LM317 z zewnętrznym obwodem doładowania prądu

Popularny układ scalony regulatora napięcia LM317 został zaprojektowany tak, aby dostarczał nie więcej niż 1,5 A, jednak poprzez dodanie zewnętrznego tranzystora zwiększającego prąd do obwodu, możliwa staje się modernizacja obwodu regulatora, aby obsługiwał znacznie wyższe prądy i do dowolnych pożądanych poziomów.

Być może już spotkałeś 78XX obwód regulatora stałego napięcia które są ulepszane do obsługi wyższych prądów poprzez dodanie do niego zewnętrznego tranzystora mocy, układ scalony LM317 nie jest wyjątkiem i to samo można zastosować do tego wszechstronnego obwodu regulatora zmiennego napięcia w celu ulepszenia jego specyfikacji do obsługi dużych ilości prądu.

Standardowy obwód LM317

Poniższy obraz przedstawia standard Obwód regulatora zmiennego napięcia IC LM317 przy użyciu minimum komponentów w postaci pojedynczego stałego rezystora i potencjometru 10K.

Ta konfiguracja ma oferować zmienny zakres od zera do 24 V przy zasilaniu wejściowym 30 V. Jeśli jednak weźmiemy pod uwagę zakres prądu, to nie więcej niż 1,5 A niezależnie od prądu wejściowego zasilania, ponieważ układ jest wewnętrznie wyposażony, aby umożliwić tylko do 1,5 A i powstrzymać wszystko, co może wymagać powyżej tego limitu.

Pokazana powyżej konstrukcja, która jest ograniczona maksymalnym prądem 1,5 A, może zostać ulepszona za pomocą zewnętrznego tranzystora PNP w celu zwiększenia prądu na poziomie prądu wejściowego, co oznacza, że ​​po wdrożeniu tego ulepszenia powyższy obwód zachowa zmienną regulację napięcia funkcja, ale będzie w stanie zaoferować pełny prąd wejściowy zasilania do obciążenia, omijając wewnętrzną funkcję ograniczenia prądu IC.

Obliczanie napięcia wyjściowego

Do obliczenia napięcia wyjściowego obwodu zasilającego LM317 można wykorzystać następujący wzór

VLUB= VREF(1 + R2 / R1) + (I.ADJ× R2)

gdzie jest = VREF = 1,25

Bieżące ADJ można właściwie zignorować, ponieważ zwykle wynosi około 50 µA, a zatem jest zbyt pomijalne.

Dodawanie zewnętrznego wzmacniacza Mosfet

Aktualne ulepszenie doładowania można zaimplementować poprzez dodanie zewnętrznego tranzystora PNP, który może mieć postać BJT mocy lub mosfetu z kanałem P, jak pokazano poniżej, tutaj używamy mosfetu, który zachowuje kompaktowość i pozwala na ogromną aktualizację prądu w okular.

W powyższym projekcie Rx staje się odpowiedzialny za zapewnienie wyzwalacza bramki dla mosfetu, aby był w stanie przewodzić w tandemie z układem scalonym LM317 i wzmocnić urządzenie dodatkową ilością prądu określoną przez zasilanie wejściowe.

Początkowo, gdy moc wejściowa jest podawana do obwodu, podłączone obciążenie, które może być oceniane na znacznie wyższe niż 1,5 A, próbuje uzyskać ten prąd przez układ scalony LM317, a podczas tego procesu proporcjonalna ilość napięcia ujemnego jest wytwarzana na RX, powodując mosfet, aby odpowiedzieć i włączyć.

Gdy tylko mosfet zostanie wyzwolony, całe zasilanie wejściowe ma tendencję do przepływu przez obciążenie z dodatkowym prądem, ale ponieważ napięcie również zaczyna rosnąć poza ustawienie potencjometru LM317, powoduje, że LM317 jest spolaryzowany odwrotnie.

Ta czynność na chwilę wyłącza LM317, który z kolei odcina napięcie na Rx i zasilanie bramki dla mosfetu.

Dlatego też mosfet ma tendencję do wyłączania się na chwilę, aż cykl się powtórzy, umożliwiając procesowi ciągłe podtrzymywanie z zamierzoną regulacją napięcia i wysokimi prądami.

Obliczanie rezystora bramki Mosfet

Rx można obliczyć w następujący sposób:

Rx = 10 / 1A,

gdzie 10 to optymalne napięcie wyzwalające mosfet, a 1 amper to optymalny prąd płynący przez układ scalony, zanim Rx rozwinie to napięcie.

Dlatego Rx może być rezystorem 10 omów o mocy znamionowej 10 x 1 = 10 watów

Jeśli używany jest BJT mocy, cyfrę 10 można zastąpić napięciem 0,7 V.

