LM317 με κύκλωμα ώθησης εξωλέμβιας

Το δημοφιλές IC ρυθμιστή τάσης LM317 έχει σχεδιαστεί για να παρέχει όχι περισσότερο από 1,5 αμπέρ, ωστόσο, προσθέτοντας ένα εξωτερικό τρανζίστορ ώθησης ρεύματος στο κύκλωμα καθίσταται δυνατή η αναβάθμιση του κυκλώματος ρυθμιστή για να χειρίζεται πολύ υψηλότερα ρεύματα και μέχρι τα επιθυμητά επίπεδα.

Ίσως έχετε ήδη συναντήσει το Κύκλωμα ρυθμιστή σταθερής τάσης 78ΧΧ τα οποία έχουν αναβαθμιστεί για να χειρίζονται υψηλότερα ρεύματα προσθέτοντας ένα εξωτερικό τρανζίστορ ισχύος σε αυτό, το IC LM317 δεν αποτελεί εξαίρεση και το ίδιο μπορεί να εφαρμοστεί σε αυτό το ευέλικτο κύκλωμα ρυθμιστή μεταβλητής τάσης για να αναβαθμίσει τις προδιαγραφές του για το χειρισμό τεράστιων ποσοτήτων ρεύματος.

Το τυπικό κύκλωμα LM317

Η παρακάτω εικόνα δείχνει τυπική Κύκλωμα ρυθμιστή μεταβλητής τάσης IC LM317 , χρησιμοποιώντας ένα γυμνό ελάχιστο συστατικό με τη μορφή μίας σταθερής αντίστασης και ένα δοχείο 10Κ.

Αυτή η ρύθμιση υποτίθεται ότι προσφέρει μεταβλητό εύρος από μηδέν έως 24V με τροφοδοσία εισόδου 30V. Ωστόσο, αν λάβουμε υπόψη την τρέχουσα εμβέλεια, δεν υπερβαίνει τα 1,5 amp ανεξάρτητα από το ρεύμα τροφοδοσίας εισόδου, δεδομένου ότι το τσιπ είναι εσωτερικά εξοπλισμένο για να επιτρέπει μόνο έως 1,5 αμπέρ και να εμποδίζει οτιδήποτε μπορεί να είναι απαιτητικό πάνω από αυτό το όριο.

Ο παραπάνω σχεδιασμός που περιορίζεται με μέγιστο ρεύμα 1,5 amp μπορεί να αναβαθμιστεί με ένα εξωτερικό τρανζίστορ PNP για να αυξήσει το ρεύμα στο ίδιο επίπεδο με το ρεύμα τροφοδοσίας εισόδου, πράγμα που σημαίνει ότι μόλις εφαρμοστεί αυτή η αναβάθμιση, το παραπάνω κύκλωμα θα διατηρήσει τη ρύθμιση της μεταβλητής τάσης του Η δυνατότητα όμως θα είναι σε θέση να προσφέρει το πλήρες ρεύμα εισόδου τροφοδοσίας στο φορτίο, παρακάμπτοντας την εσωτερική περιοριστική λειτουργία του IC.

Υπολογισμός της τάσης εξόδου

Για τον υπολογισμό της τάσης εξόδου ενός κυκλώματος τροφοδοσίας LM317 μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο ακόλουθος τύπος

ΒΉ= VΠΡΟΣΦΟΡΑ(1 + R2 / R1) + (IADJ× R2)

που είναι = ΒΠΡΟΣΦΟΡΑ = 1,25

Η τρέχουσα ADJ μπορεί στην πραγματικότητα να αγνοηθεί, δεδομένου ότι είναι συνήθως περίπου 50 μΑ και συνεπώς πολύ αμελητέα.

Προσθήκη ενός Outboard Mosfet Booster

Αυτή η τρέχουσα αναβάθμιση ενίσχυσης μπορεί να εφαρμοστεί με την προσθήκη ενός εξωτερικού τρανζίστορ PNP που μπορεί να έχει τη μορφή ενός BJT ισχύος ή ενός mosfet καναλιού P, όπως φαίνεται παρακάτω, εδώ χρησιμοποιούμε ένα mosfet διατηρώντας τα πράγματα συμπαγή και επιτρέπουμε μια τεράστια τρέχουσα αναβάθμιση στο διόπτρα.

