Positiver Spannungsregler LM323: Alles, was Sie wissen müssen

Der positive Spannungsregler LM323 ist ein fester 5-V-Linearregler, der einen Ausgangsstrom von bis zu 3 A liefern kann und sich somit für Mikroprozessoren, eingebettete Platinen und andere Hochstrom-5-V-Anwendungen eignet.In diesem Artikel werden die Pin-Konfiguration des LM323-Reglers, der interne Schaltplanbetrieb, Spezifikationen, Funktionen, Anwendungsschaltung, Alternativen, Vergleiche mit anderen Reglern sowie deren Vorteile und Einschränkungen erläutert.

Katalog

LM323 Positiver Spannungsregler Basic

Die Positiver Spannungsregler LM323 ist ein Linearregler mit festem Ausgang, der eine stabile +5-V-Gleichstromversorgung mit einem Ausgangsstrom von bis zu 3 A bietet.Es handelt sich um ein Gerät mit drei Anschlüssen, das normalerweise in TO-220- oder TO-3-Gehäusen erhältlich ist und sich daher für Leistungsanwendungen mit mittlerem bis hohem Strom eignet.Der Regler hält einen konstanten 5-V-Ausgang aufrecht, auch wenn sich die Eingangsspannung oder der Laststrom ändern.

Für eine ordnungsgemäße Regelung benötigt dieses Gerät eine Eingangsspannung, die mindestens etwa 2–3 V höher ist als der 5-V-Ausgang.Da es sich um einen Linearregler handelt, leitet er überschüssige Spannung als Wärme ab. Daher wird beim Betrieb mit höheren Strömen ein geeigneter Kühlkörper empfohlen.Der LM323 verfügt außerdem über eine integrierte Strombegrenzung und einen thermischen Schutz für verbesserte Zuverlässigkeit und Sicherheit.

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Details zur Pinbelegung des LM323-Reglers

Pin Nummer	Pin Name	Beschreibung
1	Eingabe	Erhält die ungeregelte DC-Eingangsspannung.Die Eingangsspannung muss höher sein als die geregelte Ausgangsspannung.
2	Boden	Gemeinsamkeiten Referenz für Eingabe und Ausgabe.Verbunden mit Systemerde.
3	Ausgabe	Bietet die geregelte DC-Ausgangsspannung (typischerweise 5 V für LM323).

Alternativen und gleichwertiges Modell

• LM123

• LM7805

• LM340-5.0

• L7805CV

• LM350

•LM338

• LM78H05

• UA7805

• LT1084-5

• LT1085-5

• LT1083-5

Schematische Darstellung des LM323-Reglers

Das schematische Diagramm des LM323 zeigt einen klassischen linearen Reihenspannungsregler, der aus mehreren Transistorstufen aufgebaut ist.Auf der linken Seite des Diagramms gelangt die Eingangsspannung in den Schaltkreis und speist einen Referenzabschnitt, der eine Zenerdiode und Vorspannungstransistoren enthält.Dieser Teil der Schaltung erzeugt eine stabile Referenzspannung, die sich bei Eingangsschwankungen nicht wesentlich ändert.Diese Referenz wird zum Standard, mit dem die Ausgangsspannung verglichen wird.

Im Mittelteil vergleicht eine Differenzverstärkerstufe die abgetastete Ausgangsspannung mit der internen Referenzspannung.Wenn die Ausgangsspannung sinkt, erhöht der Verstärker die Ansteuerung des Durchgangstransistors.Steigt die Leistung, reduziert es den Antrieb.Kleine Kondensatoren in diesem Abschnitt sorgen für eine Frequenzkompensation, um den Regler stabil zu halten und Schwingungen zu verhindern.

Auf der rechten Seite fungieren große Leistungstransistoren als Reihendurchlasselement.Diese Transistoren steuern den Strom, der vom Eingang zum Ausgang fließt.Der niederohmige Widerstand in der Nähe des Ausgangs dient der Strommessung zum Schutz.Wenn der Ausgangsstrom zu hoch wird, begrenzt die Schutzschaltung den Antrieb, um Schäden zu verhindern.Insgesamt zeigt das Diagramm, wie der LM323 einen konstanten 5-V-Ausgang aufrechterhält, indem er die Leitung seiner internen Leistungstransistoren kontinuierlich anpasst.

