Comment utiliser le régulateur LM338 : brochage, applications et guide de circuit

Le régulateur de tension réglable LM338 est un composant robuste et polyvalent développé par Texas Instruments.Il est largement reconnu pour sa capacité à fournir un courant de sortie élevé et un contrôle précis de la tension dans un simple boîtier à 3 broches.Cet article abordera les spécifications du LM338, la configuration des broches, les directives de conception, les applications typiques et bien plus encore.

Catalogue

Qu'est-ce que les régulateurs réglables LM338 ?

Le LM338 de Texas Instrument est un régulateur de tension positive réglable à 3 broches capable de fournir plus de 5 A de courant de sortie sur une plage de tension de 1,2 V à 37 V.Il offre une régulation exceptionnelle de ligne et de charge, ce qui le rend adapté aux applications professionnelles et industrielles telles que les fournitures de laboratoire, les systèmes audio et les commandes d'automatisation.Avec seulement deux résistances externes nécessaires pour régler la tension de sortie, le LM338 offre une simplicité sans compromettre la précision ou les performances.

Une caractéristique clé du LM338 est sa limitation de courant en fonction du temps, qui permet des courants de pointe allant jusqu'à 12 A pendant de courtes durées, parfait pour gérer des charges transitoires et un démarrage en douceur à pleine charge.Il comprend également une protection contre les surcharges thermiques et une zone de sécurité, garantissant une fiabilité à long terme même si la broche de réglage (ADJ) est déconnectée.

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Alternatives et équivalents du LM338

Équivalent Modèle	Fabricant	Sortir Plage de tension	Max. Courant de sortie	Taper
LM350 LM350 FSC LM350 FSC In Stock: 43651 pcs	Texas Instruments / STMicroelectronics	1,25 V à 33 V	3A	Réglable Régulateur linéaire
LM317 LM317 EMI LM317 Original In Stock: 47415 pcs	Texas Instruments / ON Semi-conducteur	1,25 V à 37 V	1,5A	Réglable Régulateur linéaire
LT1083	Appareils analogiques	1,25 V à 30 V	7,5A	Faible abandon Régulateur linéaire
LT1084 LT1084 LT LT1084 SML In Stock: 30707 pcs	Appareils analogiques	1,25 V à 30 V	5A	Faible abandon Régulateur linéaire
LM396K LM396K NS NS TO-3P In Stock: 35680 pcs	National Semi-conducteur / TI	1,2 V à 15 V	10A	Réglable Régulateur linéaire
MIC29302 MIC29302 Micrel MICREL TO263 In Stock: 40387 pcs	Puce Technologie	1,24 V à 15 V	3A	Faible abandon Régulateur
UA78H05	Texas Instruments	Fixe 5V	5A	Linéaire Fixe Régulateur
L78S12CV L78S12CV STMicroelectronics IC REG LINEAR 12V 2A TO220AB In Stock: 31675 pcs	STMicroélectronique	Fixe 12V	2A	Linéaire Fixe Régulateur

Spécification technique LM338

Large plage de tension de sortie (1,2 V à 37 V)

Le LM338 fournit une tension de sortie réglable de 1,2 V à 37 V, offrant une grande flexibilité sur différents systèmes électroniques.Cette large gamme lui permet de servir dans des alimentations électriques de précision, des équipements de test et diverses configurations expérimentales.La gestion de la dissipation thermique à des sorties de tension plus élevées est essentielle pour maintenir la stabilité et prolonger la durée de vie des composants.

Capacité de courant de sortie élevée (jusqu'à 5 A)

Avec un courant de sortie maximum de 5 A, le LM338 prend en charge les applications exigeantes en énergie telles que le contrôle de moteur, les amplificateurs de puissance et les alimentations CC.Sa forte capacité de courant garantit une fourniture d'énergie efficace tout en maintenant des performances système constantes.Pour une fiabilité optimale, un dissipateur thermique ou un système de refroidissement approprié est fortement recommandé pendant les opérations continues à charge élevée.

Faible tension de chute (typique 1,5 V)

Doté d'une tension de chute d'environ 1,5 V, le LM338 fonctionne efficacement même lorsque la différence entre la tension d'entrée et la tension de sortie est faible.Cela améliore son adéquation aux systèmes alimentés par batterie et sensibles à l'énergie, prolongeant la durée de vie de la batterie et favorisant une meilleure utilisation de l'énergie.

