LM317 s prívesným prúdovým obvodom

Populárny integrovaný obvod regulátora napätia LM317 je navrhnutý tak, aby poskytoval nie viac ako 1,5 ampéra, avšak pridaním prívesného prúdového zosilňovača k obvodu je možné upgradovať obvod regulátora tak, aby zvládol oveľa vyššie prúdy a až na ľubovoľné požadované úrovne.

Možno ste už narazili na Obvod stabilizátora pevného napätia 78XX ktoré sú vylepšené tak, aby zvládli vyššie prúdy pridaním vonkajšieho výkonového tranzistora, nie je IC LM317 výnimkou a to isté možno použiť aj pre tento všestranný obvod regulátora variabilného napätia, aby bolo možné vylepšiť jeho špecifikácie pre manipuláciu s veľkým množstvom prúdu.

Štandardný obvod LM317

Nasledujúci obrázok zobrazuje štandard Obvod variabilného regulátora napätia IC LM317 , s použitím minima komponentov vo forme jediného pevného rezistora a 10K potu.

Toto nastavenie má ponúkať variabilný rozsah od nuly do 24V so vstupným napájaním 30V. Ak však vezmeme do úvahy súčasný rozsah, nie je to viac ako 1,5 ampéra bez ohľadu na vstupný napájací prúd, pretože čip je vnútorne vybavený tak, aby umožňoval iba až 1,5 ampéra a bránil všetkému, čo môže byť náročné nad tento limit.

Vyššie zobrazený dizajn, ktorý je obmedzený maximálnym prúdom 1,5 A, je možné upgradovať pomocou prívesného PNP tranzistora, aby sa zvýšil prúd na rovnakej úrovni ako vstupný napájací prúd, čo znamená, že akonáhle je táto aktualizácia implementovaná, vyššie uvedený obvod si zachová svoju variabilnú reguláciu napätia. Funkcia zatiaľ bude schopná ponúknuť plný vstupný prúd napájania do záťaže, pričom obíde vnútornú funkciu obmedzenia prúdu IC.

Výpočet výstupného napätia

Na výpočet výstupného napätia napájacieho obvodu LM317 je možné použiť nasledujúci vzorec

V.ALEBO= VREF(1 + R2 / R1) + (I.ADJ× R2)

kde je = V.REF = 1,25

Aktuálny ADJ možno v skutočnosti ignorovať, pretože je zvyčajne okolo 50 µA, a preto je príliš zanedbateľný.

Pridanie prívesného zosilňovača Mosfet

Túto aktualizáciu súčasného zosilnenia je možné implementovať pridaním prívesného PNP tranzistora, ktorý môže mať formu výkonového BJT alebo mosfetu s P-kanálom, ako je uvedené nižšie, tu používame mosfet, ktorý udržuje veci kompaktné a umožňuje obrovský súčasný upgrade v špecifikácie.

Vo vyššie uvedenom dizajne je Rx zodpovedný za zabezpečenie spúšťača brány pre mosfet, aby bol schopný vykonávať tandem s IC LM317 a posilniť zariadenie extra množstvom prúdu, ako je špecifikované vstupným napájaním.

Spočiatku, keď je príkon napájaný do obvodu, pripojená záťaž, ktorá by mohla byť dimenzovaná na oveľa vyššiu ako 1,5 ampéra, sa snaží získať tento prúd cez LM317 IC, a v procese sa vytvorí proporcionálne množstvo záporného napätia v celej RX, čo spôsobí mosfet reagovať a zapnúť.

Akonáhle je mosfet spustený, celé vstupné napájanie má tendenciu pretekať cez záťaž s prebytočným prúdom, ale pretože napätie sa tiež začína zvyšovať nad nastavenie hrnca LM317, spôsobí, že LM317 bude mať reverzné predpätie.

Táto akcia na chvíľu vypne LM317, ktorý následne vypne napätie na Rx a napájanie brány pre mosfet.

Preto má aj mosfet tendenciu sa na okamih vypínať, kým sa cyklus neudrží znova, čo umožní, aby proces vydržal nekonečne so zamýšľanou reguláciou napätia a špecifikáciami vysokého prúdu.

Výpočet rezistora brány Mosfet

Rx možno vypočítať podľa vzorca:

Rx = 10 / 1A,

kde 10 je optimálne spúšťacie napätie MOSFET a 1 zosilňovač je optimálny prúd prechádzajúci cez IC predtým, ako Rx vyvinie toto napätie.

