Este diagrama LM317 no tiene ningún sentido para mí.

Este es el cableado básico para un LM317 como regulador de voltaje, y muy poco tiene sentido para mí. En primer lugar, si un pin es para mi ajuste, ¿por qué necesito ? me dará casi cualquier valor que necesite enviar. ¿ realmente necesario ?$R_1$$R_2$$R_1$

Siempre he entendido que en un circuito divisor de voltaje, está utilizando voltaje de ENTRADA para suministrar el potenciómetro. ¿Por qué estamos usando el extremo positivo de la tensión de salida para suministrar nuestra olla? ¿No está mal conectado ? Si alguien me dice que varíe el voltaje a mi pin de ajuste, voy a crear un divisor de voltaje con una olla y enviar ESE salida al pin. Pero aquí la entrada V + al pot es el mismo cable que el cable que va al pin de ajuste, Y el mismo cable que sale de mi V del 317. Si estoy tratando de enviar diferentes cantidades de voltaje a mi IC, ¿cómo? ¿se supone que eso funciona cuando estoy introduciendo una V estable en la misma ubicación?$R_2$

Por último, perdone mi ignorancia de las tapas, pero si un condensador no es una carga, ¿ no está creando un cortocircuito?$C_1$

La hoja de datos tiene una descripción bastante detallada del uso del pin ADJ con $R_1$ y $R_2$ :

Dado que tanto $R_1$ como $R_2$ aparecen en la ecuación para el voltaje de salida

necesita ambos para realizar un voltaje de salida arbitrario. Dependiendo de la carga esperada y el voltaje de salida deseado, puede eliminar $R_1$ . Sin embargo, debe mantener una corriente de carga mínima (que la hoja de datos especifica como 10 mA), por lo que si su carga puede caer por debajo de eso, debe confiar en el divisor $R_1$ y $R_2$ para extraer suficiente corriente para cumplir con el requisito de corriente de carga mínima.

Con un divisor de voltaje, normalmente tiene un voltaje de entrada que desea dividir utilizando un par de resistencias. Establece la relación de resistencias para establecer el voltaje dividido:

En este caso, el voltaje dividido por $V_{\text{div}}$ se establece por el dispositivo (1,25 V) por lo que está ajustando la relación de resistencias con el fin de establecer "entrada" de tensión del divisor de tensión $V_{\text{input}}$ , que es del LM317 $V_{\text{out}}$ .

Por último, perdone mi ignorancia de las tapas, pero si un condensador no es una carga, ¿ $C_1$ no está creando un cortocircuito?

Un condensador tiene una impedancia muy alta (idealmente, infinita) en CC, por lo que no hay cortocircuito. Este condensador se corto circuito señales de alta frecuencia (es decir, ruido) en $V_{\text{in}}$ , que es deseable desde $V_{\text{in}}$ se supone que es una fuente de tensión de CC.

Visión general

Evitaré depender del álgebra como explicación. (Debido a que el álgebra, aunque proporciona respuestas cuantitativas, a menudo no ayuda a las personas a entender algo a menos que sean muy fluidas con las matemáticas). De todos modos, sigue siendo útil tener la hoja de datos disponible. Así que aquí está la hoja de datos LM317 de TI solo para que sea conveniente cuando sea necesario.

La mejor manera de entender algo es intentar colocarse dentro del dispositivo y "pensar como lo hace". Empatizar con el dispositivo, por así decirlo. Entonces desaparece mucho misterio.

En programación, por ejemplo, no hay nada que haga un programa que no pueda hacerse a mano. (Si es práctico o no hacerlo, es una pregunta diferente). Entonces, al igual que con la electrónica, una buena manera de entender algún algoritmo en la programación es simplemente sentarse con papel y algunos elementos frente a usted y simplemente hacerlo cosas, manualmente, con tus propias manos. Eso casi siempre hace que se entienda, profundamente dentro. Y luego el misterio desaparece.

Saber el nombre de algo NO es lo mismo que saber algo. La mejor manera de saber algo es mirarlo y observarlo. Así que echemos un vistazo al dispositivo.

