LM317 Konstromquelle

U = R * I

I ist bei einer Konstantstromquelle logischerweise konstant, also wird 
bei grösser werdendem R auch U grösser.

P = U * I

Die Leistung wächst ebenfalls, bis es irgendwann kracht. Oder aber die 
Stromquelle begrenzt die Spannung von selbst, arbeitet dann aber 
logischerweise nicht mehr als _Konstant_-Stromquelle.

Also: Du kannst den Widerstand schon anhängen, die Stromquelle arbeitet 
dann aber sicher nicht mehr korrekt :-)

Sicher, es ist im Datenblatt ein Widerstand von 240 Ohm eingetragen. Die 
Datenblätter, die ich zum LM317 kenne sagen aber auch, dass mindestens 
3.5 mA fließen müssen (Stichwort: Minimum Load Current). Wenn es auch 
mit 1 mA geht ist das mal ein wenig Glück aber verlassen würde ich mich 
darauf nicht.

Eben nochmal die Bastelkiste rausgeholt und den TL431 gefunden. Der 
Tl431 benoetigt ein Mindeststrom von 1mA zur Regulierung.

> Hallo, ich wollte eine Konstanstromquelle für 2mA mittels LM317
> realisieren. Das Datenblatt gibt für den Serienwiderstand ein
> maximalwert von 120Ohm an. Kann ich trotzdem ein 620 Ohm Widerstand
> einbauen o. muss ich mich nach einen anderen Lösung umschauen?

Hallo Thorben,

wir sprechen über die Beispielschaltung im Datenblatt 
http://www.national.com/ds/LM/LM117.pdf auf Seite 19, unten.

                      U
                   -------->      I
      __________     R         -->
o-----|          |---|||||----*------o
      |  LM317   |            |
      |          |            |
      |__________|            |
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            |                 |
            |_________________|

Der Regler regelt die Spannung U zu 1,25V und erzeugt damit einen Strom
I = 1,25V/R.

Ich glaube, Du verwechselst hier das Beispiel mit einer Spezifikation. 
Im Beispiel wurde ein konkretes Potentiometer angegeben. Das siehst Du 
daran, daß bei dem Verweis mit dem Sternchen eine Bestellnummer oder 
Artikelnummer vermerkt ist. Die Aussage lautet eigentlich nur, daß das 
Potentiometer in der Beispielschaltung 120 Ohm hat.

Ich denke, der Regler funktioniert auch für 620 mOhm noch einwandfrei.


Gruß,
  Michael

Das Thema interessiert mich ja nun doch ein wenig, so habe ich mal 
versucht nur 1.25 mA allerdings aus einem TL317 zu bekommen (also 1kOhm 
zwischen Out und ADJ), LM317 hab ich grad keine zur Hand aber die sind 
ja beide äquivalent zueinander. However, bei dem 1 kOhm Widerstand 
hustet mir der TL317 was, die Spannung ist bei ca. 3.5 V am Output-Pin 
(5 V aus Labornetzteil), also die Regelung ist hier hinüber. Deshalb 
gehe ich mal davon aus, dass sich der LM317 ähnlich verhalten wird. Der 
braucht ja laut Datenblatt mindestens 3.5 mA.

> Einstellbare Stromquelle von 1 mA bis 999 mA mit einem LM317, ein paar
> Widerständen (dabei 1240 Ω für 1 mA und 620 Ω für 2 mA), und ein paar
> mechanischen BCD-Schaltern:
>
> http://www.edn.com/contents/images/6566536.pdf

Das Gimmick habe ich nachgebaut als diese EDN Design Idea raus kam. 
Nicht wegen dem LM317 oder der Stromquelle, sondern weil ich endlich mal 
was mit so retro-coolen BCD-Schaltern machen wollte :-) Immer nur sch... 
Drehgeber und LCDs ist langweilig.

Dann wollte ich noch wissen, ob die Schaltung als Bastelprojekt für sich 
langweilende Azubis und Praktikanten taugt. Sie taugt. Wegen der 
Parallelschaltung von Widerständen braucht man 15 Widerstände pro 
Dekade. Damit hat man für die drei Dekaden ein Widerstandsgrab von 45 
Widerstände und ein Prakti hätte viel zu löten.