Excellent rejet des ondulations (typique 80 dB)

Le LM338 offre un taux de réjection d'ondulation typique de 80 dB, garantissant une sortie de tension propre et stable même dans des environnements bruyants.Ce niveau de performance minimise les interférences dans les circuits audio, les systèmes de traitement du signal et les équipements de mesure, où la suppression du bruit est essentielle à la précision du signal et à la fiabilité du système.

Large plage de températures de fonctionnement (0°C à 125°C)

Conçu pour fonctionner dans diverses conditions environnementales, le LM338 maintient un fonctionnement fiable de 0°C à 125°C.Sa large tolérance thermique garantit la fiabilité, qu'il soit utilisé dans des environnements industriels, des équipements de laboratoire ou des applications sensibles à la température.Une telle adaptabilité souligne la force du régulateur à maintenir la cohérence sous les variations thermiques.

Conception d'emballage efficace (TO-220)

Le LM338 est généralement logé dans un boîtier TO-220, alliant compacité et excellente dissipation thermique.Sa conception permet une intégration facile dans les circuits imprimés et les ensembles mécaniques tout en conservant une connectivité électrique solide.Les ingénieurs utilisent souvent un montage approprié et des coussinets thermiques pour maximiser ses performances et sa longévité.

Régulation précise de la ligne et de la charge

• Régulation de ligne : 0,005 %/V (typique)

• Régulation de charge : 0,1 % (typique)

Ces valeurs de régulation garantissent une tension de sortie constante malgré les fluctuations d'entrée ou les changements de charge.Cette précision rend le LM338 idéal pour les systèmes analogiques sensibles, les circuits de communication et les instruments de laboratoire, où la stabilité de la tension est cruciale.

Référence fiable et performances thermiques

Le LM338 offre une tolérance de tension de référence de ± 1 % et une excellente régulation thermique de 0,002 %/W, maintenant la précision même dans des conditions de chaleur variables.Ces fonctionnalités contribuent à améliorer la stabilité et la précision à long terme en fonctionnement continu.

Fonctionnalités de protection intégrées

La sécurité est un principe de conception fondamental du LM338.Il comprend une limitation de courant interne, un arrêt thermique et une protection de zone de sécurité pour protéger contre les surcharges, les courts-circuits et la dissipation excessive de puissance.Ces mécanismes de protection permettent au régulateur de maintenir sa fiabilité et d'éviter des dommages permanents en cas de panne.

Schéma fonctionnel du LM338

Le régulateur de tension LM338 maintient la tension de sortie stable même lorsque l'entrée ou la charge change.À l’intérieur, un transistor grand passage contrôle la quantité de courant qui passe de l’entrée à la sortie.Cette partie est guidée par un circuit de commande qui l'ajuste pour maintenir la bonne tension.

La référence de tension et l'amplificateur d'erreur aident le régulateur à rester précis.Une diode Zener donne une référence fixe de 6,3 V, tandis que d'autres transistors la comparent au retour de la sortie.Si la tension change, l'amplificateur la corrige en ajustant le transistor de passage.

Le LM338 dispose également de pièces de protection pour éviter les dommages.Une petite résistance et des transistors surveillent le courant de sortie.S'il devient trop élevé, ils le limitent.Un capteur thermique coupe également l'alimentation lorsque la puce devient trop chaude.

La broche ADJ vous permet de définir la tension de sortie à l'aide de deux résistances.Cela rend le LM338 utile pour de nombreux circuits.De petits condensateurs à l'intérieur de la puce la maintiennent stable et l'empêchent d'osciller.

Configuration des broches du LM338

Le régulateur de tension LM338 est disponible en deux types de boîtiers courants : le TO-CAN à 2 broches (boîtier NDS) et le TO-220 à 3 broches (boîtier NDE).

Broche IN (entrée)

La broche IN est l'endroit où la tension d'entrée non régulée est fournie.Il est essentiel de s’assurer que la tension d’entrée est supérieure à la tension de sortie souhaitée d’au moins la marge de décrochage (généralement autour de 1,5 V).Pour améliorer la stabilité, les ingénieurs connectent souvent un condensateur de dérivation entre l'entrée et la masse, contribuant ainsi à minimiser le bruit et à prévenir les oscillations.

