1 kΩ.
Eficiencia = Vout/Vin × (1 - inactivo/carga). Para 12 V a 5 V a 1 A: η = 5/12 × (1 - 0,005) ≈ 41,5%. Para una mayor eficiencia, utilice reguladores de conmutación: el TPS563200 alcanza el 92% con la misma relación de conversión. El LM317 es adecuado para aplicaciones de bajo consumo (menos de 2 W) en las que la simplicidad supera a la eficiencia.

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