LM338 vs. LM317 : 고성능 및 정밀도에 대한 포괄적 인 비교 분석

1. 소개 : 조정 가능한 전압 조정기의 핵심 역할

전자 회로 설계에서 전원 공급 장치의 안정성은 장비의 작동 정확도와 신뢰성을 직접 결정합니다. 전압 안정성을 유지하기위한 "핵심 허브"로 조정 가능한 전압 조정기는로드 요구 사항에 따라 출력 전압을 동적으로 조정하여 전원 시스템, 계측, 산업 제어 및 소비자 전자 제품의 넓은 응용 분야를 찾습니다.

Texas Instruments (TI)가 도입 한 2 개의 클래식 3 단계 조절 전압 조절기 인 LM338 및 LM317은 성숙한 기술과 안정적인 성능으로 인해 업계에서 중요한 위치를 차지합니다. 둘 다 조절 가능한 전압 조정기의 패밀리에 속하지만 디자인 방향은 크게 다릅니다. LM338은 고전력 출력이 탁월하지만 LM317은 정밀 조절 성능으로 유명합니다. 이 기사는 특성 매개 변수, 핀 기능, 내부 구조 및 응용 프로그램 시나리오와 같은 차원에서 심층적 인 비교를 제공하여 엔지니어 선택 결정에 대한 체계적인 참조를 제공합니다.

2. LM338 소개 : 고출력 응용 프로그램에 이상적인 선택

LM338은 안정성을 보장하면서 고전류 출력을 달성하는 핵심 설계 목표와 함께 중간에서 높은 전력 시나리오를 위해 특별히 설계된 3 개의 말단 조정 가능한 전압 조절기입니다. 주요 기능은 다음과 같습니다.

·고전류 출력 용량: 강제 냉각 장치 (예 : 대형 방열판 또는 팬)를 사용하면 최대 출력 전류가 5A에 도달 할 수 있으며, 일반 전압 조절기 장치를 훨씬 초과하여 모터, 고출력 인버터 및 기타 장비의 전원 공급 장치 요구를 충족시킵니다.

·넓은 전압 조절 범위: 출력 전압은 1.2V와 32V 사이에서 지속적으로 조정하여 대부분의 산업 장비 및 가정용 기기의 전압 표준을 포함하여 강력한 적응성을 보장합니다.

·향상된 열 소산 설계: To-220 (플라스틱 패키지) 및 To-3 (금속 캔 패키지)으로 제공됩니다. To-3 패키지의 금속 하우징은 열 싱크에 직접 연결될 수 있으며, 열 저항은 1.5 ° C/W의 열 저항으로 빠른 열 소산을 가능하게합니다.

·포괄적 인 보호 메커니즘:

·과전류 보호 : 출력 전류가 임계 값을 초과 할 때 전류 출력을 자동으로 제한하여 단락으로 인해 장치 소진이 방지됩니다.

·과열 차단 : 접합 온도가 175 ° C를 초과하면 자동으로 출력을 차단하여 온도가 안전 범위로 떨어질 때 작동을 재개합니다.

·안전한 운영 영역 보호 : 전압 또는 전류 응력으로 인한 손상이 안전한 작동 영역을 초과하여 전력 트랜지스터가 손상을 방지합니다.

LM338은 전력 처리 기능 향상에 중점을 두어 다음과 같은 연속 고전류 출력이 필요한 시나리오에서 탁월합니다.

·산업용 모터 드라이브 시스템 (예 : 소형 DC 모터 및 스테퍼 모터 용 전원 공급 장치);

·고출력 LED 어레이를위한 전원 공급 장치 (예 : 무대 조명, 실외 디스플레이);

·납산 배터리 용 빠른 충전 장비 (12V/24V 배터리의 경우 5A 레벨 충전).

3. LM317 소개 : 정밀 규제를위한 고전적인 솔루션

3 개의 터미널 조절 가능한 전압 조정기 중 "벤치 마크 제품"인 LM317은 출시 이후 우수한 규제 정밀성과 다양성으로 업계 표준을 설정했습니다. 주요 기능은 다음과 같습니다.

·중간 전력 출력: 적절한 열 소산 조건 하에서, 일반적인 출력 전류는 1.5A이며, 중간 정도에서 낮은 전원 장치에 적합한 피크 값 2.2A (짧은 지속 시간)입니다.

·고정밀 전압 제어:

·출력 전압 범위 : 1.25V ~ 37V, 최대 ± 1%의 조절 정확도.

·초 저전압 조절 속도 : 0.01%/v (입력 전압이 변경 될 때 최소 출력 전압 변동).