Als ich die Stromquelle damals gemessen habe kam sie bis 1mA runter. 
Lustig wurde es wenn man auf den BCD-Schaltern 000 mA vorwählte. Dann 
bekam man den Strom aus dem adjustment-Pin. Wenn ich mich recht 
erinnere, dann war der bei meinem Exemplar höher als 100 Mikroamper.

Keine Ahnung, wie sich die Stromquelle bei 1 mA und Lastwechseln 
verhält. Das habe ich nicht gemessen. Mir war nicht klar, dass der LM317 
bei 1mA an der Grenze oder jenseits seiner Spezifikation betrieben 
wurde.

Mein Urteil aufgrund meiner unermesslichen Erfahrung (einer ;-)))) mit 
LM317 Stromquellen bei niedrigen Strömen, mit 2mA könnten es 
funktionieren.

Ach, was vergessen.

Ich habe nochmal ins LM317 Datenblatt von Nat Semi reingeschaut. Die 
scheinen sich in dem Datenblatt ganz schön selbst zu widersprechen. 
Vielleicht weil das Bauteil so alt ist, dass sich keiner mehr ums 
Datenblatt kümmert.

In der Tabelle steht 3,5mA minimaler Strom, jedoch wird in einem 
Beispiel in der Tat ein 1200 Ohm Widerstand verwendet, was auf 1mA 
hinauslaufen würde.

Im Stromquellen-Beispiel wird als Obergrenze 120 Ohm angegeben. Das 
lässt sich vielleicht noch damit erklären, dass es eine precision 
Stromquelle sein soll. Bei 10mA bei 120 Ohm wäre der Fehler durch die 
100 Mikroamper für die Regelung im Bereich von 1%. Vielleicht ist Nat 
Semis Definition von precision einfach 1%, und daher gehen sie nicht 
unter 10mA * 120 Ohm im Stromquellen-Beispiel.

Weiss eigentlich jemand, wer vor geschätzten 30 Jahren der 
Originalhersteller des LM317 war?

Ist zwar etwas OT (weil nicht auf den LM317 bezogen), ABER vielleicht 
hilft es ja trotzdem...

wenn Du vielleicht schon irgendwo in Deiner Elektronik eine stabile 
Versorgungsspannung hast (D1 im Bild), kannst Du mit einer 
Kaskode-Schaltung (Q1-Q4 im Bild) + Widerstand (R1) auch eine 
Konstantstromquelle bauen - für kleine Ströme brauchst Du vor allem 
keine 3-5mA verheizen, damit der LM317 im gespecten Bereich läuft - ist 
bei Batteriebetrieb ganz nett. Okay, der CA3046 ist 29ct teurer, aber 
sparen kostet halt. ;-)

Gruß,
k.

@Norgan,
 >wenn man auf den BCD-Schaltern 000 mA vorwählte. Dann
 >bekam man den Strom aus dem adjustment-Pin

Das ist doch immer so, daß da ein Strom rausfließt, es ist ein 
Emitterausgang.

marsufant:
>> In der Tabelle steht 3,5mA minimaler Strom, jedoch wird in einem
>> Beispiel in der Tat ein 1200 Ohm Widerstand verwendet, was auf 1mA
>> hinauslaufen würde.
>
>Da steht 3.5mA, wobei/weil durch den Einstellpin 50 uA typ, 100uA max.
>garantiert gezogen werden. Was bei dem min. 3.5mA bedutet, dass diese
>Ströme ca. 1.5% bzw. 3% Fehler bei der Rechnung verursachen.

Das steht so nirgends im Datenblatt.
Es könnte auch heißen, dass der LM317 mindestens 3,5mA zum reglen 
braucht.

...von allen Teilen "LM"
wenn das stimmt, dann...

Esko, das stimmt.
Der min Regelstrom fließt aus der gesamten Schaltungsmasse heraus, nicht 
nur aus der Endstufe allein.

>Nonsens. Du verwechselt Äpfel mit Birnen: Du sprichst von 3.5V, jedoch
>geht es hier um eine STROMquelle.