Spezifikationen des LM323-Reglers

Parameter	LM323 Spezifikation	Einheit
Eingangsspannung	20	V
Macht Zerstreuung	Intern Begrenzt	W
Betrieb Sperrschichttemperatur	0 bis +125	°C
Lagerung Temperaturbereich	-65 bis +150	°C
Bleitemperatur (10s)	300	°C
Ausgangsspannung (Vin = 7,5 V, Iout ≤ 3A)	4,8 – 5,2 (Typ 5,0)	V
Linienregulierung	1,0 – 25	mV
Lastregulierung	10 – 100	mV
Thermisch Verordnung	0,002 – 0,03	%/V/W
Ruhend Aktuell	3,5 – 20	mA
Ausgangsrauschen Spannung	40	µVrms
Ripple-Ablehnung	62 – 75	dB
Kurzschluss Aktuelle Grenze	4,5 – 5,5	A
Langfristig Stabilität	35	mV
Thermisch Widerstand (Junction-to-Case)	2,0	°C/W

Funktionen des LM323-Reglers

Hoher Ausgangsstrom (bis zu 3A+)

Der LM323 kann einen Ausgangsstrom von mehr als 3 A liefern und eignet sich daher für leistungsstarke digitale Schaltkreise, Mikroprozessorsysteme und Industrielasten, die stabile 5 V bei hohen Strompegeln erfordern.

Feste Ausgangsspannung von 5 V

Bietet einen geregelten 5-V-Ausgang, ohne dass externe Einstellwiderstände erforderlich sind, was das Schaltungsdesign vereinfacht.

2 % Ausgangsspannungstoleranz

Behält eine hohe Ausgangsgenauigkeit bei und gewährleistet eine stabile Spannung für empfindliche Logik- und TTL-Geräte.

Keine externen Komponenten erforderlich

Funktioniert ohne obligatorische externe Widerstände zur Regelung, wodurch die Designkomplexität und der Platzbedarf auf der Leiterplatte reduziert werden.

Interner thermischer Überlastschutz

Begrenzt oder unterbricht den Betrieb automatisch, wenn die Sperrschichttemperatur zu hoch wird, und schützt so das Gerät vor Schäden durch Überhitzung.

Interne Kurzschlussstrombegrenzung

Schützt den Regler und die angeschlossenen Stromkreise durch Begrenzung des Stroms bei Kurzschlüssen.

Kompensation des sicheren Bereichs für den Ausgangstransistor

Verhindert, dass der interne Durchgangstransistor außerhalb seines sicheren Betriebsbereichs (SOA) arbeitet, und verbessert so die Zuverlässigkeit unter Hochspannungs- und Hochstrombedingungen.

Gute Ripple-Ablehnung

Reduziert die Wechselstromwelligkeit der Eingangsversorgung und sorgt so für einen saubereren Gleichstromausgang für einen stabilen Systembetrieb.

Geringes Ausgangsrauschen

Erzeugt eine relativ geringe Rauschspannung und eignet sich daher für Logikschaltungen und analoge Schaltkreise mit mittlerer Empfindlichkeit.

Großer Eingangsspannungsbereich (bis zu 20 V)

Akzeptiert Eingangsspannungen bis zu 20 V und ermöglicht so Flexibilität beim Netzteildesign.

Hervorragende Linienregulierung

Hält eine stabile Ausgangsspannung aufrecht, auch wenn die Eingangsspannung innerhalb des angegebenen Bereichs schwankt.

Gute Lastregulierung

Hält die Ausgangsspannung trotz Änderungen des Laststroms konstant.

Kontrolle der thermischen Regulierung

Minimiert die durch Temperaturänderungen verursachte Leistungsdrift.

