LM338 Spannungsregler: Datenblatt, Pinbelegung & praktische Anwendungen

Der LM338 ist ein integrierter Schaltkreis aus der LM-Serie von National Semiconductor. Seine Anwendungsschaltung ähnelt der des LM350 oder LM317 hinsichtlich einfacher Handhabung und geringer Bauteilanzahl. Allerdings liefert der LM317 einen geringeren Strom als der LM338. In diesem Beitrag besprechen wir den IC LM338 anhand seiner Eigenschaften, Anwendungen, Pin-Konfiguration und weiterer Details.

Was ist der LM338 IC?

Der LM338 ist ein einstellbarer 3-Terminal-Positivspannungsregler, der Ausgangsströme von über 5 A liefern kann. Er ist besonders einfach in der Anwendung, da nur zwei Widerstände benötigt werden, um die Ausgangsspannung einzustellen. Zudem machen seine Last- und Leitungsregelung ihn im Vergleich zu anderen kommerziellen Netzteilen außergewöhnlich zuverlässig.

Hinweis:

• Auch wenn Kondensatoren nicht zwingend erforderlich sind, wird ein Eingangs-Bypass-Kondensator benötigt, wenn der Regler mehr als 150 mm (6 Zoll) von den Eingangsfilterkondensatoren entfernt platziert wird.
• Zusätzlich kann ein optionaler Ausgangskondensator eingebaut werden, um das Einschwingverhalten zu verbessern.
• Schließlich kann der Einstellanschluss des Reglers überbrückt werden, um eine hohe Rippelunterdrückung zu erzielen.

Elektronischer integrierter Schaltkreis-Chip

LM338 IC Pin-Belegung und Konfiguration

Der LM338 IC verfügt über eine Pin-Belegung mit drei Anschlüssen:

• Pin 2 / Eingangspin: Empfängt das DC-Eingangssignal.
• Pin 1 / Einstellpin: Stellt die gewünschte Ausgangsspannung ein.
• Pin 3 / Ausgangspin: Liefert die geregelte Ausgangsspannung, die über den Filterkondensator geglättet und dann an den Schaltkreisausgang geführt wird.

Eigenschaften und Anwendungen des LM338 IC

Zu den wichtigsten Merkmalen des LM338 IC gehören:

• Einstellbarer Ausgang von 1,2 V bis 37 V
• Kurzschlussfester Ausgang
• Spezifizierter Ausgangsstrom von 5 A
• Leitungsregelung typischerweise 0,005 % / V
• P+ Produkterweiterung getestet
• Spezifizierte thermische Regelung
• Lastriegelung bei 0,1 %
• Standard 3-Leiter-Transistorgehäuse (TO-3 oder TO-220)
• Spezifizierter Spitzen-/Maximalausgangsstrom von 7 A
• Strombegrenzung konstant über Temperatur

Typische Anwendungsbereiche des LM338 IC sind:

• Batterieladegeräte
• Einstellbare Netzteile
• Konstantstromregler

(Batterieladegeräte)

LM338 Grundschaltung Spannungsrechner

Betrachten wir die folgende LM338-Anwendungsschaltung. Zur Einstellung einer konstanten Ausgangsspannung werden lediglich zwei Widerstände benötigt. Ein Spannungsregler-Rechner variiert dabei den Wert von R2 (Einstellwiderstand) und R1 (Programmierwiderstand).

Die Berechnung der Ausgangsspannung für den IC LM338 erfolgt nach der Formel:

Vout = 1,2 V × {1 + R2/R1} + Iadj × R2

Da der Einstellstrom Iadj sehr gering ist (ca. 50 µA), wird häufig die vereinfachte Formel verwendet:

Vout = 1,2 V × {1 + R2/R1}

LM338 IC Schaltplan

Der Schaltplan eines LM338 enthält verschiedene elektronische Bauteile wie externe Kondensatoren, Transistoren, Widerstände und Z-Dioden.

Schaltplan des LM338 IC

Für R1 eignet sich ein Wert von 120 Ohm beim LM338-Regler. Alternativ können auch Werte wie 220 Ohm oder 150 Ohm verwendet werden. Zudem lässt sich der LM338-Spannungsregler so konfigurieren, dass er den Schaltkreisstrom regelt.

LM338 Anwendungsschaltungen

Im Folgenden werden praktische Beispiele für IC-LM338-Anwendungs- und Netzteilschaltungen vorgestellt. Diese sind einfach aufzubauen und daher sowohl für Einsteiger als auch für Profis effizient einsetzbar.

Einstellsteuerung für mehrere LM338 Module

Beschreibung: Mit einem einzigen Potentiometer lassen sich mehrere LM338-Module steuern, wie im folgenden Diagramm dargestellt.