Öhm, und da gilt das Ohmische Gesetz nicht mehr? Ich kann doch die 
Spannung über einen bekannten Widerstand messen und mir den Strom dann 
ausrechnen der durch den Widerstand fließt. Da verwechsel ich gar nix.

>Wenn D ues richtig machen willst: 5 V anlegen, Schaltung dranhängen;
>mA-Meter nach dem 1k Widerstand gegen Minus.

Dir ist schon klar, dass ein Ohmmeter einen Kurzschluss darstellt? 
Welche "Schaltung" meinst du hier?

>Du sollstest nun 1,25 +/0.1 mA messen.
>
>Bedenke, das bei nur 5 V am Eingang die "compliance" dieser Stromquelle
>extrem klein is. Für mehr compliance a.k.a höhere Bürde benötigst Du
>eingangsseitig mehr Volt.

Hm, als Mindesteingangsspannung sind 3.7 V angegeben, ich spendiere 5 V. 
Warum also sollte es nicht ausreichend sein? Übrigens, hab es vorhin mal 
mit einem 330 Ohm Widerstand versucht anstelle des 1 kOhm und siehe da, 
der Regler regelt wie es das Datenblatt sagt und liefert dabei ca. 3.8 
mA (auch hier habe ich die Spannung über dem Widerstand gemessen, die 
war bei 1.27 V, und hab dann den Strom berechnet). Vom jetzigen 
Standpunkt aus bin ich geneigt NOrgan zuzustimmen und zu sagen, dass das 
Datenblatt vom LM317 fehlerhafte Angaben enthält.

PS: Schrieb ich "Ohmmeter"?? Ups, ich meinte Amperemeter. Jetzt hab ich 
doch was verwechselt ;)^^

Sagen wir mal so, es wäre schon schön, wenn im Datenblatt der zulässige 
Widerstandsbereich ganz eindeutig angegeben wäre, damit man sich die 
1,2k nicht aus einem Beispiel rauspicken muss.

Vor 30 Jahren mag der geneigte Ingenieur noch Zeit und Muse gehabt haben 
tiefenphilosophisch über ein Datenblatt zu sinnieren, zu den Zeiten als 
ein Ingenieur von Nebentätigkeiten durch eine Sekretärin und einen 
Technischen  Zeichner entlastet wurde.

Heute, wenn das Produkt schon gestern auf dem Markt sein sollte und man 
zwischen Besprechungen, Diskussionen mit dem asiatischen Zulieferer, 
Reiseplanung und Reisekostenabrechnungen kaum noch zum Entwickeln kommt, 
wäre etwas mehr Händchenhalten im Datenblatt schon schön.

>>>Da steht 3.5mA, wobei/weil durch den Einstellpin 50 uA typ, 100uA max.
>>>garantiert gezogen werden. Was bei dem min. 3.5mA bedutet, dass diese
>>>Ströme ca. 1.5% bzw. 3% Fehler bei der Rechnung verursachen.
>>
>> Das steht so nirgends im Datenblatt.
>> Es könnte auch heißen, dass der LM317 mindestens 3,5mA zum regeln
>> braucht.
>
>Du redest Nonsens.
>Es steht exakt so im Datenblatt. Und heißt damit nix anderes.

Eben nicht. Dort steht:
Minimum Load Current 3,5mA
Und diese Last brauchst du mindestens. Strom- oder Spannungsquelle hin 
oder her.

Das an anderer Stelle im Datenblatt etwas anderes behauptet wird ändert 
daran nichts. Wahrscheinlich wurden die Bausteine in den letzten 30 
Jahren verbessert und dies nicht ins Datenblatt übernommen.

@Andrew,
so alte Teile hast Du, die können nicht mehr funktionieren.

Hat schon jemand gesehen, daß der min. Load Current nur für 
Spannungsregelung gilt?
(Vin-Vout) = < gleich 40V            -->typ 3,5mA  max 5mA
3V < gleich (Vin-Vout) < gleich 15V  -->typ 1,5mA  max 2,5mA

Zu diesen Werten gibt es zusätzlich auch eine Kurve:
 "Quiescent Current" versus "Input-Output Differential"
mit der Überschrift: Minimum Operating current.
Das wird hoffentlich einleuchten.
ABER DAS NUR FÜR U-REGELUNG.