Broche OUT (sortie)

La broche OUT fournit la sortie de tension régulée.Il fournit une tension continue stable à la charge, qui peut être ajustée en fonction de la configuration.L'ajout d'un condensateur entre la sortie et la masse améliore la réponse transitoire et réduit l'ondulation de sortie, un facteur crucial dans les applications qui nécessitent une tension propre et stable.

ADJ (Ajuster) Broche

La broche ADJ permet un réglage précis de la tension de sortie à l'aide d'un réseau de résistances externes.Cette configuration permet une certaine flexibilité, car la sortie peut être réglée n'importe où entre 1,2 V et 37 V en fonction des valeurs de résistance utilisées.Le placement correct des résistances et de la mise à la terre garantit une régulation précise et une stabilité à long terme.

Utilisation du régulateur de tension LM338

Pour commencer à utiliser le régulateur de tension réglable LM338, il est important de comprendre comment il se connecte et fonctionne au sein d'un circuit.Cet appareil peut fournir jusqu'à 5 A de courant de sortie et permet une tension de sortie réglable de 1,2 V à 37 V, ce qui le rend très flexible pour les applications de bricolage et professionnelles telles que les alimentations et les chargeurs de batterie.

Configuration de base du circuit

• Connectez la broche IN (entrée) : fixez cette broche à la source d'entrée CC non régulée.La tension d'entrée doit être d'au moins 3 V supérieure à la sortie souhaitée pour maintenir une régulation appropriée.L'ajout d'un condensateur de 0,1 µF près de la broche d'entrée permet d'éviter les oscillations et d'améliorer la stabilité.

• Connectez la broche OUT (sortie) : La broche OUT fournit la sortie CC régulée à votre charge ou circuit.Pour améliorer la réponse transitoire et réduire l'ondulation, connectez un condensateur de 1 µF à 10 µF entre les broches OUT et la masse.

• Ajuster la tension de sortie (broche ADJ) : La broche ADJ vous permet de régler la tension de sortie à l'aide de deux résistances.Généralement, une résistance (R1) est connectée entre OUT et ADJ, et une autre résistance (R2) est connectée de ADJ à la masse.La tension de sortie peut être calculée à l'aide de la formule :

où 𝐼_𝐴𝐷𝐽 est généralement très faible (environ 50µA).

• Ajoutez des condensateurs pour la stabilité : pour garantir un fonctionnement fluide, utilisez un condensateur de dérivation (généralement 10 µF) entre la sortie et réglez les broches.Cela améliore le rejet des ondulations et améliore la stabilité globale sous des charges variables.

Considérations de conception pour le LM338

Adaptation thermique et efficacité énergétique

Le régulateur de tension LM338 est connu pour ses performances solides et stables, mais le contrôle de la chaleur est essentiel pour le maintenir sûr et efficace.L'ajout d'un dissipateur thermique ou d'un ventilateur de refroidissement approprié aide à évacuer l'excès de chaleur, en particulier lors de la gestion de courants élevés.Vérifier régulièrement la température pendant le fonctionnement peut éviter un arrêt thermique.Une gestion appropriée de la température prolonge non seulement la durée de vie du régulateur, mais améliore également son efficacité énergétique globale.

Choisir des condensateurs pour une stabilité améliorée

La sélection des bons condensateurs permet d’atténuer les fluctuations de tension et de réduire le bruit électrique.Le condensateur d'entrée doit être proche de la broche d'entrée pour éviter les oscillations, tandis que le condensateur de sortie stabilise la tension sous les changements de charge.Les condensateurs à faible ESR (résistance série équivalente) sont idéaux car ils maintiennent une tension constante et une réponse rapide, en particulier dans les circuits sensibles.

Courant modulant avec des arrangements de résistances

L'utilisation de résistances pour contrôler le flux de courant est un choix de conception simple mais efficace.Le réseau de résistances entre les broches de sortie et de réglage détermine la tension de sortie, tandis que les résistances de limitation de courant protègent à la fois le LM338 et les appareils connectés.Une sélection appropriée de résistance évite la surchauffe et garantit une fourniture de puissance fluide dans différentes conditions de charge.

