LM317 - Spannung am Ausgang entspricht nicht der Erwartung

[Nils I. (egsamateur)]

Guten Abend liebe Community!

Viele Wochen bin ich schon stiller Mitleser und immer wieder erfreut, 
wie viele gute Tips und Tricks man hier bekommt. Nun benötige ich aber 
etwas Hilfe, weil mich die Suchfunktion nicht weiter gebracht hat.
Eine kurze Info zu mir: Ich bin noch Anfänger, mache gerade eine 
Ausbildung zum Elektroniker für Geräte und Systeme und bastel mit 
Leidenschaft - nur fehlt mir an gewissen Stellen leider noch das 
Know-How.

Jetzt aber genug gesülze und ran an den Speck:

Ich betreibe in einer Schaltung mehrere LM317.
Ich verwende den "Standartaufbau" für die Spannungsregelung (siehe Bild) 
und bei einer der Verwendungen, habe ich Probleme.

Ich berechne meinen R2 mit folgender Formel (R1 = 240 Ohm):
R2 = R1 * ((Uausgang/1,25V) - 1)
für Uausgang = 1,5V klappt es perfekt, bei Uausgang = 3V auch. Bei 5V, 
haut es aber nicht mehr hin. Laut Formel wäre R2 = 720 Ohm, damit 
erhalte ich aber nur 4,5V. Ich habe dann (für R2) ein Poti genommen und 
es langsam hochgedreht: bei 3,1 kOhm komme ich auf meine 5V. Da ich mir 
das nicht erklären konnte, habe ich den LM317 ausgetauscht, dies brachte 
aber keinen Erfolg.
Ich betreibe den LM315 mit 6V (erst an einem Netzteil mit Iout = 500 mA 
- danach, weil ich mir nicht mehr zu helfen wusste, mit einem anderen 
mit Iout = 1A. Dies brachte aber natürlich auch keine Besserung).

Nun meine Frage: Wieso funktioniert die Formel bei dem Wert nicht? was 
mache ich falsch?

Schonmal vielen Dank im Voraus für eure Mühe!

Ps.: Frohen Vatertag euch allen ;-)

Pps.: In dem Aufbau nutze ich noch eine Schutzdiode um den LM317 nicht 
zu killen für den Fall das Uo>Ui

[Max H. (hartl192)]

Nils I. schrieb:
> Nun meine Frage: Wieso funktioniert die Formel bei dem Wert nicht? was
> mache ich falsch?
Beim LM317 sollten (abhängig vom Strom) ca. 2V Differenz zwischen Vin 
und Vout sein, damit er vernünftig regeln kann. Zudem würde ich ihm auch 
die Kondensatoren am Ein- und Ausgang spendieren, siehe Datenblatt.

[Nils I. (egsamateur)]

Wow, dass ging jetzt schnell, vielen Dank schonmal!
Da ich mir auch das Arbeiten mit Datenblättern beibringen möchte und 
viele Angaben manchmal noch unverständlich für mich sind: Unter welchem 
"Namen" finde ich die Angabe im Datenblatt? Da steht doch bestimmt 
drinnen, dass diese Differenz eingehalten werden muss/sollte, oder ist 
das ein Erfahrungswert?

Und kann ich den LM317 so nah an Uin (mit dem 3,1k Widerstand) betreiben 
oder könnte es dann zu "Nebenwirkungen" kommen?

Zu den Kondensatoren werde ich mich nochmal etwas einlesen und deinem 
Tip folgen. Habe bis zu diesem Projekt nur Testaufbauten mit dem LM317 
gemacht und wollte die Schaltungen so abgespeckt wie möglich halten. Für 
meine praktische Anwendung sollte ich da wohl nicht "dran Sparen".

[hp-freund (Gast)]

https://www.fairchildsemi.com/datasheets/LM/LM317.pdf

Figure 4. Dropout Voltage

[Max H. (hartl192)]

Nils I. schrieb:
> Unter welchem "Namen" finde ich die Angabe im Datenblatt?
Dropout Voltage

> Und kann ich den LM317 so nah an Uin (mit dem 3,1k Widerstand) betreiben
> oder könnte es dann zu "Nebenwirkungen" kommen?
Mit 240Ω und 3.1kΩ hast du deinen LM317 auf 17.4V eingestellt, wenn du 
Vin erhöhst, wird Vout also bis 17.4V folgen.

