¿Por qué este LM317 da una salida inesperada?

Solo por diversión, usé un IC LM317 con dos resistencias (1,5k y 470 ohmios) para obtener un voltaje de salida de alrededor de 1,8 voltios y usé este circuito con un reloj de pared.

Funcionó sorprendentemente bien cuando conecté diferentes baterías, como 3,7 V, 6 V y 12 V, pero cuando conecté el cargador a la batería, pronto descubrí que la velocidad del reloj de pared era notablemente más rápida de lo normal y estaba por delante de mi muñeca. ver después de sólo unos minutos.

Repetí el experimento con otros dos circuitos integrados LM317 usando diferentes relojes de pared y el resultado fue el mismo. Usé otro par de resistencias y emití un voltaje de alrededor de 1.5V, siendo el mismo resultado.

Luego usé AMS1117-1.5 IC y el reloj de pared seguía funcionando mucho más rápido de lo normal.

No entiendo por qué sucede esto cuando conecto el cargador a la batería.

El circuito que diseñé fue así:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Proporcione un esquema del circuito exacto que está utilizando, con la especificación de cada parte. Además, muestre cómo conectó el cargador a la batería (¿el circuito con el LM317 todavía estaba conectado?).
He añadido un diagrama del circuito. Además, de la pregunta se desprende claramente que el cargador y la carga se conectaron al mismo tiempo. Funcionó bien cuando el cargador no estaba conectado, cuando el cargador estaba conectado, el circuito funcionaba mal.
¿Exactamente qué cargador estabas usando? ¿Qué longitud tienen los cables de la batería al LM317? ¿Qué sucede si solo conecta el cable negativo del cargador (de modo que esté conectado a la batería pero no la esté cargando)? ¿Puedes mostrarnos una foto de todo el montaje?
1. Le falta toda la capacitancia recomendada en la hoja de datos. 2. El valor máximo permitido para R1 es 240R. El regulador no puede empezar con el valor que tienes.
@ user207421 Probé el circuito con capacitores de 4.7uF y no mejoró el rendimiento de ninguna manera.
@BruceAbbott, con la batería de 12v, utilicé un cargador de 12 voltios disponible en el mercado con protección interna contra sobrecarga, mientras que con la batería de 3,7 voltios, utilicé una fuente de alimentación de teléfono móvil de 5 voltios y un módulo TP4056 para la carga. En ambos casos, obtuve los mismos resultados que se indicó anteriormente.
Como preguntaba antes, que pasa si desconectas el positivo del cargador de la bateria y dejas el negativo conectado?
¿E implementaste mi punto #2? No es bueno simplemente leer la mitad del comentario e implementar la mitad de la solución.
¿Midió el voltaje de salida del regulador en algún momento de sus experimentos?
@BruceAbbott, la salida inesperada se ve tan pronto como se conecta cualquiera de los terminales del cargador, ya sea positivo o negativo.
@ usuario207421, Tenías razón. Usé un capacitor en la entrada, pero faltaba el capacitor de salida. Tan pronto como agregué un capacitor en la salida, el circuito funcionó incluso con las resistencias de gran valor. Sugeriría agregar otra respuesta a este hilo explicando su solución ...

Respuestas (4)

Otras respuestas y chats presentaron algunas razones para el problema que mencionaste:

... Funcionó sorprendentemente bien cuando conecté diferentes baterías, como 3.7V, 6V y 12V, pero cuando conecté el cargador a la batería, pronto descubrí que la velocidad del reloj de pared era notablemente más rápida de lo normal...
I No entiendo por qué sucede esto cuando conecto el cargador a la batería.

Posibles razones :
como no tenemos los detalles exactos que otros solicitaron, podemos especular principalmente.
Creo que hay una combinación de efectos/problemas que se superponen a los resultados encontrados:

