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Faut il bannir le régulateur variable LM317 ?

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Yffig:
Bonsoir à  toutes et à  tous !

Lors de son live du 15/09, Bertrand nous a fait part de ses "mésaventures" lors de l'utilisation du LM317.
Sa "mésaventure" relève du syndrome RTFM..., et je voudrais ici soumettre à  votre propre sagacité mes mésaventures avec cette puce bien que j'ai toujours soigneusement "Read The F... Manual", à  savoir la datasheet.

L'incident se produit lors de l'utilisation du LM 317 en régulateur variable conformément à  la datasheet ST Micro (vrai aussi avec celle de National Semiconductors.) dont je joins le schéma de principe ("LM317 as variable regulator.jpg").
Le principe en est très simple: la tension de référence (typ. 1.25V) disponible entre ADJ et Output créé un courant I sur la résistance R1 qui retourne au 0v par la résistance variable R2. Cela fournit en sortie une tension très proche de Vref x (1+R2/R1) si la résistance R1 est au max de 240 ohms afin de "tirer" les 5 mA minimum demandés par le LM317.
On peut ainsi théoriquement construire une petite alim variable de Vref à  NxVref, de l'ordre de 25v/30V à  peu de frais, SAUF QUE:
-DE MA propre expérience,  le potard R2 finit toujours par cramer lorsque qu'on l'utilise en bas de sa course (donc pour des tensions proches de Vref en sortie): cf la pièce jointe "Potard 1K-2W.jpg" où l'on distingue clairement le début de piste détérioré.... (j'ai eu la même chose avec R1=240 ohms et Potard Piher 4K7 0.2W).

Mon diagnostic est le suivant: le potard ne peut dissiper les 2W annoncés (0.2W dans le cas du Piher) que sur la longueur totale de sa piste. Si l'on utilise qu'une toute petite partie de la piste, la puissance admissible devient alors très réduite et quasi nulle tout en bas...
OR R1 et Vref fonctionnent comme une SOURCE DE COURANT I= Vref/R1 et même si R2 devient petit, P=RI² devient grand vis à  vis de ce que le petit bout de piste peut dissiper. Ce fonctionnement en source de courant paraît même interdire toute tentative de solution genre une petite résistance de valeur ~R1 dans le retour au 0v.

Si vous avez des suggestions... ou des infos déjà  publiées sur ce problème ?

La question était donc  "Faut il bannir le régulateur variable LM317 ?"
Perso, je dirais qu'il faut bannir l'utilisation d'une résistance R2 VARIABLE tel que suggéré par la datasheet ST Micro (ou NS) et se limiter à  une résistance R2 FIXE (ce que les 2 datasheets ST Micro et National Semiconductors (mai 1996) écrivent sans insister suffisamment sur ce point: "or by connecting a fixed resistor between the adjustment pin and output" alors qu'il dessinent à  côté R2 VARIABLE !

NB: Lorsque la piste du potentiomètre part en fumée (et ce n'est pas une image..., ça crame vraiment!), la tension de sortie du LM317 passe à  Vin... et cela risque d'être aussi le cas du montage alimenté... Un bidouilleur averti en vaut 2 !

Bonne lecture

Yffig

Curiosus:
Bonjour Yffig, et tout le forum,


--- Citer ---écrit par Yffig :  Lorsque la piste du potentiomètre part en fumée (et ce n'est pas une image..., ça crame vraiment! )
--- Fin de citation ---

ça ne devrait pas arriver,  c'est une mauvaise conception du montage, normalement, on mets toujours une résistance de buté pour éviter se genre d'incident.

Cette résistance de buté doit être calculé en fonction du potentiomètre utilisé, sur la datasheet il explique la théorie sans se soucié de la puissance du potentiomètre.

A+

papyblue:
Bonjour Yffig,

Si j'ai lu la datasheet, un courant minimum de sortie est exigé et le courant entrant dans la broche ADJ est négligeable.
En appliquant la loi d'Ohm, pour un potentiomètre de 1K ohms de 2W  on ne doit pas dépasser un courant de 44 mA.
Dans le montage considéré, pour une tension VS de 30V et une résistance R1 de 240 Ohms le courant atteint 125 mA soit environ le triple.
Question : pourquoi vouloir faire passer le courant de sortie minimum dans le potentiomètre ? il suffit peut-être de séparer les exigences.

PB   

Yffig:
Bonsoir Curiosus,

Merci pour votre contribution mais:
-"ça ne devrait pas arriver": bin si, non seulement cela arrive mais c'est reproductible: après avoir publié mon post j'ai remis la main sur un potard de 5K de marque Alpha sans doute 0.1 ou 0.2W, pris un LM317 de chez ST tout neuf, une résistance de 240 ohms (=> I constant de ~5 mA) , deux condos de découplage et monté l'ensemble sur  un breadboard (le montage précédent était sur un véroboard). Avant de mettre sous tension, j'ai mesuré (en 4 fils sur un Keysight 34461A) la résistance entre le point froid du potard et son curseur lorsque le potard est réglé au minimum : j'ai mesuré 2.7 ohms.
Avec une tension d'entrée de 20V,  à  la mise sous tension, le potard a fumé DIRECT ! A l'autopsie, la piste de carbone est cramée sur un angle d'environ 30° (comme c'était le cas du 1K-2W de référence WTH118).

