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Regulador de voltaje LM317 (optimización)

Postea aqui los temas generales relacionados con la electronica

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JavierDG
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Regulador de voltaje LM317 (optimización)

Mensaje por JavierDG » Lun Jul 07, 2014 10:14 pm

Saludos a todos, este es mi primer mensaje en este foro, a ver que tal va. Estoy trabajando en un proyecto para el cual necesito un regulador de voltaje y para ello he tirado del ya clásico LM317. Lo he terminado y me funciona perfectamente, pero creo que se podría mejorar. También es posible que esté haciendo algo mal, por que no soy un gran experto, en ese caso agradecería cualquier tipo de recomendación o mejora. Yo soy de la opinión de que "menos es más", pero en electrónica la optimización no suele ser capricho, si no ahorrarte mas de un disgusto en muchos casos con subidas de tensión o calentamientos. Lo digo por que he leído algo sobre añadir diodos a los reguladores de voltaje para evitar desastres con subidas de tensión. Le meto de "input" 12V y con el potenciómetro lo puedo regular con un "output" a cantidades inferiores, pero para lo que yo lo necesito lo tengo regulado a 8V

Os pongo el esquema (Eagle) de lo que he hecho y una foto de como queda:
regulador_de_voltaje_LM317_1.png
regulador_de_voltaje_LM317_2.png
regulador_de_voltaje_LM317_3.JPG
Lo dicho, agradecería si me sacáis algún defecto (que los habrá seguro) y que añadiríais para mejorarlo.


Un saludo y gracias de antemano.



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JMN
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Re: Regulador de voltaje LM317 (optimización)

Mensaje por JMN » Mar Jul 08, 2014 2:32 am

El lm317 creo recordar que aguanta bastante diferencia de tensión entre la entrada y la salida, por lo que proteger de subidas no sé si es necesario.

Los condensadores siempre hay que ponerlos lo más cerca posible de los pines del integrado, el de 1 uF lo puedes poner más cerca del pin del regulador, aunque poca o ninguna diferencia vas a notar (pero por decir algo).

La principal cosa a mencionar es el plano de cobre que has hecho, que no lo has conectado a nada (o no lo veo conctado). Por lo general es buena idea conectar ese plano de cobre a tierra ya que el camino que toman las corrientes por el pcb va a ser más adecuado.

En baja frecuencia conectando ese plano a tierra consigues que la resistencia de la pista sea mucho menor, la corriente va a volver por el camino de menor resistencia, por lo que si haces que toda la tierra sea un plano grande pues vas a minimizar la resistencia de esa pista. Es un cambio mínimo que en este caso en la práctica puede que ni vayas a apreciar pero que sirva como regla general para tirar un solo plano de cobre en un pcb.

Según aumenta la frecuencia de una señal el camino de retorno de la corriente es el de menor inductancia, que se suele corresponder con la zona del plano de masa que queda justo debajo/al lado de la pista que lleva la señal, también minimizas el área del camino de la señal.

Te dejo un enlace: http://www.maximintegrated.com/en/app-n ... vp/id/5450" onclick="window.open(this.href);return false; donde comenta lo anterior.

Resumiendo: lo principal, si pones un plano de cobre en el circuito que cubra las zonas del pcb que no usas pues unelo a tierra, que probablemente quite ruido (cuando tienes partes analógicas y digitales hay que tener cuidado por donde trazas las cosas) y funcione mejor. Aunque lo de diseñar pcbs es un tema complejo que cuesta dominar, por lo que la mayoría simplemente nos limitamos a intentar hacer todas las conexiones y esperar que funcione x_x

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Re: Regulador de voltaje LM317 (optimización)

Mensaje por Ranganok » Mar Jul 08, 2014 7:43 am

JMN ya te ha dicho lo del plano y los condensadores, que es lo más importante así que queda poco por explicar, sin embargo yo pondría un par de componentes más:

- Un diodo para prevenir la inversión de polaridad a la entrada, además el conjunto diodo serie + condensador paralelo es un filtro no lineal (detector de picos) que te reducirá ruidos en la alimentación.
- Si el condensador de salida es electrolítico un condensador cerámico de 10nF para los ruidos de alta frecuencia.