Preto by Rx mohol byť odpor 10 ohmov s príkonom 10 x 1 = 10 wattov

Ak sa použije výkonový BJT, obrázok 10 sa dá nahradiť 0,7V

Aj keď vyššie uvedená aplikácia na zvýšenie prúdu pomocou mosfetu vyzerá zaujímavo, má vážnu nevýhodu, pretože táto funkcia úplne oddeľuje IC od svojej funkcie obmedzujúcej prúd, čo môže spôsobiť vyfúknutie alebo popálenie mosfetu v prípade krátkeho výstupu. obiehal.

Na potlačenie tejto zraniteľnosti v súvislosti s nadmerným prúdom alebo skratom je možné so zdrojovou svorkou mosfetu zaviesť ďalší rezistor vo forme Ry, ako je uvedené v nasledujúcom diagrame.

Odpor Ry má vyvinúť cez seba protiopatrenie vždy, keď je výstupný prúd prekročený nad danú maximálnu hranicu, takže protiľahlé napätie na zdroji mosfetu inhibuje hradlové spúšťacie napätie mosfetu, čo vynúti úplné vypnutie pre mosfet , a tým zabrániť popáleniu mosfetu.

Táto úprava vyzerá dosť jednoducho, avšak výpočet Ry môže byť trochu mätúci a ja ho nechcem hlbšie skúmať, pretože mám slušnejšiu a spoľahlivejšiu myšlienku, od ktorej sa tiež dá očakávať vykonanie úplnej kontroly prúdu pre diskutovaný prívesný zosilňovač LM317. aplikačný obvod.

Použitie BJT na riadenie prúdu

Dizajn na výrobu vyššie uvedeného dizajnu s posilňovacím prúdom a tiež ochranou proti skratu a preťaženiu je uvedený nižšie:

Pár rezistorov a BC547 BJT je všetko, čo môže byť potrebné pre vloženie požadovaného prvku ochrana proti skratu do modifikovaného obvodu zvýšenia prúdu pre LM317 IC.

Teraz je výpočet Ry veľmi jednoduchý a dá sa vyhodnotiť pomocou nasledujúceho vzorca:

Ry = 0,7 / limit prúdu.

Tu je 0,7 spúšťacieho napätia BC547 a „prúdový limit“ je maximálny platný prúd, ktorý môže byť uvedený pre bezpečnú prevádzku mosfetu, povedzme, že tento limit je určený na 10 ampérov, potom Ry možno vypočítať ako:

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

watt = 0,7 x 10 = 7 wattov.

Takže teraz, kedykoľvek má prúd tendenciu prekročiť vyššie uvedenú hranicu, BC547 vedie, uzemní kolík ADJ na IC a vypne Vout pre LM317

Používanie BJT na súčasné zvýšenie výkonu

Ak nemáte príliš záujem o použitie mosfetu, v takom prípade by ste pravdepodobne mohli použiť BJT na požadované zvýšenie prúdu, ako je znázornené na nasledujúcom diagrame:

Zdvorilosť: Texas Instruments

Nastaviteľný regulátor vysokého napätia / prúdu LM317

Nasledujúci obvod zobrazuje vysoko regulovaný vysokonapäťový napájací zdroj na báze LM317, ktorý poskytne výstupný prúd viac ako 5 ampérov a premenlivé napätie od 1,2 V do 30 V.

Na obrázku vyššie vidíme, že regulácia napätia je implementovaná v štandardnej konfigurácii LM317 prostredníctvom potenciometra R6, ktorý je prepojený s pinom ADJ na LM317.

Avšak konfigurácia operačného zosilňovača je špeciálne zahrnutá, aby obsahovala užitočné plnohodnotné nastavenie vysokého prúdu v rozsahu od minimálneho po maximálny 5 A zosilňovač.

Zosilňovač vysokého prúdu 5 A, ktorý je k dispozícii v tomto prevedení, je možné ďalej zvýšiť na 10 ampérov vhodnou modernizáciou prívesného tranzistora PNP MJ4502.

Invertujúci vstupný pin # 2 operačného zosilňovača sa používa ako referenčný vstup, ktorý je nastavený bankou R2. Druhý neinvertujúci vstup sa použije ako prúdový snímač. Napätie vyvinuté na R6 cez odpor R3 obmedzovača prúdu sa porovnáva s referenčnou hodnotou R2, čo umožňuje, aby bol výstup operačného zosilňovača nízky, akonáhle dôjde k prekročeniu maximálneho nastaveného prúdu.

Nízky výstup z operačného zosilňovača uzemňuje pin ADJ na LM317 a tiež výstupný zdroj, ktorý zase rýchlo znižuje výstupný prúd a obnovuje fungovanie LM317. Nepretržitá prevádzka ON / OFF zaisťuje, že prúd nikdy nesmie prekročiť nastavenú prahovú hodnotu nastavenú pomocou R2.

Maximálna úroveň prúdu môže byť tiež upravená doladením hodnoty limitného odporu R3.