Hohe Verlustleistungsfähigkeit

Aufgrund seines TO-220-Gehäuses ist es für eine hohe Verlustleistung bei ordnungsgemäßer Wärmeableitung ausgelegt.

Robuste lineare Regulierungsarchitektur

Verwendet ein Reihendurchgangstransistordesign für eine sanfte, rauscharme Spannungsregelung im Vergleich zu Schaltreglern.

LM323-Regler-Anwendungsschaltung

Die LM323-Anwendungsschaltung zeigt einen einfachen festen 5-V-Linearregleranschluss.Die Eingangsspannung wird an den Eingangspin angelegt und der geregelte 5-V-Ausgang wird vom Ausgangspin abgenommen.Der mittlere Pin ist mit Masse verbunden, die als gemeinsame Referenz für Eingang und Ausgang dient.

Zwischen Eingang und Masse ist ein 0,33 µF Kondensator (Cin) geschaltet.Dieser Kondensator hilft, Rauschen zu filtern und verhindert Schwingungen, die durch lange Eingangsleitungen oder instabile Stromquellen verursacht werden.Ausgangsseitig ist ein Kondensator (Cout) zwischen Ausgang und Masse geschaltet.Dieser Kondensator verbessert die Stabilität, reduziert die Welligkeit und verbessert das Einschwingverhalten, wenn sich der Laststrom plötzlich ändert.

LM323-Regleranwendungen

• Mikroprozessor-Netzteile

• TTL- und CMOS-Logikschaltungen

• Eingebettete Systemplatinen

• Industrielle Steuerungssysteme

• Kommunikationsausrüstung

• Prüf- und Messgeräte

• Geregelte 5-V-Tischnetzteile

• Kfz-5V-Regelung (mit Schutz)

• Batteriebetriebene 5V-Systeme

• Robotik-Steuerplatinen

• LED-Treiberschaltungen (5V-Systeme)

• Retrofit-Ersatz für ältere 5V-Regler

• Arcade- und Retro-Gaming-Systeme

• Einplatinencomputer

• Stromschienen mit digitaler Schnittstelle

Vergleich: LM323 vs. anderer Spannungsregler

Parameter	LM323	LM7805	LM317	LM338	LM2596
Reglertyp	Linear (fest)	Linear (fest)	Linear (Einstellbar)	Linear (Einstellbar)	Wechseln (Buck)
Ausgangsspannung	5V fest	5V fest	1,25 V–37 V Adj	1,25 V–32 V Adj	Einstellbar (typischerweise 1,23 V–37 V)
Maximale Leistung Aktuell	3A	1A–1,5A	1,5A	5A	3A
Effizienz	Niedrig–Mittel	Niedrig	Niedrig	Niedrig	Hoch
Extern Komponenten	Minimal	Minimal	Erfordert Widerstände	Erfordert Widerstände	Erfordert Induktor, Diode, Kappen
Wärmeerzeugung	Hoch (bei hoch Belastung)	Mäßig	Mäßig	Hoch	Niedrig
Ausfallspannung	~2V	~2V	~2–3V	~2–3V	Niedrig (abhängig von Entwurf)
Ripple-Ablehnung	Gut	Gut	Sehr gut	Sehr gut	Mäßig
Schutz Funktionen	Thermal + Aktuelle Grenze	Thermal + Aktuelle Grenze	Thermal + Aktuelle Grenze	Thermal + Aktuelle Grenze	Thermal + Aktuelle Grenze
Typische Verwendung	Hochstrom 5V Versorgung	Low-Power 5V Schaltkreise	Einstellbar Versorgung	Hochstrom einstellbare Versorgung	Effizienter DC-DC Konvertierung

Mechanische Abmessungen des LM323

Vorteile und Einschränkungen

LM323 Vorteile

• Hohe Ausgangsstromfähigkeit (bis zu 3A)