·낮은 부하 조절률 : 0.1% 만 (부하 전류 변화시 우수한 출력 안정성).

·유연한 패키지 옵션: TO-220 (플라스틱 패키지), TO-3 (금속 캔 패키지), SOT-223 (표면 장착) 및 기타 형태로 제공되며 다른 공간 및 열 소산 요구 사항에 적응합니다.

·저전력 소비 설계: 정지 전류는 5mA에 불과하며 유사한 장치보다 훨씬 낮으므로 배터리 구동 휴대용 장비 (예 : 핸드 헬드 계측기, 필드 모니터링 장치)에 적합합니다.

LM317의 핵심 장점은 "정밀 조절"에 있으며, 따라서 엄격한 전압 안정성 요구 사항이있는 시나리오에서 광범위한 응용 프로그램을 찾습니다.

·정밀 실험실 전원 공급 장치 (1MV 레벨 조절 가능한 전압 제공);

·센서 전원 공급 시스템 (예 : 온도 및 압력 센서를위한 안정적인 작동 전압);

·저전력 전자 장치 (예 : 마이크로 컨트롤러 개발 보드, 작은 계측).

4. LM338과 LM317의 특징 비교

5. 핀 정의 및 기능 설명

5.1 핀아웃

LM338 핀아웃

LM317 핀아웃

두 장치의 PIN 정의는 동일합니다 (예 : To-220 패키지를 가져옵니다).

·핀 1 : 조정 터미널 (조정, 조정)

·핀 2 : 출력 터미널 (출력, 출력)

·핀 3 : 입력 터미널 (in, 입력)

이 일관성을 사용하면 회로 설계를 직접 교체 할 수 있습니다 (전력 일치에 대한주의가 필요합니다). 예를 들어, 원래 LM317을 사용하는 회로가 출력 전류를 5A로 증가시켜야하는 경우 PCB 레이아웃을 수정하지 않고 LM338로 직접 교체 할 수 있습니다.

5.2 핀 기능 설명

·입력 터미널 (in): 규제되지 않은 DC ​​전원 공급 장치 (예 : 정류 및 필터링 된 주, 배터리 팩)에 연결합니다. 입력 전압은 출력 전압을 최소 2V (LM338의 경우 2.5V) 이상 초과해야합니다. 그렇지 않으면 "드롭 아웃 전압이 충분하지 않아 출력 불안정성이 발생할 수 있습니다.

·출력 터미널 (아웃):로드 회로 (예 : 모터, 센서, 칩)에 직접 연결하는 안정적인 조절 가능한 DC 전압을 제공합니다.

·조정 터미널 (조정): 외부 저항 네트워크를 통해 출력 전압을 설정합니다. 원리는 조정 및 유출 단자 사이에 안정적인 기준 전압이 존재한다는 것입니다 (LM338의 경우 1.2V, LM317의 경우 1.25V). 출력 전압은 샘플링 저항의 비율을 변경하여 조정할 수 있습니다 (공식 : VOUT = VREF × (1 + R2/R1) + IADJ × R2.

6. 내부 블록 다이어그램 비교

6.1 LM338 내부 구조

LM338의 내부 블록 다이어그램은 4 가지 핵심 모듈로 구성됩니다.

·참조 전압 소스: 출력 조절을위한 "참조 표준"역할을하는 1.2V 참조 전압을 제공합니다.

·오류 증폭기: 전력 조정 트랜지스터를 구동하기 위해 기준 전압과 출력 샘플링 전압의 차이를 비교합니다.

·전원 조정 트랜지스터: 5A 전류 및 고전력 소비 (최대 70W)를 견딜 수있는 대형 NPN 전력 트랜지스터를 사용합니다.

·보호 회로: 과전류 감지 (조정 트랜지스터의 전류 모니터링), 과열 감지 (접합 온도 모니터링) 및 안전한 작동 영역 제어 (전압/전류 응력 제한)가 포함됩니다.

설계는 전력 경로 강화에 중점을 둡니다. 전력 조정 트랜지스터는 저항성이 매우 낮으며 열 소산 기판은 금속 하우징에 직접 연결되어 고전류 하에서 열 안정성을 보장합니다.

6.2 LM317 내부 구조

LM317의 내부 블록 다이어그램은 LM338의 내부 블록 다이어그램과 유사하지만 최적화 방향이 다릅니다.

·참조 전압 소스: 온도 계수가 10ppm/° C의 낮은 온도 계수로 1.25V 고-안전한 기준을 제공합니다 (기준 전압 변화는 1 ° C 온도 변화 당 0.001% 만 변경).