Στην παραπάνω σχεδίαση, η Rx καθίσταται υπεύθυνη για την παροχή της σκανδάλης πύλης για το mosfet έτσι ώστε να μπορεί να συμπεριφέρεται σε συνδυασμό με το LM317 IC και να ενισχύει τη συσκευή με την επιπλέον ποσότητα ρεύματος όπως καθορίζεται από την τροφοδοσία εισόδου.

Αρχικά όταν τροφοδοτείται τροφοδοσία στο κύκλωμα, το συνδεδεμένο φορτίο που θα μπορούσε να εκτιμηθεί σε πολύ υψηλότερο από 1,5 αμπέρ προσπαθεί να αποκτήσει αυτό το ρεύμα μέσω του LM317 IC και στη διαδικασία αναπτύσσεται μια αναλογική ποσότητα αρνητικής τάσης σε όλη την RX, προκαλώντας την mosfet για απάντηση και ενεργοποίηση.

Μόλις ενεργοποιηθεί το mosfet, ολόκληρη η τροφοδοσία εισόδου τείνει να ρέει πέρα ​​από το φορτίο με το πλεόνασμα ρεύματος, αλλά δεδομένου ότι η τάση αρχίζει επίσης να αυξάνεται πέρα ​​από τη ρύθμιση του δοχείου LM317, προκαλεί το LM317 να πάρει αντίστροφη προκατάληψη.

Αυτή η ενέργεια προς το παρόν απενεργοποιεί το LM317 το οποίο με τη σειρά του διακόπτει την τάση στο Rx και την τροφοδοσία πύλης για το mosfet.

Επομένως, το mosfet τείνει να απενεργοποιείται για την στιγμή έως ότου ο κύκλος συνεχίσει και πάλι επιτρέποντας στη διαδικασία να διατηρηθεί απεριόριστα με την προβλεπόμενη ρύθμιση τάσης και τις προδιαγραφές υψηλού ρεύματος.

Υπολογισμός αντίστασης πύλης Mosfet

Το Rx μπορεί να υπολογιστεί όπως δίνεται κάτω από:

Rx = 10 / 1Α,

όπου το 10 είναι η βέλτιστη τάση ενεργοποίησης mosfet και το 1 amp είναι το βέλτιστο ρεύμα μέσω του IC πριν το Rx αναπτύξει αυτήν την τάση.

Επομένως, το Rx θα μπορούσε να είναι αντίσταση 10 ohm, με βαθμολογία ισχύος 10 x 1 = 10 watt

Εάν χρησιμοποιείται ισχύς BJT, το σχήμα 10 μπορεί να αντικατασταθεί με 0,7V

Παρόλο που η παραπάνω τρέχουσα εφαρμογή ενίσχυσης που χρησιμοποιεί το mosfet φαίνεται ενδιαφέρουσα, έχει ένα σοβαρό μειονέκτημα, καθώς το χαρακτηριστικό απογειώνει εντελώς το IC από το τρέχον περιοριστικό χαρακτηριστικό του, το οποίο μπορεί να προκαλέσει το mosfet να εκραγεί ή να καεί σε περίπτωση που η έξοδος είναι μικρή κυκλώθηκε.

Για να αντιμετωπιστεί αυτή η ευπάθεια υπερέντασης ή βραχυκυκλώματος, μπορεί να εισαχθεί μια άλλη αντίσταση με τη μορφή Ry με το τερματικό πηγής του mosfet, όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα.

Η αντίσταση Ry υποτίθεται ότι αναπτύσσει μια αντίθετη τάση από μόνη της κάθε φορά που ξεπερνά το ρεύμα εξόδου πάνω από ένα δεδομένο μέγιστο όριο έτσι ώστε η αντίθετη τάση στην πηγή του mosfet να εμποδίζει την τάση ενεργοποίησης της πύλης του mosfet αναγκάζοντας μια πλήρη διακοπή του mosfet , και έτσι να αποφευχθεί το κάψιμο του mosfet.

Αυτή η τροποποίηση φαίνεται αρκετά απλή, ωστόσο ο υπολογισμός του Ry θα μπορούσε να είναι λίγο συγκεχυμένος και δεν θέλω να το διερευνήσω βαθύτερα, επειδή έχω μια πιο αξιοπρεπή και αξιόπιστη ιδέα που μπορεί επίσης να αναμένεται να εκτελέσει έναν πλήρη τρέχοντα έλεγχο για το συζητημένο τρανζίστορ LM317 κύκλωμα εφαρμογής.