Referencia de voltaje interno LM317

Internamente, el dispositivo incluye un tipo muy especial de referencia de voltaje que se establece para aproximadamente $1.25\:\text{V}$ . Por cierto, no es fácil diseñar uno de estos. Especialmente si desea que la referencia de voltaje permanezca constante en un amplio rango de temperaturas de operación y variaciones en los circuitos integrados durante la fabricación y durante un largo período de tiempo. Esto es lo que dice la hoja de datos al respecto:

Puede ver que para una amplia gama de corrientes de salida, voltajes de entrada y temperaturas (vea la nota), se garantiza que este voltaje se mantendrá entre $1.2\:\text{V}$ y$1.3\:\text{V}$ . Eso es todo un logro.

Para que esta referencia de voltaje funcione bien, los diseñadores también necesitaban algún tipo de fuente de corriente. La razón es que para hacer una referencia de voltaje tan buena también necesitan proporcionar una corriente relativamente predecible que fluya a través de ella. (Recuerde, está proporcionando un voltaje de entrada en cualquier lugar de $3\:\text{V}$ a$40\:\text{V}$ ) Por lo tanto, también hay una fuente de corriente que proporciona una corriente predecible através dela referencia de voltaje para que esto funcione bien. Puede ver este hecho en esta parte de la hoja de datos:

La fuente actual que usan es su corriente desde el pin IN . Pero esa corriente debe salir por medio de algún otro pin, en este caso, es decir, el pin ADJUST . Entonces, la corriente de esta fuente de corriente se llama corriente de terminal "ADJUST". Se supone que debe tener en cuenta este hecho cuando use el dispositivo. Debe proporcionar un medio para que la corriente de esta fuente actual salga del dispositivo y vaya hacia la referencia de tierra.

Recapitulemos. Para que este regulador de voltaje haga su trabajo, los diseñadores sintieron que debían incluir una referencia de voltaje interna (oculta). (Lo necesitan para poder compararlo y luego decidir cómo "regular" el voltaje que desea, hablaré de esos detalles pronto). Para hacer una buena referencia de voltaje interno, necesitaban una corriente fuente. Debido a eso, también necesitaban hacerle saber que debe ayudarlos hundiendo esa corriente a través del pin ADJUST . Entonces especifican eso también.

Ahora debe tener dos cosas en mente: (1) referencia de voltaje; y (2) ajustar la corriente del pin. Pero la corriente del pin ADJUST es solo una consecuencia de proporcionar esa referencia de voltaje. Entonces, lo principal a tener en cuenta, para comprender el dispositivo, es la referencia de voltaje (y no la corriente de pin ADJUST , que es un mal necesario, por así decirlo).

Ese es solo uno de los recursos internos del dispositivo. También incluye algunos circuitos especiales para proteger contra demasiada corriente y para proteger contra sobrecalentamiento grave en funcionamiento. Entonces obtienes protección térmica, integrada en el dispositivo, también.

Método de regulación de voltaje

Con lo anterior entendido, la idea básica detrás del LM317 es la siguiente:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

$1.25\:\text{V}$$1.25\:\text{V}$

$1.25\:\text{V}$$1.25\:\text{V}$

El es el quid de la comprensión de cómo funciona. Asegúrate de pasar esto por tu cabeza varias veces. Perforarlo.

Usando el LM317

$R_2$$1.25\:\text{V}$

$1.25\:\text{V}$$R_1$$R_1$$I_{R_1}\approx \frac{1.25\:\text{V}}{R_1}$

$I_{R_1}$$R_1$

$I_{R_1}\approx 5.2\:\text{mA}$$100\:\mu\text{A}$

$I_{R_1}$$R_1$

$R_1$$5.2\:\text{mA}$$5.3\:\text{mA}$$R_1$

$R_2$$5\:\text{k}\Omega$$R_2$$26-27\:\text{V}$$\approx 1.25\:\text{V}$$27.2\:\text{V}$$28.3\:\text{V}$

Sin embargo, para alcanzar esos voltajes máximos tendría que tener un suministro de entrada que sea más alto. En las condiciones de funcionamiento recomendadas, puede ver lo siguiente:

$R_1$$32\:\text{V}$

Otros usos

$R_2$$R_1$$R_1$$R_1$. Dado que toda esa corriente debe llegar a tierra a través de una ruta que usted proporciona, el uso de una batería en esa ruta significa que obtendrá una corriente constante para recargarla. (Por supuesto, hay otros problemas. Debería controlar el proceso de carga y detenerlo cuando la batería se carga o ya no requiere una corriente constante. Pero el punto permanece: el LM317 también se puede usar como corriente constante fuente en lugar de una fuente de voltaje constante.)

