Doteraz sme na tomto webe študovali lineárne napájacie obvody založené na LM317, tu sa dozvieme, ako je možné LM317 vykonávať ako premenlivý prepínací režim alebo SMPS s nulovou stratou.
LM317 ako lineárny regulátor
Všetci vieme, že integrovaný obvod LM317 je vnútorne navrhnutý tak, aby fungoval ako integrovaný obvod lineárneho regulátora napätia, ktorý má vážnu nevýhodu v rozptýlení energie zahrievaním. Okrem toho takáto topológia vyžaduje aj to, aby bol vstup minimálne o 3 V vyšší ako požadovaný výstup, čím sa do danej konfigurácie regulátora pridávajú ďalšie obmedzenia.
Tu diskutujeme o tom, ako by sa dal ten istý IC jednoducho implementovať ako a 0-40V variabilný zdroj napájania pomocou topológie SMPS a tým eliminuje straty uvedené v predchádzajúcom odseku.
Úprava obvodu LM317 na obvod spínacieho regulátora PWM
Tu vysvetlený variabilný obvod SMPS LM317 bez námahy prevádza bežný integrovaný obvod LM317 na ekvivalent napájacieho zdroja spínacieho regulátora na báze induktora, ako je znázornené na nasledujúcom diagrame:
Schéma zapojenia
Podľa vyššie uvedeného diagramu vidíme, že LM317 je nakonfigurovaný ako obvykle variabilný regulátor režime, ale s niektorými ďalšími časťami vo forme R6, C3 a D1.
Vidíme tiež induktor pripojený k D1 a združený výkon BJT Q1.
Ako to funguje
Tu IC LM317 vykonáva dve úlohy spoločne. Mení výstupné napätie cez indikovaný pot R4 a zase spôsobuje inicializáciu PWM pre základňu Q1.
Zavedenie R6 / C3 v zásade transformuje regulačný obvod LM317 na vysokofrekvenčný obvod oscilátora a núti výstup LM317 k rýchlemu zapínaniu a vypínaniu s meniacim sa PWM, čo závisí od nastavenia R4.
BJT Q1 spolu s tlmivkou L1 a D1 tvoria štandard obvod prevodníka buck ktorý je riadený vyššie vysvetleným PWM generovaným obvodom LM317.
To znamená, že zatiaľ čo sa banka R4 mení, šírka napäťového impulzu vyvinutého na R1 sa tiež proporcionálne mení, čo spôsobí, že Q1 prepne L1 v súlade s meniacimi sa PWM.
Vyššia šírka impulzu umožňuje induktoru produkovať vyššie napätie a naopak.
Kondenzátor C4 zaisťuje, že kolísavý výstup z L1 na výstupe je primerane vyhladený a eliminovaný, čo následne zvyšuje zvlnenie prúdu na stabilný jednosmerný prúd.
V navrhovanom spínanom napájacom obvode LM317, pretože IC LM317 nie je priamo zapojený do manipulácie so záťažovým prúdom, je obmedzený v rozptyľovaní prúdu a zaisťuje tak účinnú reguláciu vysokého vstupného napätia na požadované úrovne nízkeho výstupného napätia.
Konštrukcia tiež umožňuje užívateľovi upgradovať obvod na vysokoprúdový obvod SMPS jednoduchou zmenou hodnotenia Q1, L1, D1 podľa požadovaných špecifikácií výstupného prúdu.
L1 je možné vytvoriť navinutím bifilárneho smaltovaného medeného drôtu na akékoľvek vhodné feritové jadro.
Aj keď tento obvod LM317 SMPS sľubuje výstup s takmer nulovou stratou, musí byť Q1 namontovaný na chladiči a dá sa od neho očakávať určitý stupeň rozptýlenia.
Zaujímavá spätná väzba od jedného z vášnivých čitateľov:
Pán. Swagatam:
Som EE na dôchodku, ale naďalej sa zaujímam o rôzne oblasti. Stalo sa, že som narazil na váš web, keď som skúmal zdroje napájania pomocou LM317.
Na LM317 ste videli zaujímavú schému napájacieho zdroja s prepínaním režimu.
Ako sa ukázalo, presný obvod je uvedený v príručke National Semiconductor Voltage Regulator Handbook z roku 1978, ktorá obsahuje ďalšie slová vysvetľujúce jeho správanie.
Avšak ešte viac mi pomohlo simulovať obvod pomocou LTSpiceVII (ktorý je zadarmo na stiahnutie a použitie), aby som získal lepšiu predstavu o tom, ako obvod pracuje so zmenami hodnoty komponentov.
Každopádne som sa rozhodol naskenovať dve stránky z príručky z roku 1978 a poslať vám e-mail pre prípad, že by ste ich chceli zverejniť so schémou pre ostatných, ktorých by mohlo zaujímať trochu podrobnejšie.
S pozdravom,
Denton Conrad
Raleigh, NC
Dvojica: Ako vyrobiť obvod merača znečistenia ovzdušia LED pomocou Arduina Ďalej: Jeden obvod simulátora MPPT založený na LM317