[Harald W. (wilhelms)]

hp-freund schrieb:

> https://www.fairchildsemi.com/datasheets/LM/LM317.pdf
>
> Figure 4. Dropout Voltage

Gilt auch für das hier verlinkte Datenblatt.

[Nils I. (egsamateur)]

Max H. schrieb:
> Mit 240Ω und 3.1kΩ hast du deinen LM317 auf 17.4V eingestellt, wenn du
> Vin erhöstst, wird Vout also bis 17.4V folgen.

Wenn Vin aber konstant bei 6V bleibt gibt es keine Probleme (Iout wird 
begrenzt oder,...) ?



OHHH NOCHMAL ZURÜCK: hab ausversehen bei der falschen Grafik geschaut.

[Ayk N. (ayk-ohm)]

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm117.pdf

Seite 7 Figure 10

Dort siehst du ein Diagramm namens Current Limit. Auf der X-Achse steht 
die Input-Output Voltage, die so genannte Drop Out Spannung, auf der 
Y-Achse steht der Ausgangsstrom.
Im Diagramm ist zu erkennen, bei einer Drop Out Spannung von ca. 2 V der 
Strom auf Null geht.
Das liegt daran, dass der LM317 eine Darlington-Endstufe hat. Er 
benötigt die 2 V um die beiden Transistoren durchzusteuern.

Auf Seite 17 ist die innere Schaltung.

[Max H. (hartl192)]

Nils I. schrieb:
> Wenn Vin aber konstant bei 6V bleibt gibt es keine Probleme (Iout wird
> begrenzt oder,...) ?
Die Dropout Voltage ist auch von der Temperatur abhängig. Für Vout = 5V 
aus Vin = 6V würde ich einen 5V LDO empfehlen.

> Und nochmal zur Dropout Voltage:...
Ich schreibe jetzt mal über:
https://www.fairchildsemi.com/datasheets/LM/LM317.pdf
Figure 4. Dropout Voltage:

Y-Achse: Vin - Vout (die Spannung die du haben willst, nicht 1.25V)
X-Achse: Temperatur
Du suchst dir dann diese Kurve die beim nächst größeren Strom als dein 
Ausgansstrom gilt.
Wenn Vin - Vout im Diagramm im gesamten Einsatztemperaturbereich kleiner 
ist als das in deiner Schaltung vorhandene Vin - Vout ist der Regler für 
deine Anwendung geeignet.

[Nils I. (egsamateur)]

Soooo, nachdem ich mir die richtige Grafik angeschaut habe wird mir 
einiges klar. Und eine Bildunterschrift von einer Bildüberschrift zu 
unterscheiden übe ich dann nochmal im stillen kämmerlein :D

Wie würde nun die Schaltung unter Last reagieren, wenn ich den LM317 mit 
dem 3,1k Ohm Widerstand dazu "zwinge" 5V am Ausgang zu geben, obwohl nur 
6V am Eingang sind? Minimaler Strom?



Ps.: Das war für heute erstmal meine letzte Antwort. Morgen schaue ich 
wieder rein.

Vielen Dank für eure schnelle und gute Hilfe!
Das wird wohl dazu führen, dass ich öfter mal nerve ;-)


Schönen Abend noch!

[Max H. (hartl192)]

Nils I. schrieb:
> Wie würde nun die Schaltung unter Last reagieren, wenn ich den LM317 mit
> dem 3,1k Ohm Widerstand dazu "zwinge" 5V am Ausgang zu geben, obwohl nur
> 6V am Eingang sind? Minimaler Strom?
Ich würde mal schätzen, dass die Ausgangsspannung zusammenbricht.

[spontan (Gast)]

>wie würde nun die Schaltung unter Last reagieren, wenn ich den LM317 mit
>dem 3,1k Ohm Widerstand dazu "zwinge" 5V am Ausgang zu geben, obwohl nur
>6V am Eingang sind? Minimaler Strom?


Was willst du eigentlich? Mehr als die Specs hergeben geht halt nicht.

5 Volt "erzwingen", ist das ähnlich wie Amper hochskillen?

[Wolfgang (Gast)]

Nils I. schrieb:
> Wie würde nun die Schaltung unter Last reagieren, wenn ich den LM317 mit
> dem 3,1k Ohm Widerstand dazu "zwinge" 5V am Ausgang zu geben, obwohl nur
> 6V am Eingang sind?