  • Corriente de carga mínima : LM317, al igual que otros reguladores de la serie, requiere una corriente de carga mínima, que varía de un modelo a otro. En el caso del LM317, el uso de 120 ohmios como R1 proporciona los 10 mA necesarios para el peor de los casos.
  • Respuesta transitoria de LM317 : El LM317 puede funcionar con una carga inferior a 10 mA, pero la respuesta transitoria y su voltaje de salida pueden verse comprometidos. Esto podría explicar por qué LM317 funciona con la batería como la fuente de alimentación más fluida, pero es posible que no responda bien a los transitorios.
  • Cargador ruidoso : La mayoría de los cargadores de batería son eléctricamente "ruidosos", con raras excepciones.
    ¡Los cargadores de batería simples pueden incluso alimentar la batería con CC pulsada, que ni siquiera se filtra, utilizando solo un diodo, sin condensadores!
    Otros "cargadores inteligentes" pueden usar fuentes de alimentación de modo conmutado SMPS, pero cuentan con el efecto de suavizado de voltaje de la batería. SMPS puede causar una "ondulación" de alta frecuencia, generalmente en el rango de 20KHz-100KHz.
    La respuesta transitoria de LM317 es mejor para baja frecuencia (línea rectificada = 60-120 Hz) que para voltajes mal filtrados de un SMPS en ciertos cargadores (por eso los lectores preguntaron por el modelo de cargador).
  • Resistencia interna de la batería : la batería de 12 V puede tener una mayor resistencia interna en comparación con la corriente de carga pulsada. Puede ser una batería de moto (5-10 Ah) o una batería de coche envejecida. En ambos casos, la resistencia interna podría llegar a los 50 miliohmios. Digamos que los pulsos de carga son 10A; en este caso, la ondulación de carga sería de 500 mV.
    Si LM317 se cargó correctamente, su atenuación sería de unos 60 dB, por lo que la ondulación de salida sería insignificante.
    Pero su circuito drena solo 1.25/1K5 = 0.83mA = 8% o el mínimo requerido (en el peor de los casos).
  • Circuitos de reloj con suministro de voltaje pulsante : la mayoría de los relojes digitales funcionan con baterías y no tienen suficiente protección contra el voltaje de suministro pulsante. Dichos pulsos podrían perturbar el tiempo y el divisor de cuarzo, al crear pulsos de reloj adicionales , haciendo que su reloj funcione más rápido de lo esperado. Minimizar cualquier sobretensión, pulsada o no, debe ser una prioridad.

Formas de Investigación :
Si tiene un osciloscopio portátil barato (como DSO138 ), sería una gran herramienta para ver el comportamiento de cualquier voltaje transitorio.
Pero si no tiene ninguno, no se preocupe: intente usar un LED ROJO como aquí:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Supongo que el voltaje del LED rojo es de 1,7 V; otros colores tienen diferentes voltajes de umbral.
Para V_out = 1.8V, el LED se encenderá tenuemente con una resistencia de 10_Ohm. "Memoriza" la intensidad de la luz usando solo la batería de 12V.
Luego conecte y encienda el cargador. Si el LED cambia su intensidad de luz o comienza a parpadear, esa es la evidencia de que el LM317 no está funcionando correctamente. Usé tu dibujo e hice una pequeña revisión y actualización.

Acerca del circuito revisado :
valores de resistencia : para evitar el funcionamiento incorrecto del LM317, cambié los valores de resistencia R1 y R2; R1 = 120R y R2 = 52R (o 56R, si 1,83 V está bien). Este es el valor revisado de R2, con el comentario/ayuda de OP. Dos condensadores , electrolíticos y de poliéster/cerámica, también ayudarían a la respuesta transitoria.
El LED ROJO podría omitirse, pero es una indicación visual de que todo continúa funcionando correctamente.

Obviamente, el circuito podría diseñarse de otra manera, desde la selección del regulador en serie hasta el circuito del cargador, pero esa sería otra cuestión. Así que creo que he abordado las razones más probables de los hallazgos identificados.
Infórmenos sobre el comportamiento del LED ROJO (investigación) y si los cambios propuestos funcionaron según lo previsto.

Actualización y comentarios de OP:
El póster original - Asmat Ali - me ayudó a identificar un error en el cálculo de R2 - ¡gracias! También mencionó que el problema se resolvió usando (mis adiciones):

Después de agregar un capacitor de 4.7uF allí (salida), el circuito funcionó perfectamente con resistencias (R1) 1000 y (R2) 470 ohm.

Si bien el circuito ahora podría funcionar simplemente agregando el capacitor de salida, la corriente de carga aún es demasiado pequeña y recomiendo aumentar la carga mínima.
Una sugerencia minimalista es agregar al circuito original R_Load = 180R , proporcionando la corriente mínima en el peor de los casos de 10 mA (@ 1.8V), manteniendo los 4.7uF OP mencionados.