Défense contre les surtensions avec suppresseurs de transitoires

Les suppresseurs de tension transitoire (diodes TVS ou diodes Zener) peuvent protéger le LM338 des pics ou surtensions soudaines.Ces composants absorbent les sursauts d'énergie inattendus provoqués par les transitoires de commutation ou les charges inductives à proximité.Leur ajout améliore la sécurité du circuit et aide le régulateur à maintenir un fonctionnement stable dans des environnements électriques difficiles.

Mise à la terre et disposition du câblage

De bonnes pratiques de câblage font une grande différence dans la stabilité du circuit.Utilisez des fils épais pour les chemins à courant élevé et gardez les connexions à la terre courtes et directes.Une mauvaise mise à la terre peut provoquer des chutes de tension ou du bruit, affectant la précision de sortie.Une disposition de mise à la terre en étoile – où toutes les masses se rencontrent en un seul point – minimise les interférences et améliore la fiabilité du circuit.

Diodes de protection pour inversion de polarité

L'ajout de diodes de protection permet de protéger le LM338 contre les tensions inverses ou les courants de retour, en particulier lors de l'utilisation de condensateurs externes.Une diode entre les broches de sortie et d'entrée évite les dommages si la tension d'entrée chute soudainement pendant que le condensateur de sortie est chargé.Une autre diode entre les broches de sortie et de réglage peut arrêter la décharge inverse via le régulateur.

La combinaison de ces facteurs de conception (refroidissement approprié, choix correct du condensateur, configuration des résistances, protection contre les surtensions, mise à la terre et défense de polarité) garantit que le LM338 fonctionne de manière sûre et efficace.Le respect de ces directives protège non seulement l'appareil, mais améliore également les performances de l'ensemble du circuit, le rendant plus fiable pour divers projets de régulation de puissance.

LM338 contre LM317 contre LM7805

Fonctionnalité / Paramètre	LM338	LM317 LM317 EMI LM317 Original In Stock: 47415 pcs	LM7805 LM7805 HS LM7805 Original In Stock: 29580 pcs
Taper	Réglable Régulateur de tension	Réglable Régulateur de tension	Tension fixe Régulateur
Tension de sortie Gamme	1,2 V à 37 V	1,25 V à 37 V	Fixe 5V
Sortie maximale Actuel	5A	1,5A	1A
Tension de décrochage (Typique)	1,5V	2V	2V
Tension d'entrée Gamme	5V à 40V	3V à 40V	7V à 25V
Pouvoir Dissipation	Jusqu'à 50 W (avec dissipateur de chaleur)	Environ 20W (avec dissipateur de chaleur)	Environ 15W (avec dissipateur de chaleur)
Surcharge thermique Protection	Oui	Oui	Oui
Court-circuit Protection	Oui	Oui	Oui
Ajuster la broche	Oui	Oui	Non
Tolérance de sortie	±1 % (typique)	±1 % (typique)	±4 % (typique)
Type de colis	TO-220, TO-3	TO-220, TO-3	TO-220, TO-3
Typique Applications	Courant élevé alimentations, pilotes de moteur	Puissance réglable fournitures, chargeurs de batterie	Logique 5V fixe circuits, microcontrôleurs
Fabricant Exemples	Texas Instruments, STMicroelectronics, ON Semiconductor	Texas Instruments, ON Semiconducteur	Texas Instruments, Fairchild, STMicroelectronics

Applications du LM338

• Alimentation réglable – Le LM338 fournit une sortie de tension stable et réglable, ce qui le rend idéal pour alimenter des circuits CC variables.

• Chargeur de batterie – Dans les configurations de charge de batterie, le LM338 contrôle la tension et le courant de charge pour éviter la surcharge.

• Régulateur d'énergie solaire – Le LM338 régule les sorties fluctuantes des panneaux solaires, assurant ainsi un approvisionnement constant aux batteries ou aux charges.

• Circuit pilote de moteur – Fournit un courant élevé et fiable pour les moteurs à courant continu, maintenant ainsi un fonctionnement fluide sous charge.

• Contrôleur d'éclairage LED – L'utilisation du LM338 permet un flux de courant stable pour les bandes ou lampes LED, évitant ainsi le scintillement ou l'épuisement.