Genauso könntest du fragen, wie ein typischer Kleinwagen reagieren 
würde, wenn du ihn zwingst, mit Überschallgeschwindigkeit zu fliegen?

[Schmunzler (Gast)]

Nils I. schrieb
> Spannung am Ausgang entspricht nicht der Erwartung

Nils I. schrieb:
> wenn ich den ... dazu "zwinge" ...

Versuchst Du immer, zu "zwingen", wenn etwas, jemand?, Menschen?
nicht Deinen Erwartungen entsprechen?

Damit wirst Du immer Schiffbruch erleiden.

Überprüfe Deine Erwartungen.
Möglicherweise sind die Ideen dahinter ganz verkehrt.
Die Welt richtet sich nicht nach Deinen Ideen und Erwartungen.

[Nils I. (egsamateur)]

Schmunzler schrieb:
> Versuchst Du immer, zu "zwingen", wenn etwas, jemand?, Menschen?
> nicht Deinen Erwartungen entsprechen?

Wolfgang schrieb:
> Genauso könntest du fragen, wie ein typischer Kleinwagen reagieren
> würde, wenn du ihn zwingst, mit Überschallgeschwindigkeit zu fliegen?

Jetzt wirds hier schon langsam philosophisch.... dabei hatte ich doch 
eine rein technische Fragestellung.

Vielleicht habt ihr den Thread nicht von Anfang an gelesen, allerdings 
war es ja problemlos möglich, trotz der Dropout Voltage, meinen Ausgang 
auf 5V zu bekommen, nur eben nicht mit den berechneten 
Widerstandswerten. Die Frage war dann letztendlich: Was geschieht unter 
Last?
Ein Auto würde nunmal bei seiner Vmax nicht schneller werden <--- trifft 
also nicht zu, da meine 5V erreicht wurden.
Und ich versuche auch nicht immer, jemanden, oder etwas zu zwingen, wenn 
meine Erwartungen nicht erfüllt werden. Vielleicht habe ich mich da doof 
ausgedrückt, allerdings habe ich meine gewünschte Ausgangsspannung mit 
einem experimentell ermittelten R erreicht, ganz ohne dem LM317 die 
Pistole auf den Kühlkörper zu drücken.

Ich werde mich jetzt nochmal nach einem 5V LDO umschauen und mich an 
hartl192 nützliche Tips halten!

Vielen Dank nochmal für die konstruktiven Beiträge von allen beteiligten 
und Danke auch an die Forentrolle, die mir heute morgen ein schmunzeln 
beschert haben.
Wenn ich meine Projektbezogenen ungereimtheiten aus dem Weg geräumt 
habe, werde ich mein Projekt nochmal vorstellen.
Damit kann das Thema geschlossen werden.

Liebe Grüße


Oh, eines noch:

Schmunzler schrieb:
> Die Welt richtet sich nicht nach Deinen Ideen und Erwartungen.

Ich mach' mir die Welt - widdewidde wie sie mir gefällt ... ;-)

[Skyper (Gast)]

Nils I. schrieb:
> Vielleicht habt ihr den Thread nicht von Anfang an gelesen, allerdings
> war es ja problemlos möglich, trotz der Dropout Voltage, meinen Ausgang
> auf 5V zu bekommen, nur eben nicht mit den berechneten
> Widerstandswerten. Die Frage war dann letztendlich: Was geschieht unter
> Last?

Dein LM317 verhält sich nicht mehr so, wie im Datenblatt, sprich, die 
Ausgangsspannung kann zusammenbrechen, bei weniger Last ansteigen ... du 
bewegst Dich aushalb der Spezifikation - und dafür wird dir hier niemand 
den Segen geben, das es funktioniert und in Ordnung ist!!! Also lass es 
einfach, oder mach Deine eigene Erfahrungen.... und lebe dann wie ein 
Mann mit den Folgen ;-).

[Schmunzler (Gast)]

Nils I. schrieb:
> Schmunzler schrieb:
>> Die Welt richtet sich nicht nach Deinen Ideen und Erwartungen.
>
> Ich mach' mir die Welt - widdewidde wie sie mir gefällt ... ;-)

Du bist ja unbelehrbar ;-)

Ayk N. hatte es doch erklärt:

Ayk N. schrieb:
> Das liegt daran, dass der LM317 eine Darlington-Endstufe hat. Er
> benötigt die 2 V um die beiden Transistoren durchzusteuern.
>
> Auf Seite 17 ist die innere Schaltung.