También cambiaría el potenciómetro por uno multivuelta, pero eso sólo es para dar más precisión en el ajuste.

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Re: Regulador de voltaje LM317 (optimización)

Mensaje por JMN » Mar Jul 08, 2014 12:00 pm

Lo de la protección de polaridad que dice Ranganok también es importante y puede ser algo que debas añadir, ya que ese regulador creo que no lleva protección contra polaridad inversa, en este enlace: http://provideyourown.com/2012/reverse- ... -circuits/" onclick="window.open(this.href);return false; explica alguna de las formas comunes de añadir protección contra polaridad inversa a tus circuitos.

Lo dicho de los condensadores, los de desacoplo siempre lo más cerca de los pines del integrado y los de bulk pues donde se pueda. Si hay alguna fuente de calor en el circuito puede ser recomendable alejar los electrolíticos grandes (condensadores de bulk) de esa fuente de calor, ya que cuanto mayor sea la temperatura para estos condensadores más corta va a ser su vida.

Digo lo anterior porque ahí tendrás que poner un disipador en el regulador, esto es algo también muy importante a tener en cuenta, la potencia que va a disipar el componente. En este caso tienes una entrada de 12 V y una salida de 8V, por lo que si quiere llegar a la corriente de 1.5 Amperios pues van a ser 6W y el regulador se va a poner calentito, tienes que asegurate de no superar nunca la temperatura máxima del funcionamiento interno del integrado, ya que el regulador se apagará si lleva protección y si no la lleva se va a acabar quemando. Un enlace que habla del tema: http://webdelcire.com/wordpress/archives/1426" onclick="window.open(this.href);return false;

Saludos.

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Re: Regulador de voltaje LM317 (optimización)

Mensaje por JavierDG » Mar Jul 08, 2014 12:04 pm

Muchas gracias por responder tan rápido a los dos, ya sabía yo que se puede mejorar, y es que no hay como preguntar al que sabe!

He añadido al diseño la toma de tierra para la parte no utilizada del cobre de la PCB, y he "ordenado" los componentes de modo que los condensadores quedan mas cerca de los pines del LM317, y ya de paso una estética un poco mas bonita. No se si lo habré hecho bien, ¿quedaría algo así?
regulador_de_voltaje_LM317_2_02.png
Por otro lado, Ranganok, ¿podrías hacerme un pequeño dibujo (sobre el mío si quieres), si no es mucha molestia, explicando cómo pondrías el diodo y el condensador cerámico?
Tengo en casa dos tipos de diodos, el 1N4003 y el 1N4007, ¿que diferencia hay y cual usarías?

Lo del potenciómetro, he probado uno multivuelta como dices, pero al final he tirado de este para las pruebas, por no andar girándolo con un destornillador, pero terminaré poniendo el multivuleta seguro, además ocupa menos.

A ver si esta tarde tengo tiempo y os pongo en la parte de "Proyectos" mi proyecto, para el cual usaré este regulador de voltaje :) a ver que os parece.


Un saludo.

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Re: Regulador de voltaje LM317 (optimización)

Mensaje por JMN » Mar Jul 08, 2014 12:16 pm

Conectar a tierra no significa conectar una toma de tierra, si no unir el plano de cobre al punto que todos los voltajes del pcb usan como referencia. En este caso sería conectar el plano de cobre a la entrada negativa de la salida y de la entrada.

Para ello usas el botón "name" de Eagle, con el botón info mirar como se llama el cable, la pista, que va desde el terminal negativo de la entrada al de la salida. Y con el botón name das ese mismo nombre al polígono de cobre que has hecho.

http://webdelcire.com/wordpress/wp-cont ... planes.pdf" onclick="window.open(this.href);return false;

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Re: Regulador de voltaje LM317 (optimización)

Mensaje por Heli » Mar Jul 08, 2014 1:01 pm

Yo aprovecharía parte del cobre sin usar que hay bajo el LM317 (aislándolo del plano de masa) para usarlo como disipador adicional...