Es ist ein Märchen, daß in den Adjust ein Strom reinfließt, seht die 
Applikationen an.

National Semiconductor first established itself as the Linear Leader in 
1967.
Die "LM"-Bezeichnung ist laut Databook nicht unter den (meist 
geläufigen)  Handelsnamen zu finden.

>Hat schon jemand gesehen, daß der min. Load Current nur für
>Spannungsregelung gilt?
>(Vin-Vout) = < gleich 40V            -->typ 3,5mA  max 5mA
>3V < gleich (Vin-Vout) < gleich 15V  -->typ 1,5mA  max 2,5mA

(Vin-Vout) ist nur ein Parameter bei dem gemessen wurde und sagt rein 
gar nichts darüber aus, ob eine Spannungs oder Stromregelung vorliegt.

> (Vin-Vout)
Doch,  deutet auf U-Regler hin, weil bei Stromregelung die 
Ausgangsspannung irrelevant ist.

Hallo Andrew,

>>                       U
>>                    -------->      I
>>       __________     R         -->
>> o-----|          |---|||||----*------o
>>       |  LM317   |            |
>>       |          |            |
>>       |__________|            |
>>             |                 |
>>             |                 |
>>             |_________________|
>>
>> Ich glaube, Du verwechselst hier das Beispiel mit einer Spezifikation.
>
> Noch schlimmer: Der angegebene Widerstandwert bezieht sich auf eine
> völlig andere Anwendung (Spannungsregler). Hier geht es aber um
> Stromregelung.
Ich seh's jetzt auch. Naja, wird er schon hinkriegen mit seiner 
Stromquelle, wenn er denn wirklich eine Stromquelle braucht.


Gruß,
  Michael

...oder 50V am Ausgang anliegen
?? das ist ja ganz schön ober-/über dem Kennwert.

Formel für Strom-Regler: I = 1,25/R

Es ist keine (direkte) Abhängigkeit von U zu erkennen, genügend Uin ist 
also eine sekundäre Forderung, sie ist bereits bei min. 3V erfüllt.
Da 1,25 eine Konstante ist, egal bei welcher Eingangsspannung, muß nur R 
ausgesucht werden.

BIn nun zu Hause und hier fehlt mir die Möglichkeit zu testen, das hab 
ich alles im Labor. Werd morgen mal mit 10 Volt an Vin meines TL317 
gehen.

Was mir hier grad auffällt, aus mir unerfindlichen Gründen wird hier 
beim LM317 unterschieden zwischen Strom- und Spannungsregelung. Der 
LM317 ist ein Spannungsregler, dem ist es doch wurscht ob er als 
Spannungsquelle oder Stromquelle eingesetzt wird, er wird immer 
versuchen seine Ausgangsspannung (diejenige zwischen Vout und ADJ) 
konstant zu regeln, genügend hohes Vin vorausgesetzt. Also, seit wann 
regelt der denn den Strom?

Eine weitere Frage hab ich auch noch. Wenn man also aus dem LM317 eine 
Stromquelle mit 1 mA bauen kann obwohl im Datenblatt als Minimum Load 
Current 3.5 mA steht, wie wähle ich dann für meine Anwendung den 
passenden Regulator aus? Anders gefragt, welcher Wert, wenn nicht der 
Minimum Load Current, sagt mir wieviel Strom ich aus einem 
Spannungsregler ziehen muss damit dieser korrekt arbeitet?

Das sind erstmal alle Fragen zu dem Thema, die mir auf den Zehen brennen 
;)

@Andrew,
 > Hast Du schon mal oben die Beiträge von Hannes und mir gelesen?
 > Dann wüßtest Du das es mindestens 2 Leute gemerkt haben. Vor Tagen,-)

 Ja, hatte/habe ich, jedoch...