Figura 1. Según lo sugerido por la hoja de datos.

• El LM317 funciona ajustando su salida a 1,25 V por encima del voltaje en el pin ADJ.
• $\frac {1.25}{240} = 5.2 \ \text {mA}$ corriendo a través de él y R2.
• La corriente constante a través de R2 significa que la caída de voltaje a través de él cambia linealmente con la resistencia de R2. Esto es muy útil si desea que el voltaje cambie en proporción a la rotación angular de R2.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Figura 2. Plan de OP.

Ahora intentemos hacerlo a su manera.

• Digamos que nuestro bote de 5k tiene una potencia de 1/8 W (bastante típico). Utilizando$P = I^2 R$ podemos deducir que la corriente máxima que puede manejar es $I = \sqrt {\frac {P}{R}} = 5 \ \text {mA}$.
• Esto a su vez significa que una vez que reduzca la resistencia del bote debajo $\frac {1.25}{5m} = 0.25\ \text k \Omega$(250 Ω) que la olla tenderá a quemarse. (La potencia nominal del bote es para la disipación en toda la pista, no solo la parte en uso. Si reduce la longitud de la pista, entonces reduce la disipación de potencia máxima proporcionalmente).

Ahora echemos un vistazo a la linealidad, suponiendo que no hayamos girado el limpiaparabrisas y quemado la olla:

• Con un 20% de descuento desde arriba, tienes 1k y 4k. El voltaje de salida será$V_{out} = \frac {1+4}{1}(1.25) = 6.25 \ \text V$.
• At 40% down from the top you have 2k & 3k. The output voltage will be $V_{out} = \frac {2+3}{2}(1.25) = 3.125 \ \text V$.
• At 60% down from the top you have 3k & 2k. The output voltage will be $V_{out} = \frac {3+2}{3}(1.25) = 2.08 \ \text V$.
• At 80% down from the top you have 4k & 1k. The output voltage will be $V_{out} = \frac {4+1}{4}(1.25) = 1.56 \ \text V$.
• At 100% down from the top you have 5k & 0k. The output voltage will be $V_{out} = \frac {5+0}{5}(1.25) = 1.25 \ \text V$.

Clearly the adjustment pot will be non-linear. The output falls by half in the adjustment from 20% to 40%.

Lastly, forgive my ignorance of caps but if a capacitor isn't a load, isn't C1 creating a short circuit?

Capacitors, as the symbol suggests, are parallel plates separated by a non-conducting gap. DC current cannot flow through a capacitor once it is charged up.

How to calculate the resistor values already received a detailed answer. Let me try clarify your confusion about voltage divider: as you said, it provides a fraction of the input voltage, according to the ratio of the resistors. The only confusion here is: it is being used to sample the output voltage of your controller, to serve as a reference for voltage control.

Even if you understand the LM317 only as a black box, try to view it as a device that will try to keep the voltage between the Vout and Adj pins as 1.25V. If this difference is lower than 1.25V, Vout will be increased, if it is higher, Vout decreases. The ratio of the output voltage is given by the voltage divider.

That way the LM317 tries to compensate for variations on the current demanded by the load and also for variations in the input voltage. The formulas in the datasheet allow the calculation of the resistor values to obtain 1.25V between the mentioned pins for a given output voltage.

There is always a fixed 1.25V between the output and adjust pins. Therefore connecting R1 between these two pins forces a constant current to flow through R1. This current must flow through R2 (it can't go anywhere else!) causing a constant volts drop across R2. Therefore the regulator output voltage equals the dropped voltage across R2 + 1.25V.

Lo anterior es una buena aproximación pero no es precisamente cierto. Una corriente muy pequeña fluye desde el pasador de ajuste a través de R2 a tierra, lo que aumenta ligeramente el voltaje que cae a través de R2 y, por lo tanto, aumenta ligeramente el voltaje de salida.

Vout = ((1.25 / R1) * R2 + 1.25V) + (R2 * Iadj)

Los condensadores son de circuito abierto a CC.