• Équipement électrique de laboratoire – Offre une tension réglable pour tester et prototyper divers projets électroniques.

• Module d'alimentation du système intégré – Le LM338 garantit que les microcontrôleurs et les capteurs reçoivent une tension régulée constante.

• Alimentation d'amplificateur audio – Le LM338 maintient une tension continue propre, réduisant ainsi le bruit et la distorsion dans les circuits amplificateurs audio.

• Systèmes d'automatisation industrielle – Fournit une régulation de tension durable pour les capteurs, les relais et les modules de contrôle.

• Conception du convertisseur DC-DC – Le LM338 prend en charge une conversion abaisseur efficace, offrant une tension régulée pour plusieurs appareils.

Circuit d'application typique LM338

Régulateur constant 5 V

Ce circuit utilise le régulateur de tension réglable LM338 pour produire une sortie constante de 5 volts.Les résistances R1 (270 Ω) et R2 (820 Ω) règlent la tension de sortie en fonction de la formule V_DEHORS=1,25 V(1+R2/R1)+I_ADJ R2.Les condensateurs C1 et C2 contribuent à améliorer la stabilité et à réduire l'ondulation de tension : C1 minimise le bruit d'entrée tandis que C2 améliore la réponse transitoire.Cette configuration est idéale pour alimenter les microcontrôleurs, les capteurs et les circuits logiques nécessitant une alimentation propre de 5 V.

Régulateur avec résistance de ligne dans le fil de sortie

Dans cette conception, le LM338 régule la tension même lorsqu'il y a une résistance (Rₛ) dans la ligne de sortie.La résistance de rétroaction R1 (120 Ω) et le R2 réglable maintiennent la précision de la tension en compensant la chute de tension aux bornes de Rₛ.Cette configuration est utile pour les applications de télédétection ou les connexions à longs fils, garantissant que la charge reçoit une tension constante malgré les pertes dans la ligne de sortie.

Circuit amplificateur de puissance

Ce circuit combine le LM338 avec un amplificateur opérationnel (LF351) et un transistor (MJ4502) pour former un amplificateur audio haute puissance.Le LM338 fournit une tension d'alimentation stable pour la section amplificateur, améliorant ainsi les performances et la fiabilité.Le transistor LM395 aide à réguler le courant et à protéger l'étage de sortie, tandis que le grand condensateur de sortie lisse le signal.Cette conception démontre comment le LM338 peut faire partie de systèmes complexes nécessitant une régulation de courant élevé et de tension propre, tels que des amplificateurs audio ou industriels.

Dimension du dessin mécanique LM338

LM338 TO-220 (EMI)

LM338 TO-CAN (NDS)

Le LM338 est disponible en deux types de boîtiers principaux - TO-220 (NDE) et TO-CAN (NDS) - chacun étant conçu pour différents besoins de montage et d'alimentation.

Le Boîtier TO-220 (10,16 mm × 4,58 mm) est le style le plus couramment utilisé dans les régulateurs de tension.Il comporte trois fils (entrée, sortie et réglage) qui s'étendent à partir d'un corps plat et thermiquement conducteur.La languette métallique arrière agit comme un dissipateur thermique et est souvent fixée à une surface de refroidissement plus grande pour aider à gérer la dissipation thermique.Le diagramme montre l'espacement exact des broches, l'épaisseur du fil et la taille des trous pour garantir la compatibilité avec les configurations de circuits imprimés standard et le matériel de montage.

Le Paquet TO-CAN (38,94 mm × 24,89 mm) offre un corps métallique scellé plus durable pour une plus grande fiabilité dans les environnements industriels ou militaires.Il comporte deux bornes principales s'étendant depuis le bas et une bride métallique avec des trous de montage pour une fixation ferme à un châssis ou à un dissipateur thermique.Les dimensions spécifient le diamètre du fil, l'espacement des trous et la hauteur totale, garantissant un ajustement et des performances thermiques appropriés.

Dépannage des circuits LM338

Gestion et dissipation de la chaleur

La surchauffe est un problème courant dans les circuits LM338.Utilisez toujours un dissipateur thermique approprié et assurez une bonne circulation de l'air autour du régulateur.Vérifiez si le dissipateur thermique est bien fixé et suffisamment grand pour le courant de charge.L’ajout d’un petit ventilateur de refroidissement ou l’amélioration de la ventilation peuvent également contribuer à prévenir les arrêts thermiques et à prolonger la durée de vie du régulateur.

