Régulateur de tension LM317 : montages

Régulateur de tension LM317 : montages

Classiques ou astucieux, les montages à bases du régulateur de tension LM317 sont nombreux et aideront à la conception d'alimentations stabilisées, mais aussi de fonctions logiques de comparaison avec un seuil.

Description du régulateur LM317 (de National Semiconductor)

Le LM317 est un régulateur série à 3 pattes capable de fournir 1.5A sur une tension de sortie qui va de 1.25V à 37V. Le LM317 est d'une facilité d'utilisation exceptionnelle et nécessite seulement 2 résistances externes pour fixer sa tension de sortie. De plus, la réjection de l'alimentation ainsi que l'insensibilité aux impacts de charge en font un régulateur avantageux. Le LM317, en boitier standard, se manipule aisément.

Le LM317 est protégé contre les courts-circuits, la surchauffe, même si la patte d'ajustement se trouve accidentellement déconnectée.

Normalement, aucun condensateur n'est nécessaire, à moins que le LM317 soit à plus de 15cm de condensateurs déjà en place. Un condensateur supplémentaire permet d'augmenter encore la réjection de l'alimentation.. Etant donné que le LM317 est "flottant" (pas de connexion directe à la masse), il ne voit que la tension entre son entrée et sa sortie, il peut réguler des alimentations de 100V et plus, dans la mesure où la tension maximale entrée - sortie n'est pas dépassée, c'est-à-dire que la sortie n'est pas court-circuitée.

Le LM317 est ainsi un régulateur ajustable simple, mais aussi programmable ou peut encore être utilisé en source de courant constant. Une coupure électronique peut être réalisée en reliant la patte d'ajustement à la masse, ce qui réduit la tension de sortie à 1.25V. La plupart des charges consomment alors peu de courant.

Pour de plus fort courants, le LM150 (3A) et le LM138 (5A) sont aussi utilisables. Pour des tensions négatives, le LM137 convient.

En résumé, le LM317 offre :

- précision de la tension de sortie : 1%
- courant de sortie : 1.5A minimum (2.2A typiques)
- protection contre les courts-circuits
- limitation en courant indépendante de la température
- réjection de l'alimentation : 80dB

- dissipation totale Ptot (boitier à 25°C) : 25W

Connexions du LM317

En boitier TO220, le LM317 doit se connecter ainsi :

Broches du LM317

Vout : sortie (reliée au boitier)
Vin : entrée
ADJ : patte d'ajustement

Note : ce n'est pas identique au classique 7805 ! Attention, il n'est pas compatible broche à broche.

Le boitier ("tab") est relié à la patte du milieu qui est la sortie : "Tab is output." comme on dit de l'autre côté de la Manche.

Montages du régulateur de tension LM317

Ci dessous, plus de 10 montages à base de LM317 sont présentés.

- Alimentation stabilisée 1.25V à 25V

LM317 en alimentation stabilisée (montage de base)

La tension de sortie vaut : 1.25V x (1 + R2/R1)

Pour un fonctionnement correct, la tension d'entrée doit être supérieure de 3V à la tension de sortie maximale. Si la sortie du LM317 doit pouvoir aller jusqu'à 25V, la tension d'entrée doit être de 28V minimum.

R1 ne doit pas dépasser 240 Ohms pour garantir au moins 5mA de courant de sortie. Si cela n'est pas respecté, la tension de sortie devient plus élevée et n'est plus régulée.

Le LM317 n'est pas intéressant pour des courants de sortie faibles (

- Alimentation stabilisée 5V / 1A avec coupure

LM317 en alimentation stabilisée avec coupure

La tension de sortie vaut 5V si l'entrée TTL n'est reliée à rien ou à la masse. Lorsque l'entrée TTL est à 5V, le transistor court-circuite R2 et la tension de sortie passe à 1.25V. Avec une alimentation de 1.25V, la plupart des circuits consomment très peu et sont ainsi en veille.

- Temporisation sur alimentation stabilisée 15V

LM317 en alimentation avec temporisation

C1 se charge progressivement par R3 et assure via T1 ainsi une montée en tension très progressive à la sortie. La constante de temps vaut R3 x C1. D1 assure une décharge rapide de C1 lorsque la tension d'entrée est coupée.