Damit ein Transistor anfängt, nennenswert Strom zu leiten,
müssen zwischen Basis und Emitter mindestens 0,6V anliegen.
Macht bei 2 Basis-Emitter-Strecken (Darlington) also 1,2V.
Dazu kommt dann noch der Spannungsabfall im Transistor,
der den Darlington ansteuert.
Macht zusammen geschätzt mindestens 1,4V bei geringem Strom.
Diese Spannung geht mindestens von der Eingangsspannung ab.
6V - 1,4V = 4,6V max.

LDO ist also die Lösung.

[M. K. (sylaina)]

Nils I. schrieb:
> Wie würde nun die Schaltung unter Last reagieren, wenn ich den LM317 mit
> dem 3,1k Ohm Widerstand dazu "zwinge" 5V am Ausgang zu geben, obwohl nur
> 6V am Eingang sind? Minimaler Strom?

Deine Ausgangspannung wird sich lastabhängig einstellen. Für den LM317 
gilt u.a. folgendes: Die Dropvoltage muss mindestens ~2V betragen, der 
minimale Strom 3.5 mA.
Hällst du dich an diese Randbedingungen nicht kann dein LM317 sich quasi 
Verhalten wie er will.
Wenn du als Vin nur 6V hast würde ich mir an deiner Stelle einen 
Lowdrop-Regler suchen.
Die Frage ist auch, wie stabil du es brauchst. Eventuell genügt dir auch 
eine Stabilisierung mit Hilfe einer Z-Diode.

[Udo S. (urschmitt)]

Nils I. schrieb:
> Vielleicht habt ihr den Thread nicht von Anfang an gelesen, allerdings
> war es ja problemlos möglich, trotz der Dropout Voltage, meinen Ausgang
> auf 5V zu bekommen, nur eben nicht mit den berechneten
> Widerstandswerten. Die Frage war dann letztendlich: Was geschieht unter
> Last?

Das ist dann genauso zuverlässig, wie wenn du um den Kompass zu sparen 
dir die Augen verbindest und dich ein paarmal drehst dann den Arm 
ausstreckst und sagst: "Hier ist Norden"

Es kommt irgendwas raus, aber nicht das gewünschte, und im Zweifel jedes 
Mal was anderes.

[Pipi Beobachter (Gast)]

Nils I. schrieb:
> Vielen Dank nochmal für die konstruktiven Beiträge von allen beteiligten
> und Danke auch an die Forentrolle, die mir heute morgen ein schmunzeln
> beschert haben.

Da frage ich mich schon noch wer hier Troll ist und wer die Anderen.

> Wenn ich meine Projektbezogenen ungereimtheiten aus dem Weg geräumt
> habe, werde ich mein Projekt nochmal vorstellen.
> Damit kann das Thema geschlossen werden.

Ich sehe schon, das wird ein tolles "Projekt".
Ich kauf schon mal eine Vorratspackung Chips .....

[Dieter F. (Gast)]

Nils I. schrieb:
> Ich mach' mir die Welt - widdewidde wie sie mir gefällt ... ;-)

Na, dann kannst Du ja auch mit einem LM317 aus z.B. 1,2 V locker 5 V 
machen ... bin gespannt.

Schneide Dir mal die roten Zöpfe ab und werde erwachsen ... :-)

[Harald W. (wilhelms)]

Nils I. schrieb:

> Vielleicht habt ihr den Thread nicht von Anfang an gelesen, allerdings
> war es ja problemlos möglich, trotz der Dropout Voltage, meinen Ausgang
> auf 5V zu bekommen, nur eben nicht mit den berechneten
> Widerstandswerten.

Vermutlich könntest Du das gleiche auch mit einer Diode statt des
Reglers erreichen. Das wäre dann noch einfacher für Dich. :-(

[Teo D. (teoderix)]

Nils I. schrieb:
> Vielleicht habt ihr den Thread nicht von Anfang an gelesen

Es ist nicht jedem gegeben, den Text auch zu verstehen, den er liest :)


Zur Verteidigung der /Trolle/:
Du hast da einen wunden Punkt erwischt. Da klappen bei den meisten 
hier, die Scheuklappen aus :)