·오류 증폭기: 게인이 높아져 (최대 80dB), 출력 정확도를 보장 할 수있는 전압 변동을보다 민감한 캡처 할 수 있습니다.

·전원 조정 트랜지스터: 작은 크기, 1.5A 현재 시나리오에 적합합니다.

·보호 회로: 과전류 임계 값을 낮추고 (1.5A 출력에 적응) 중간 정도에서 낮은 전원 장비의 빠른 보호에 적합한 응답 속도가 빠릅니다.

공통점과 차이

·공통점: 둘 다 "시리즈 조정"토폴로지 (부하와 직렬로 전력 트랜지스터)를 채택하고 동일한 원리에 따라 부정적인 피드백을 통해 출력 전압을 안정화시킵니다.

·차이: LM338은 "파워 베어링"(대형 전력 트랜지스터 + 강화 열 소산)에 중점을두고 LM317은 "정밀 제어"(고정식 참조 + 고 이력대 증폭기)에 중점을 둡니다.

7. 일반적인 응용 프로그램 회로도

7.1 LM338 일반적인 응용 프로그램

(1) 5A 조정 가능한 전압 조절기

·회로 조성 : LM338 + R1 (1.2Ω/1W) + R2 (10kΩ 조절 가능한 저항) + 방열판 (≥200cm²).

·출력 전압 범위 : 1.2V -32V, 공식 : VOUT = 1.2 × (1 + R2/R1).

·키 설계 : R1은 1W 금속 필름 저항이어야합니다 (과열을 피하기 위해). 100μF 전해 커패시터는 입력 단자 (필터 입력 리플)에 병렬로 연결되어야합니다. 1μF 세라믹 커패시터는 출력 단자에 병렬로 연결되어야합니다 (고주파 진동을 억제하기 위해).

(2) 리드산 배터리 충전기

·회로 특징 : 저항을 통해 일정한 전류 값 (5a)을 설정하여 배터리 전압이 임계 값에 도달 할 때 (예 : 12V 배터리의 경우 14.4V)를 자동으로 스프리 충전으로 전환합니다.

·응용 시나리오 : 전기 세발 자전거 및 UPS 배터리의 빠른 충전.

7.2 LM317 일반적인 응용 프로그램

(1) 정밀 조정 가능한 전원 공급 장치

·회로 조성 : LM317 + R1 (240Ω/0.25W 정밀성 저항) + R2 (5KΩ 다중 회전 조절성 저항) + 0.1μF 보상 커패시터.

·출력 전압 범위 : 1.25V -37V, 최대 ± 0.1V의 조절 정확도.

·주요 설계 : R1은 고정밀 금속 필름 저항 (± 0.1% 오류)을 사용하고 R2는 다중 회전 조절성 저항 (원활한 조절을 보장하기 위해)을 사용합니다.

(2) 1.5A 일정한 전류 LED 드라이버

·회로 조성 : LM317 + R1 (0.8Ω / 2W), 출력 전류 : IOUT = 1.25V / R1 (예 : r1 = 0.8Ω 일 때 iout≈1.56a).

·응용 프로그램 시나리오 : 10W LED 어레이 (3 시리즈 및 3 병렬, 전압 9V-12V).

회로 차이 요약

·LM338의 샘플링 저항 (R1)은 고전류 하에서 전력 소비를 견딜 수 있도록 더 높은 전력 등급 (≥1W)을 갖는다.

·LM317의 샘플링 저항은 출력 전압의 조절 정확도를 보장하기 위해 더 높은 정밀도 (≤ ± 0.1%)를 가지게됩니다.

·LM338은 큰 방열판이 장착되어 있어야하며 LM317은 1A 미만으로 출력 할 때 방열판 (TO-220 패키지)을 생략 할 수 있습니다.

8. 세부 사양 비교

9. 주요 차이점 요약

전력 수준의 근본적인 차이
LM338은 5A 레벨의 고출력 장치로 모터 및 고전력 부하를 구동하는 데 적합합니다. LM317은 정밀한 저전력 시나리오에 적합한 1.5A 레벨 중간 전력 장치입니다. 이것이 둘 사이의 핵심 차이입니다.

정밀 성능의 상당한 격차
LM317의 전압 조절 속도 (0.01%/v)는 LM338 (0.05%/v)의 1/5이며, 온도 안정성 (10ppm/° C)은 LM338 (30ppm/° C)의 1/3이며 고전압 정확도가 필요한 장비에 더 적합합니다.

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