- Alimentation stabilisée 1.25V à 25V améliorée

LM317 en alimentation stabilisée

L'ajout de C3 fait passer la réjection de l'alimentation de 60dB à 80dB. D1 évite que la patte ADJ du LM317 soit à un potentiel supérieur à la patte de sortie si la sortie est court-circuitée par exemple.

- Alimentation stabilisée 0V à 25V

LM317 en alimentation stabilisée

La tension de sortie vaut : 1.25V x R2/R1

Ici, le LM113 est une diode zener de 1.2V polarisée par R3. En reliant R2 au potentiel de -1.2V, on permet au LM317 de fournir une tension qui "commence" à 0V au lieu de 1.25V.

- Source de courant 1A à LM317

Source de courant à LM317

Le courant de sortie vaut 1.25V/R1. Cette source de courant fonctionne tant que la tension de sortie ne s'approche pas trop de la tension d'entrée (chute de tension Vin-Vout = 2.0V à 1A). Attention aussi à la dissipation thermique du LM317 si la différence Vin-Vout est trop grande.

- Source de courant variable à LM317

Source de courant variable à LM317

Le courant de sortie vaut 1.25V/P1. P1 est un potentiomètre de puissance.

- Alimentation stabilisée limitée en courant

La tension de sortie est défnie par 1.25V x (1 + (R2/R1)). Lorsque la tension aux bornes de R3 atteint 0.6V, le transistor entre en conduction et réduit la tension aux bornes de R2 et donc la tension de sortie.

Le courant de court-circuit est défini par : 0.6V / R3

On choisit R4 = 2.R3 pour que la tension aux bornes de R4 atteigne 1.2V (2x0.6V) et compense la tension entre Vout et ADJ. La tension de sortie tombe ainsi bien à 0V.

- Alimentation double à 2 LM317

Alimentation double à 2 LM317

Le potentiomètre R2 ajuste les 2 tensions de sorties qui sont toujours identiques, sauf en cas de court-circuit. R1 assure la charge minimum de 10mA (valeur recommandée par le constructeur dans ce cas).

- Montage de 2 LM317 en parallèle : alimentation 3A

LM317 en parallèle

R2 ajuste la tension de sortie. R3 et R4 assurent un équilibrage des courant de sortie. La chute de tension à 3A est de 1.5Ax0.22 ohm = 0.33V.

- Chargeur 13.8V pour batterie de voiture

Chargeur de batterie

L'impédance de sortie élevée permet de réduire le courant lorsque la batterie est pleine.

- Chargeur pour piles non rechargeables
 
Pour créer une tension de 1.70V, un régulateur LM317 fait très bien l'affaire.

Chargeur artisanal pour piles non rechargeables !

Détail sur les 2 LM317 de cette réalisation...

Tension de sortie = 1.25V x (1 + R2/R1) = 1.25V x (1 + 75/220) = 1.68V

On peut remplacer R2 (et non R1 !) par un potentiomètre de 100 Ohms. La valeur de R1 est liée au fonctionnement du LM317 et ne doit pas être modifiée.

Pour plus de détails sur le chargeur de piles non rechargeables :

http://www.astuces-pratiques.fr/electronique/recharger-des-piles-alcalines-non-rechargeables

La résistance R se calcule pour limiter le courant de charge à 100mA (une bonne valeur pour commencer):

R = (Tension d'entrée - 3.3V) / 0.1A

La tension 3.3V est la tension approximative sur la patte Vin du LM317. Elle vaut sa tension de sortie (1.68V) additionnée à la tension de déchet (1.6V environ pour 100mA).

Montages avec régulateur TL431

Si vous cherchez d'autres montages d'alimentations stabilisées diverses, le TL431 peut aussi être utilisé :

http://www.astuces-pratiques.fr/electronique/regulateur-et-reference-de-tension-tl431-montages

Conclusion sur le LM317

Le LM317 est facile d'utilisation pour réaliser des alimentations stabilisées en tension et/ou limitées en courant. La consommation de repos de 5mA minimum du LM317 ne le rend pas avantageux pour des montages très faible consommation. En revanche, son courant disponible de 1.5A minimum et ses protections le rendent polyvalent pour bien des applications.