Schaltbild mehrerer IC LM338 Module mit einer einzigen Steuereinheit

LM338 Schaltung als Lichtsteuerung

Der LM338 kann auch als Lichtregler eingesetzt werden.

Im Schaltplan ersetzt ein Phototransistor den Standardwiderstand, der die Ausgangsspannung einstellt. Der IC-Ausgang versorgt die zu steuernde Lampe, deren Licht auf den Phototransistor fällt.

Lichtsteuerungsschaltung

Bei steigender Lichtintensität sinkt der Widerstandswert des Phototransistors. Dies zieht den Einstellpin (Adj) des IC weiter in Richtung Masse, wodurch die Ausgangsspannung und somit die Lampenhelligkeit abnimmt – es entsteht eine konstante Leuchtstärke.

Heizungsregler-Schaltung

Ein IC LM338 lässt sich zur Temperaturregelung verschiedener Parameter, beispielsweise einer Heizung, konfigurieren. Dazu wird ein weiterer IC (LM334) als Sensor benötigt. Der IC LM334 wird zwischen Masse des LM338 und dem Einstellpin (Adj) geschaltet.

Heizungsreglerschaltung

Steigt die Wärmequelle über den eingestellten Schwellwert, verringert der Sensor LM334 seinen Widerstand. Daraufhin sinkt die Ausgangsspannung des LM338 und damit die Spannung am Heizelement.

Einfaches 13V 5A einstellbares LM338 Netzteil

Diese Anwendung zeigt eine einfache Schaltung mit einem IC LM338.

Der Schaltkreis verfügt über einen einstellbaren Ausgang von 1,2/1,25 V bis zu einer maximalen Eingangsspannung von unter 37 V.

• Widerstand R2 variiert die Ausgangsspannung stufenlos.
• Dioden D3 und D2 fungieren als Schutzdioden.
• T1 ist der Primärtransformator für 230 V.
• Das Potentiometer VR am Einstellpin (Adj) dient zur Änderung der Ausgangsspannung.
• C3 und C2 sind Entkopplungskondensatoren, C5 und C1 sind Filterkondensatoren.

Schaltbild eines 13V 5A einstellbaren LM338 Netzteils

Funktionsweise

Der Schaltkreis arbeitet nach folgendem Prinzip:

• Der Transformator wandelt die 230 V AC in 15 V AC herunter.
• Die Spannung wird durch die Brückengleichrichterdiode zu einer DC-Rippelspannung gleichgerichtet.
• Vor dem LM338 passiert das DC-Signal den Rauschfilterkondensator.
• Im IC durchläuft das Signal Pin 2, Pin 1 und schließlich Pin 3, um den Gesamtausgang an den Schaltkreis zu liefern.

Wichtige Hinweise für den Aufbau:

• Zunächst muss ein Kühlkörper am IC LM338 befestigt werden, um Beschädigungen des Ausgangstransistors und Überhitzung zu vermeiden.
• Der Schalter S1 kann als EIN/AUS-Schalter dienen.
• Die 5-A-Dioden und der 8-A-Transformator machen dieses DIY-Projekt etwas kostspieliger. Nur bei tatsächlichem Bedarf aufbauen.
• Falls keine 5-A-Brücken-Diode verfügbar ist, kann diese aus Einzeldioden (z. B. SR520) aufgebaut werden.
• Bei Bedarf kann eine optionale 6-A-Sicherung in Reihe mit dem +Pol-Ausgang geschaltet werden.

Batterieladegerät mit 12V Strombegrenzung

Die folgende Schaltung verwendet eine 12V-Bleibatterie als Ladeobjekt. Wählen Sie geeignete Widerstände (R1 und R2), um den gewünschten Ladestrom für die 12V-Batterie einzustellen.

Schaltbild eines Batterieladegeräts mit 12V-Stromregelung

Durch weitere Anpassung von Widerstand R2 können auch andere Spannungen zum Laden verschiedener Batterietypen erzielt werden.

Zusammenfassung

Zusammenfassend ist der LM338 IC aufgrund seiner thermischen Regelung und des 3-Leiter-Transistorgehäuses eine zuverlässige Komponente für elektronische Geräte. Hinzu kommt eine zeitabhängige Strombegrenzung.

Unser detaillierter Artikel gibt Ihnen einen Überblick über die Inhalte eines LM338-Datenblatts und diskutiert mehrere LM338-Anwendungsschaltungen, die Sie selbst aufbauen können.

Sollten Sie noch Fragen zur LM338-Technologie haben, kontaktieren Sie uns gerne für weitere Unterstützung.