¡Veamos cómo funciona LM317!

Componentes internos de LM317 (no incrustado debido a posibles razones de derechos de autor)

LM317 ajusta el voltaje del terminal V _OUT hasta que el voltaje del terminal ADJ sea 1.25 voltios por debajo de V _OUT. Está utilizando un comparador de voltaje (un amplificador operacional), donde una de las entradas es el pin de salida, la otra de las entradas está conectada al pin de ajuste, pero no directamente sino a través de un circuito que funciona efectivamente como un voltaje estable de 1.25 voltios fuente (caída de tensión constante). Los amplificadores operacionales son conocidos por su alta impedancia de entrada, por lo que la corriente ADJ será mínima. Luego, la salida del amplificador operacional se usa para ajustar el voltaje base del transistor, de modo que el voltaje del emisor en la salida será el voltaje base menos la caída de voltaje del transistor, que en este caso es un par de Darlington. (Ok, esta explicación simplifica un poco las cosas, pero así sería como crear el regulador de voltaje ajustable más simple posible).

Por lo tanto, si la diferencia de voltaje V _OUT - ADJ es inferior a 1,25 voltios, el V _OUT se activa rápidamente, al máximo si es necesario.

Si, por otro lado, la diferencia de voltaje V _OUT - ADJ es más de 1.25 voltios, el V _OUT se reduce rápidamente, al mínimo si es necesario.

La idea es que la diferencia de voltaje V _OUT - ADJ es una fracción del voltaje del terminal de salida, determinado por un divisor de voltaje.

Si solo tiene R2, sin R1, entonces el voltaje del terminal ADJ sería cero y tendría una resistencia variable a tierra (que no tiene ningún efecto útil, porque la corriente en el terminal ADJ es mínima).

Si tiene R1 y R2, entonces el voltaje del terminal ADJ está determinado por un divisor de voltaje entre V _OUT y tierra.

Note que R2 es una resistencia variable, no un potenciómetro (aunque puede convertir un potenciómetro en una resistencia variable conectando el pin central a uno de los pines extremos y usando los dos pines conectados entre sí con el otro pin extremo, o simplemente usando el pin central y uno de los pines extremos).

Podría tener el mismo efecto conectando un pin extremo del potenciómetro a tierra, el otro pin extremo a V _OUT y el pin central a ADJ.

Tenga en cuenta que esta simple explicación ignoró la corriente del terminal de ajuste. Para una explicación más completa, vea la respuesta votada.

R1 y R2 son el ajuste. Forman un divisor de voltaje variable que genera un voltaje de entrada al pin Adj. Si lee la hoja de datos , verá que el voltaje de salida está regulado para ser 1.25V mayor que el voltaje en el pin Adj.
El voltaje de salida se usa para suministrar el divisor de voltaje porque es estable y regulado, si usa el suministro de entrada, cualquier ruido, ondulación o cambio con la carga pasaría al pin Adj y luego aparecería en la salida.
Debe mirar el circuito nuevamente, el voltaje aplicado a Adj variará a medida que R2 varíe. Es una forma convencional de dibujar una resistencia variable. Pin Adj, un extremo de R1 y el limpiador de R2 están unidos, no el otro extremo de R2.
Ni C1 ni C2 son cortocircuitos. En CC, un buen condensador parece un circuito abierto. Su propósito es evitar cualquier componente de CA o ruido a la tierra, reduciendo así su efecto. La hoja de datos incluso dice que puede omitir Adj "para lograr relaciones de rechazo de ondulación muy altas".
Hay mucha más información útil en la hoja de datos con muchos ejemplos de cómo usar el LM317 para diversas tareas.

Solo para agregar un detalle que los usuarios experimentados tal vez ni siquiera noten más:

R2 es una resistencia variable, no un potenciómetro. En la práctica, se puede usar el mismo dispositivo físico, pero la resistencia variable es un dispositivo de dos terminales, mientras que el potenciómetro tiene tres terminales.

Si lees a R2 como un potenciómetro, aparentemente se dibuja con los extremos de la resistencia conectados y el limpiaparabrisas no conectado (flotante), lo que claramente no tiene ningún sentido. Uno de los terminales de R2 está conectado al limpiaparabrisas.