-" c'est une mauvaise conception du montage": NON. il n'y a aucune "conception" du montage, j'utilise les précos de la datasheet et Velleman en fait même un kit (le K1823) dont on trouve la doc et le schéma:
https://www.velleman.eu/downloads/0/illustrated/illustrated_assembly_manual_k1823.pdf

- enfin concernant la "résistance  de butée", j'explique dans mon premier post pourquoi c'est illusoire: elle ne changera jamais le courant traversant le potard qui est fixé par Vref/R1, pas par le potard lui même, ni par des résistances de butée.

Concernant le design du LM317, je ne me permettrais jamais de critiquer les génies de l'analogique de chez NS qui ont pondu ce circuit (Bob Pease & al., RIP). J'ai cherché sur tout le Net, en anglais bien sûr, pour voir si qqu'un avait rencontré ce problème: RIEN !
Des LM317, il y en a au moins des 10-aines voire des 100-aines de millions en service et j'en utilise abondamment moi même (toujours avec des résistances fixes ou un petit ajustable entre deux résistances fixes pour régler finement la tension de sortie) et je n'avais jamais eu le moindre pb.  C'est pour cela que j'ai posté mon expérience sur le forum: 3 potards partis en fumée (en fait 4), ça ne peut pas être une simple conjonction de coïncidences, y a forcément une raison que, pour l'instant, j'ignore...

PS: J'ai vu le message de PapyBlue, j'y répondrai dans la soirée.

Cordialement
Yffig

Yffig:
Bonsoir PapyBlue,

Merci  d'intervenir sur ce fil, vos lumières sont très souvent précieuses ;) . J'espère aussi celles de Loulou31 qui pourraient éclairer ce dysfonctionnement que je n'arrive pas appréhender.

Tout d'abord, je vais rappeler le fonctionnement assez particulier du LM317, puis répondre à  votre message et enfin préciser le contexte du montage du LM317 que j'ai maquetté.

-Le LM317 est un régulateur de tension variable assez particulier...
En effet contrairement à  ce que l'on a l'habitude de rencontrer (ex. TL431, boucle d'asservissement de tension par Vref et ampli op, régulateurs à  découpage type LM2596, etc.), il n'utilise pas une classique référence de tension référencée au 0v MAIS référencée par rapport à  la tension de sortie et, compte tenu de son schéma d'application typique similaire aux schémas "classiques", il est  fréquent de ne pas voir cette différence fondamentale.
La référence de tension interne apparaît donc entre les bornes OUTPUT et ADJ et donc de R1: c'est une valeur classique d'environ 1.25V (par bandgap ?).
Cette tension Vref est associée à  une résistance externe (R1) pour générer un courant constant qui alimente une résistance R2 qui retourne au 0v. La pin ADJ est utilisée pour mesurer et asservir la tension Output mais c'est surtout une sortie: courant toujours sortant (Iadj de 50µA typ.)
La tension Output est alors = Vref+(Vref/R1)*R2+R2*Iadj souvent simplifiée en Vref*(1+R2/R1) puisqu'il est recommandé d'utiliser une valeur de R1 permettant de faire débiter au moins 5 mA "à  vide"( Minimum Load Current de la Datasheet) d'où la valeur de R1 recommandée de 240 ohms (1.25/240=env.5 mA), alors les 50 µA de Iadj seront négligeables.Je crois que c'est l'essentiel de ce qu'il faut comprendre du LM317.

Concernant vos remarques:
-1/"courant min de sortie": respecté par R1= 240 ohms pour R2= 5K (et dans le cas du potard 1K/2W, j'ai mis R1 = 51 ohms soit 25 mA).

-2/ il n'y a jamais de "courant entrant" sur la pin ADJ si on en croit la datasheet. De plus cette pin provient de 2 émetteurs de BJT NPN (Q17 et Q19) qui, à  priori en régime permanent, ne peuvent que fournir du courant (typ. 50µA), pas en consommer.

-3/"En appliquant la loi d'Ohm, pour un potentiomètre de 1K ohms de 2W  on ne doit pas dépasser un courant de 44 mA":
Tout à  fait !  En référence au point 1, il est fixé à  25 mA par R1=51 ohms (donnée omise lors de mon premier post, dont acte !)

-4/"Dans le montage considéré, pour une tension VS de 30V et une résistance R1 de 240 Ohms le courant atteint 125 mA soit environ le triple.":
NON ! la tension sur R1 est toujours de 1.25V quelque soit la tension de sortie. La valeur de 125 mA que vous calculez est donc erronée. J'ai donc alors sur R2: 25mA*1K = 25V et donc 625mW<<2W.

Pourquoi j'ai maquetté cette petite alim linéaire ?:
J'avais besoin de tester un projet de prérégulation d'alimentation linéaire par un LM2596. Une petite alim linéaire de 3v à  25v , 1A convenait à  ce besoin.

Je ne m'attendais pas à  autant de déboires.... même si les résultats obtenus par la prérégulation sont très satisfaisants et me permettaient d'envisager de publier sur le forum. Je vais donc faire une alim linéaire plus classique 0-30v/3A (ça ne sera pas ma première  :P ) pour les besoins de ces tests mais ce ne sera pas aussi rapide.

Cordialement

Yffig

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