...ganz bestimmt nicht vor Tagen, es war erst gestern, das war der 3tte 
Dezember.
Bei Dir muß man ganz besonders aufpassen.

@Michael,

Die Formel bleibt bei I = 1,25V : R
Für min. 1mA also ~1200 Ohm, dann fallende Werte für höhere Ströme.
Du kannst statt dem 317 auch die Festspannungsregler 78XX nehmen, die 
machen auch mit einem Widerstand einen Constant Current.

Wolf, das ist mir klar, ich möchte u.a. wissen was mir die Aussage 
Minimum Load Current sagt. Ich war bisher der Meinung, dass der Minimum 
Load Current durch den Regler mindestens fließen muss damit er 
ordentlich arbeitet. Mein Test heute im Labor hat mir das auch 
bestätigt, hab ich versucht ein Milliampere nur zu ziehen dann ging die 
Regelung in die Hose. Hier wird aber was anderes gesagt und ich wüsste 
gerne wo ich im Datenblatt finde bei wieviel (eigentlich ja wie wenig) 
Load Current die Regelung aussteigt. Bei 1 kOhm sind 3.5 mA geflossen, 
bei 330 Ohm flossen die erwarteten 3.8 mA. Das sagt mir, dass 1 kOhm auf 
jeden Fall zu groß ist, die Regelung kommt da nicht mehr mit.

Wolf wrote:
> ...oder 50V am Ausgang anliegen
> ?? das ist ja ganz schön ober-/über dem Kennwert.
>
> Formel für Strom-Regler: I = 1,25/R
>
> Es ist keine (direkte) Abhängigkeit von U zu erkennen, genügend Uin ist
> also eine sekundäre Forderung, sie ist bereits bei min. 3V erfüllt.
> Da 1,25 eine Konstante ist, egal bei welcher Eingangsspannung, muß nur R
> ausgesucht werden.
Die Mindestspannung am Eingang ist nicht per se 3V. Sie hängt davon ab, 
wie sehr Du die Spannungsquelle belastest.

                       U
                    -------->      I
 UIN    ________     R         -->
 o-----|          |---|||||----*------*
       |  LM317   |            |      |
       |          |            |      |
       |__________|            |     ---
             |                 |     --- R_OUT
             |                 |     ---
             |                 |      |
             |_________________|      |
                                      -GND

Mindestens 3 Flußspannungen, höchstens 3V, fallen schon über dem LM317 
ab.
Hinzu kommen die durch Regelung erzeugten 1,25V über dem Widerstand R.

Daher brauchst Du schon im Kurzschlußbetrieb 4,25V.

Hinzu kommt noch R_OUT*I


Gruß,
  Michael

So, komme grade aus dem Labor und hab nochmal getestet in dem ich die 
Spannung auf 10 V hochgefahren hab. Das hatte bei mir nix geändert, es 
kamen 3.5 mA raus. Da hab ich mir gedacht, das kann doch nicht sein. Im 
Forum laufen doch keine Dummköpfe rum. Vielleicht ist der 317 den ich 
grad verwende ja doch nicht so ganz OK, mal einen anderen nehmen und 
siehe da, der macht auf einmal die zu erwartenden 1.25 mA. Ich hab nur 5 
getestet, die alle 1.25 mA haben fließen lassen. Der erste den ich 
verwendete wollt wohl nur ärgern.

Meine Frage von oben bleibt allerdings: Wenn nicht der Minimum Load 
Current wer dann sagt mir wieviel Strom ich mindestens aus einem solchen 
Regler ziehen muss damit er ordentlich arbeitet? Oder ist das Wurscht 
wieviel Strom man entnimmt (solange man vom Strom aus dem ADJ weit genug 
weg bleibt)?

Hallo Michael,

> Meine Frage von oben bleibt allerdings: Wenn nicht der Minimum Load
> Current wer dann sagt mir wieviel Strom ich mindestens aus einem solchen
> Regler ziehen muss damit er ordentlich arbeitet? Oder ist das Wurscht
> wieviel Strom man entnimmt (solange man vom Strom aus dem ADJ weit genug
> weg bleibt)?

meiner Vorstellung nach funktioniert der LM317 prinzipiell so wie im 
Anhang gezeigt (siehe PDF-Datei); auf die nicht modellierte 
Überlastabschaltung kommt es denke ich nicht an.