• Fester und stabiler 5-V-Ausgang

• Einfaches Schaltungsdesign

• Minimale externe Komponenten erforderlich

• Gute Leitungs- und Lastregulierung

• Eingebauter thermischer Überlastschutz

• Interne Kurzschlussstrombegrenzung

• Sicherer Bereichsschutz für Ausgangstransistor

• Geringes Ausgangsrauschen im Vergleich zu Schaltreglern

• Zuverlässige lineare Regelung für empfindliche digitale Schaltkreise

LM323-Einschränkungen

• Niedriger Wirkungsgrad im Vergleich zu Schaltreglern

• Erzeugt bei hoher Eingangsspannung erhebliche Wärme

• Erfordert einen großen Kühlkörper für Hochstrombetrieb

• Nur fester 5-V-Ausgang (nicht einstellbar)

• Höhere Dropout-Spannung (~2 V typisch)

• Sperriges Paket im Vergleich zu modernen Atemreglern

• Nicht geeignet für batteriebetriebene Systeme mit geringer Leistung

• Verlustleistung durch thermische Bedingungen begrenzt

Fazit

Aufgrund der starken Ausgangsleistung, der guten Leitungs- und Lastregelung, der integrierten Schutzmechanismen und der unkomplizierten Anwendungsschaltung eignet sich der LM323 gut für digitale Logiksysteme, Industrieanlagen und eingebettete Designs.Obwohl er im Vergleich zu modernen Schaltreglern mehr Wärme erzeugt und einen geringeren Wirkungsgrad bietet, bietet er ein geringes Rauschen und eine einfache Implementierung, die viele Designs immer noch erfordern.Durch das Verständnis der Spezifikationen, des internen Betriebs, der praktischen Anwendungen und des Vergleichs mit anderen Reglern können Sie feststellen, ob der LM323 die richtige Lösung für Ihre 5-V-Stromversorgungsanforderungen ist.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Wie hoch ist die Dropout-Spannung des LM323-Reglers?

Der LM323 benötigt typischerweise eine um etwa 2 bis 3 V höhere Eingangsspannung als sein 5-V-Ausgang, um eine ordnungsgemäße Regelung aufrechtzuerhalten.Wenn der Eingang zu nahe an 5 V abfällt, kann der Ausgang instabil werden.

2. Wie viel Wärme erzeugt der LM323 bei Volllast?

Wärme hängt von der Spannungsdifferenz und dem Strom ab.Die Verlustleistung beträgt (Vin − 5V) × Iout.Bei hoher Eingangsspannung und 3A-Last entsteht erhebliche Wärme, die einen geeigneten Kühlkörper erfordert.

3. Kann ich zwei LM323-Regler parallel schalten, um den Strom zu erhöhen?

Die Parallelschaltung von Linearreglern wird nicht empfohlen, es sei denn, es werden spezielle Stromaufteilungsmethoden verwendet.Eine ungleichmäßige Stromverteilung kann zu Überhitzung oder Ausfall führen.

4. Welcher Wert des Eingangskondensators wird für die Stabilität des LM323 empfohlen?

Um die Stabilität zu verbessern und Schwingungen zu reduzieren, werden üblicherweise ein 0,33-µF-Kondensator am Eingang und ein geeigneter Ausgangskondensator (typischerweise 0,1 µF oder höher) verwendet.

5. Wie schneidet LM323 im Vergleich zu einem Abwärtswandler für 5-V-Versorgung ab?

LM323 bietet geringes Rauschen und ein einfaches Design, aber Abwärtswandler bieten einen viel höheren Wirkungsgrad und eine geringere Wärmeentwicklung, insbesondere beim Herunterfahren von hohen Eingangsspannungen.

6. Was passiert, wenn der LM323 überhitzt?

Die interne thermische Schutzschaltung reduziert den Ausgangsstrom oder schaltet den Regler vorübergehend ab, bis die Temperatur wieder ein sicheres Niveau erreicht.

7. Kann LM323 plötzliche Lastwechsel bewältigen?

Ja, mit geeigneten Ausgangskondensatoren kann der LM323 auf vorübergehende Laständerungen reagieren und gleichzeitig einen stabilen 5-V-Ausgang aufrechterhalten.