Stabilité de la tension de sortie

Si la sortie du LM338 devient instable, la cause principale est souvent des condensateurs défectueux ou incorrects.Utilisez des condensateurs électrolytiques à faible ESR à l'entrée et à la sortie pour maintenir la tension stable.Remplacez régulièrement les anciens condensateurs, car ils perdent de leur efficacité avec le temps, ce qui peut provoquer des fluctuations de tension et du bruit.

Assurer des connexions appropriées

Lorsqu'il n'y a pas de sortie, vérifiez d'abord que toutes les broches sont correctement connectées : IN à l'alimentation, OUT à la charge et ADJ avec la configuration de résistance appropriée.Vérifiez les joints de soudure desserrés ou froids à l'aide d'un multimètre pour vérifier la continuité.Même une petite déconnexion peut empêcher le régulateur de fonctionner correctement.

Remédier aux effets d’entraînement

Trop d'ondulation dans la sortie signifie un mauvais filtrage.Essayez d'ajouter des condensateurs de dérivation plus grands ou supplémentaires à proximité de la broche de sortie.L'utilisation de condensateurs à faible ESR et la vérification des conditions de charge peuvent réduire l'ondulation et maintenir la tension constante.

Consulter des ressources supplémentaires

Si les problèmes persistent, reportez-vous toujours à la fiche technique du LM338 pour obtenir des conseils sur la tension des broches, les limites de courant et la résistance thermique.

Conclusion

Le LM338 reste un choix très fiable pour tous ceux qui ont besoin d'une régulation de tension réglable à courant élevé.Sa large plage de fonctionnement, son excellente régulation de charge et de ligne et sa robuste protection thermique et contre les surcharges le rendent adapté aux projets électroniques exigeants.Lorsqu'il est utilisé avec une gestion thermique, une sélection de condensateurs et une disposition de câblage appropriées, le LM338 peut fournir une puissance de sortie précise et constante, même dans des conditions difficiles.Comprendre ses considérations de conception et ses applications pratiques garantit des performances sûres, efficaces et durables dans n'importe quel circuit.

Foire aux questions [FAQ]

1. Le LM338 peut-il être utilisé comme régulateur de courant constant ?

Oui.En connectant une résistance fixe entre les broches de sortie et de réglage, le LM338 peut fonctionner comme une source de courant constant.Le courant est défini par la valeur de la résistance en utilisant la formule I = 1,25 V / R.

2. Quelle est la tension d'entrée minimale requise pour le LM338 ?

Le LM338 a besoin d'une tension d'entrée d'au moins 3 V supérieure à la tension de sortie souhaitée pour maintenir une régulation stable et un bon fonctionnement.

3. Comment calculer la tension de sortie d'un circuit LM338 ?

Utilisez la formule Vout = 1,25 × (1 + R2/R1) + Iadj × R2.Dans la plupart des cas, Iadj est très petit et peut être ignoré par souci de simplicité.

4. Pourquoi mon LM338 surchauffe-t-il ?

La surchauffe se produit lorsque le courant de charge ou la chute de tension aux bornes du régulateur est trop élevé.Fixez toujours un dissipateur thermique approprié et assurez une bonne circulation de l'air pour maintenir la température de jonction basse.

5. Quelle est la différence entre les régulateurs LM338 et LM317 ?

Les deux sont des régulateurs réglables, mais le LM338 prend en charge jusqu'à 5 A, tandis que le LM317 ne gère que 1,5 A. Le LM338 est préféré pour les applications à courant plus élevé.

6. Comment protéger le LM338 de l'inversion de polarité ?

Ajoutez une diode entre les broches de sortie et d'entrée et une autre entre les broches de sortie et de réglage.Ceux-ci évitent les dommages lorsque la tension d’entrée chute ou s’inverse.

7. Puis-je connecter plusieurs régulateurs LM338 en parallèle pour un courant plus élevé ?

Oui, mais vous devez utiliser des résistances de ballast (environ 0,1 Ω) sur chaque sortie pour égaliser le partage de courant et empêcher la surcharge d'un régulateur.