Die benötigten 3V Spannungsabfall sind die Flußspannungen der BE-Dioden 
an den Transistoren. Die Transistoren können ja nur durchsteuern, wenn 
die OPV-Ausgangsspannung 3 Flußspannungen über der Ausgangsspannung ist. 
Die Transistoren werden in Darlingtonschaltung betrieben, weil ansonsten 
die Stromverstärkung nicht ausreicht.

I_ADJ ist der Strom für die Referenzdiode und den OPV. I_ADJ ist 
variabel, da er von der Eingangsspannung (Diodenstrom) und der 
Ausgangsspannung (OPV) abhängt.

Von diesem Modell ausgehend denke ich, daß I_ADJ das wesentliche Problem 
bei kleinen Ausgangsströmen ist.

Es kann mit einem Spannungsfolger (OPV mit geringem Offset notwendig) 
gelöst werden:

                      U
                   -------->      I
 IN   __________OUT   R         -->         R_Last
o-----|          |---|||||----*-----------||||||||-------*
      |          |            |                          |
      |  ADR370  |     ----*  |                         --- GND
      |          |     |   |  |
      |__________|     |  -------
            |          |   \- + /
        ADJ |          |    \  / OPV
            |__________|_____\/



Vergleiche Abb. 17 auf Seite 9 des folgenden Datenblattes
http://www.analog.com/static/imported-files/data_s...


Gruß,
  Michael

Danke Michael für deine Erklärung. Ich hab derweil mal einen meiner 
ehemaligen Professoren gefragt der sich diesbezüglich um längen besser 
auskennt als ich. Er hat da ein wenig Licht ins Dunkel gebracht. Wenn 
über dem Linearregler die im Datenblatt angegeben Spannung zwischen IN 
und OUT (beim LM317 40V) abfällt dann kommt bei OUT der Minimum Output 
Current raus (Beim LM317 3.5 mA). Manchmal ist die Antwort so einfach, 
wie heist es so schön: Man sieht den Wald vor lauter Bäumen nicht. Aus 
irgendeinem unerfindlcihen Grund hab ich auch Hannes Jaegers beitrag 
überlesen, er gab schon das richtige Stichwort: Diagramm "Minimum 
Operating Current". Dies zeigt den Stromverlauf über der Spannung 
Uin-Uout.
Will man also 1 mA aus einem LM317 als Stromquelle haben muss man dafür 
sorgen, dass die Spannung über dem LM317 nicht wesentlich über die 3 V 
hinausschießt, nach Diagramm würde ich sagen, dass 4 V hier schon 
wesentlich sind.

Hallo hochbett,
 analog.com ist nicht zu erreichen.

Mit einem Spannungsfolger vor den Adj. soll es besser gehen?

Hallo Wolf,

>  analog.com ist nicht zu erreichen.
> Mit einem Spannungsfolger vor den Adj. soll es besser gehen?

Nach Michaels Beschreibung kriegt der LM317 den Längsregler (Transistor) 
bei zu hoher Spannungsdifferenz zwischen Eingang- und Ausgang nicht 
richtig zu. Deshalb sind extrem kleine Ströme mit dem LM317 nicht drin.

Mit dieser Stromquelle kannst Du auch kleine Ströme (0-5mA) erreichen:

http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/analogdevices/362343661ADR370_0.pdf

Aber wenn Du besonders präzise sein willst, mußt Du die <100µA vom 
mittleren Pin mit einem Spannungsfolger "absaugen", siehe Bild 6 auf 
Seite 7.

Der Ausgang des OPV ist ja eine Spannungsquelle; der Strom vom mittleren 
Pin (ADJ) fließt dann dort hinein statt in die Last. Die OPV-Auswahl 
beim Spannungsfolger ist entscheidend, da er nur kleine Offsetspannungen 
haben darf.


Gruß,
  Michael

Ja, ich sehe, mit einem ganz anderen Regler geht das, aber es wird ja 
vom 317 erwartet.