Chociaż powyższa aplikacja doładowania prądu za pomocą mosfetu wygląda interesująco, ma poważną wadę, ponieważ funkcja całkowicie odcina układ scalony od jego funkcji ograniczania prądu, co może spowodować przepalenie mosfetu lub spalenie w przypadku krótkiego wyjścia Circuited.

Aby przeciwdziałać tej podatności na przetężenie lub zwarcie, inny rezystor w postaci Ry można wprowadzić do zacisku źródła mosfetu, jak pokazano na poniższym schemacie.

Rezystor Ry ma wytworzyć na sobie napięcie przeciwne za każdym razem, gdy prąd wyjściowy zostanie przekroczony powyżej określonego maksymalnego limitu, tak że napięcie licznika na źródle mosfetu hamuje napięcie wyzwalające bramkę mosfetu, wymuszając całkowite odcięcie mosfetu , a tym samym zapobiegając poparzeniu mosfetu.

Ta modyfikacja wygląda dość prosto, jednak obliczenie Ry może być trochę zagmatwane i nie chcę tego badać głębiej, ponieważ mam bardziej przyzwoity i wiarygodny pomysł, który może również wykonać pełną kontrolę prądu dla omawianego zewnętrznego tranzystora wzmacniającego LM317 obwód aplikacji.

Używanie BJT do kontroli prądu

Projekt wykonania powyższej konstrukcji wyposażonej w prąd doładowania, a także zabezpieczenie przed zwarciem i przeciążeniem można zobaczyć poniżej:

Kilka rezystorów i BC547 BJT to wszystko, co może być potrzebne do włożenia pożądanego zabezpieczenie przed zwarciem do zmodyfikowanego obwodu wzmocnienia prądu dla układu scalonego LM317.

Teraz obliczenie Ry staje się niezwykle łatwe i można je obliczyć za pomocą następującego wzoru:

Ry = 0,7 / ograniczenie prądu.

Tutaj 0,7 to napięcie wyzwalające BC547, a `` ograniczenie prądu '' to maksymalny prawidłowy prąd, który może zostać określony dla bezpiecznej pracy mosfetu, powiedzmy, że ten limit jest określony na 10 amperów, wtedy Ry można obliczyć jako:

Ry = 0,7 / 10 = 0,07 oma.

waty = 0,7 x 10 = 7 watów.

Więc teraz, gdy prąd ma tendencję do przekraczania powyższego limitu, BC547 przewodzi, uziemiając pin ADJ układu scalonego i wyłączając Vout dla LM317

Używanie BJT do bieżącego wzmocnienia

Jeśli nie jesteś zbyt chętny do używania mosfetu, w takim przypadku możesz prawdopodobnie zastosować BJT do wymaganego wzmocnienia prądu, jak pokazano na poniższym schemacie:

Kurtuazja: Texas Instruments

Regulowany regulator napięcia / prądu LM317 wysokiego prądu

Poniższy obwód przedstawia wysoce regulowany zasilacz wysokoprądowy oparty na LM317, który zapewni prąd wyjściowy ponad 5 amperów i zmienne napięcie od 1,2 V do 30 V.

Na powyższym rysunku widzimy, że regulacja napięcia jest realizowana w standardowej konfiguracji LM317 poprzez potencjometr R6, który jest połączony z pinem ADJ LM317.

Jednak konfiguracja wzmacniacza operacyjnego jest specjalnie dołączona, aby zapewnić użyteczną pełną regulację wysokiego prądu w zakresie od minimum do maksimum 5 A.

Wysokoprądowe wzmocnienie 5 A dostępne w tej konstrukcji można dodatkowo zwiększyć do 10 A przez odpowiednią modernizację zewnętrznego tranzystora MJ4502 PNP.

Odwracający pin wejściowy nr 2 wzmacniacza operacyjnego jest używany jako wejście odniesienia, które jest ustawiane za pomocą potencjometru R2. Drugie wejście nieodwracające służy jako czujnik prądu. Napięcie rozwijane na R6 przez rezystor ogranicznika prądu R3 jest porównywane z wartością odniesienia R2, która pozwala na obniżenie wyjścia wzmacniacza operacyjnego, gdy tylko zostanie przekroczony maksymalny ustawiony prąd.

Niska moc wyjściowa wzmacniacza operacyjnego uziemia pin ADJ LM317, wyłączając go, a także zasilanie wyjściowe, co z kolei szybko zmniejsza prąd wyjściowy i przywraca działanie LM317. Ciągłe działanie ON / OFF zapewnia, że ​​prąd nigdy nie przekroczy ustawionego progu ustawionego przez R2.

Maksymalny poziom prądu można również zmodyfikować, dostosowując wartość rezystora ograniczającego prąd R3.