Gracias por la respuesta detallada. En mi caso, el problema en realidad se debió a que no usé un capacitor en el lado de salida del circuito. Después de agregar un capacitor de 4.7uF allí, el circuito funcionó perfectamente con resistencias de 1000 y 470 ohmios. Tengo curiosidad por saber por qué cambiaste R2 a 1k6. 120 y 1k6 dan una salida de unos 17 voltios según la fórmula.
Acerca de sus hallazgos, es bueno saber que Output Cap mejoró el rendimiento para hacerlo estable. Y sobre el R2, seguramente cometí un error, probablemente debido a un cálculo nocturno. Me alegro de que lo hayas conseguido, gracias. El valor correcto debe ser R2 = 52Ω. Esta es solo una respuesta rápida, ya que el dibujo y el texto de este valor 52R están en la PC, ahora es muy tarde, por lo que es posible que necesite un par de días para eso. Mitigó las inestabilidades con el límite de salida, pero sigo creyendo que R1 = 120R + R2 = 52R o al menos una carga mayor de 180 Ω a 1,8 V podría mejorar la estabilidad de LM en todas las condiciones.
@AsmatAli, consulte mi respuesta revisada - Imagen y texto - teniendo en cuenta sus comentarios y opiniones. Gracias de nuevo por ayudar a encontrar el error R2. Incluí una mención de una solución minimalista (R_load = 180R), basada en nuestra última interacción. Si considera que he abordado lo que preguntó, considere aceptar la respuesta. Y si pudiera probar el LED en el circuito original y confirmar (o no) las sospechas, su experimento nos permitirá a todos aprender de él.

LM317 es transparente a las corrientes de CA producidas por convertidores de potencia de conmutación. Los picos producidos por el cargador van directamente a través del LM317 hacia el circuito del reloj y dominan fácilmente los circuitos de cristal que funcionan a un nivel de potencia de 1uW. El reloj cuenta algunos de los picos del cargador como si fueran pulsos del oscilador de cuarzo.

Si hubiera usado un cargador lineal, no tendría este problema, pero la mayoría de los cargadores usan convertidores de potencia de conmutación para lograr eficiencia y agilidad en el diseño.

Eso es porque le falta la capacitancia recomendada, no específicamente por la fuente de alimentación de conmutación.
@ user207421 Eso también puede serlo, pero los relojes son bastante sensibles a la basura de la fuente de alimentación. Son microcircuitos de potencia con supresión de ruido solo suficiente para hacer frente a la susceptibilidad radiada. Si los alimenta con ruido conducido en la entrada de la batería, no están diseñados para lidiar con eso. También hay mucha variabilidad entre los modelos de relojes: personalmente he visto diferencias de un orden de magnitud en la susceptibilidad al menos, y el reloj muy caro no era el mejor, curiosamente. Nunca tuvo problemas al quedarse sin batería con la parte trasera metálica cerrada.
Ciertamente. Así son muchas cosas. No he afirmado lo contrario. Pero el punto central de la pregunta es que el regulador debería haber eliminado la basura de la fuente de alimentación, y la respuesta es que lo hará si hay un condensador de entrada. se utiliza, y un valor adecuado para R1.

El problema es que el viejo LM317 necesita tener una carga de al menos 10mA para que regule el voltaje de salida. Su resistencia de 470 ohmios tiene demasiada resistencia para un LM317. La hoja de datos muestra 240 ohmios para el LM117 más caro y 120 ohmios para el LM317. La hoja de datos también muestra condensadores de entrada y salida importantes.

Luego, también debe reducir la resistencia de los 1,5k a 51 ohmios para que el voltaje de salida sea de aproximadamente 1,78V.

LM317

Esto realmente no explica por qué funcionó con baterías y no con el cargador. La diferencia ocurrió tanto para el LM317 como para el LM117.
También agregaría algo de capacitancia masiva paralela a C1 en la entrada.
240R es el valor máximo de R1 para 317 y 117. La hoja de datos muestra numerosos ejemplos de 240R para el LM317. Está extrapolando a partir de una sola muestra y también está confundiendo R1 con R2.
Los números de la hoja de datos son bastante claros sobre la carga mínima: NO se garantiza que se regule con un R1 de 240 ohmios y sin carga. Sin embargo, por lo general lo hará, por lo que la gente se sale con la suya. El peor de los casos es baja temperatura y alto Vin-Vout. Pero no es buen diseño depender de especificaciones típicas, en absoluto.

Si usa el valor máximo de resistencia para el LM317, algunos de ellos tendrán un aumento de voltaje de salida si su corriente de carga es baja.

LM317

¿Por qué este LM317 da una salida inesperada?
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