Los diodos de la serie 1N400x son todos de la misma corriente (1A), pero de distinto voltaje inverso: http://www.diodes.com/datasheets/ds28002.pdf" onclick="window.open(this.href);return false;
El que menos aguanta es el 1N4001 (45V) y el que mas aguanta es el 1N4007 (700V).
El 1N4003 es de 1A y 140V (RMS).
Para la mayoría de aplicaciones basta el 1N4003 ó 1N4004..
¡No es imposible, lo que pasa es que no sabes como hacerlo!
http://heli.xbot.es/" onclick="window.open(this.href);return false;

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Re: Regulador de voltaje LM317 (optimización)

Mensaje por Ranganok » Mar Jul 08, 2014 2:30 pm

JavierDG escribió:Por otro lado, Ranganok, ¿podrías hacerme un pequeño dibujo (sobre el mío si quieres), si no es mucha molestia, explicando cómo pondrías el diodo y el condensador cerámico?
http://wiki.webdearde.com/index.php?tit ... R_40_pines" onclick="window.open(this.href);return false;

En el PDF de Beamspot esta bastante claro (componentes D1 a D4, C1, C2, Q1, C15 y C19), los diodos en este caso es para crear un rectificador de onda completa por si quieres poner un transformador en vez de una fuente DC, pero el funcionamiento es el mismo.

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Re: Regulador de voltaje LM317 (optimización)

Mensaje por dragonet80 » Mar Jul 08, 2014 4:23 pm

Hola Javier, si no te importa yo te haría alguna recomendación. Lo primero, no hagas esas vueltas de pistas que van y vienen... Hazlas lo más sencillas y cortas posibles. Usa el grosor de pista adecuado a la intensidad máxima que vayas a utilizar:
http://www.microensamble.com/site/index ... Itemid=197" onclick="window.open(this.href);return false;
Si tienes espacio, puedes sobredimensionarlas (como he hecho en el ejemplo), siempre será mejor que tengas unas pistas muy anchas a que las tengas demasiado finas (además de que estéticamente queda mejor, pero esto es muy subjetivo). Las pistas que no lo necesitan no tienen porque ser tan anchas. Los condensadores, como te han comentado (y como ponen siempre los datasheets de los componentes) bien pegados al componente. Si te fijas en el datasheet verás que ambos condensadores son opcionales, dependen de las condiciones de trabajo que te hagan falta o no. En general siempre será así, en determinadas ocasiones puedes funcionar sin ninguno y en otras tienes que hacer virguerías.
El plano de masa, como ya te han comentado, lo usas generalmente para conectar a tierra. Puedes usarlo en toda la placa, o, como he hecho yo, usar otro polígono para la parte metálica del transistor y te sirve también para ayudar a disipar (nunca será tanto como un buen disipador, pero suele ir bien, sobretodo en componentes smd). Eso si, fíjate bien en el datasheet del regulador, en el caso de Texas Instruments la parte metálica está conectada a Vout, pero podría ser que en otros fabricantes fuese diferente.
Los diodos yo nunca los uso, decisión particular :D, no me gusta ir perdiendo voltaje porque sí y me suelo fijar siempre antes de hacer la conexión. Eso si, rotula bien la placa para que no puedas equivocarte. Si veo que hay peligro de equivocación entonces prefiero poner un conector que sea polar y donde no haya posibilidad de confusión. Pero, repito, es mi forma de hacerlo, lo que te han recomandado está muy bien.

Te dejo mi sugerencia de pcb. Tómatelo solo como eso, como has pedido opinión te doy la mía.
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Re: Regulador de voltaje LM317 (optimización)

Mensaje por JavierDG » Mar Jul 08, 2014 4:46 pm

Creo haberlo entendido... ¿Es correcto así?
regulador_de_voltaje_LM317_1_02.png
regulador_de_voltaje_LM317_2_03.png

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