Χρήση ενός BJT για τρέχοντα έλεγχο

Ο σχεδιασμός για την κατασκευή του παραπάνω σχεδιασμού είναι εξοπλισμένος με ρεύμα ώθησης και επίσης προστασία από βραχυκύκλωμα και υπερφόρτωση μπορεί να φανεί παρακάτω:

Ένα ζευγάρι αντιστάσεων και ένα BC547 BJT είναι το μόνο που μπορεί να απαιτείται για την εισαγωγή του επιθυμητού προστασία βραχυκυκλώματος στο τροποποιημένο κύκλωμα ενίσχυσης ρεύματος για το LM317 IC.

Τώρα ο υπολογισμός του Ry γίνεται εξαιρετικά εύκολος και μπορεί να αξιολογηθεί με τον ακόλουθο τύπο:

Ry = 0,7 / τρέχον όριο.

Εδώ, 0,7 είναι η τάση ενεργοποίησης του BC547 και το «όριο ρεύματος» είναι το μέγιστο έγκυρο ρεύμα που μπορεί να καθοριστεί για μια ασφαλή λειτουργία του mosfet, ας υποθέσουμε ότι αυτό το όριο έχει οριστεί να είναι 10amps, τότε το Ry μπορεί να υπολογιστεί ως:

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

watts = 0,7 x 10 = 7 watt.

Έτσι τώρα, όταν το ρεύμα τείνει να υπερβεί το παραπάνω όριο, το BC547 πραγματοποιεί, γειώνοντας τον πείρο ADJ του IC και κλείνοντας τον Vout για το LM317

Χρήση BJT για την τρέχουσα ώθηση

Εάν δεν επιθυμείτε να χρησιμοποιήσετε το mosfet, σε αυτήν την περίπτωση θα μπορούσατε πιθανώς να εφαρμόσετε BJT για την απαιτούμενη τρέχουσα ενίσχυση όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα:

Ευγένεια: Texas Instruments

Ρυθμιζόμενος ρυθμιστής υψηλής τάσης / ρεύματος LM317

Το ακόλουθο κύκλωμα δείχνει μια πολύ ρυθμιζόμενη τροφοδοσία υψηλής ισχύος με βάση το LM317, η οποία θα παρέχει ένα ρεύμα εξόδου άνω των 5 amp, και μια μεταβλητή τάση από 1,2 V έως 30 V.

Στο παραπάνω σχήμα μπορούμε να δούμε ότι η ρύθμιση τάσης εφαρμόζεται στην τυπική διαμόρφωση LM317 μέσω R6 pot που συνδέεται με τον πείρο ADJ του LM317.

Ωστόσο, η διαμόρφωση op amp συμπεριλαμβάνεται ειδικά για να διαθέτει τη χρήσιμη ρύθμιση υψηλής τάσης υψηλής κλίμακας που κυμαίνεται από το ελάχιστο έως το μέγιστο χειριστήριο 5 Amp.

Η τρέχουσα ώθηση ύψους 5 amp που διατίθεται από αυτόν τον σχεδιασμό μπορεί να αυξηθεί περαιτέρω σε 10 αμπέρ αναβαθμίζοντας κατάλληλα το εξωλέμβιο τρανζίστορ MJ4502 PNP.

Ο ακροδέκτης εισόδου αντιστροφής # 2 του op amp χρησιμοποιείται ως είσοδος αναφοράς που ρυθμίζεται από το δοχείο R2. Η άλλη μη αναστρέψιμη είσοδος χρησιμοποιείται ως αισθητήρας ρεύματος. Η τάση που αναπτύχθηκε κατά μήκος του R6 μέσω της αντίστασης περιορισμού ρεύματος R3 συγκρίνεται με την αναφορά R2 που επιτρέπει την έξοδο του op amp να είναι χαμηλή μόλις ξεπεραστεί το μέγιστο ρυθμισμένο ρεύμα.

Η χαμηλή έξοδος από τον ενισχυτή γειώνει τον πείρο ADJ του LM317 να τον κλείνει και επίσης την παροχή εξόδου, η οποία με τη σειρά της μειώνει γρήγορα το ρεύμα εξόδου και επαναφέρει τη λειτουργία LM317. Η συνεχής λειτουργία ON / OFF διασφαλίζει ότι το ρεύμα δεν επιτρέπεται ποτέ να φτάσει πάνω από το καθορισμένο κατώφλι που έχει ρυθμιστεί από το R2.

Το μέγιστο επίπεδο ρεύματος μπορεί επίσης να τροποποιηθεί τροποποιώντας την τιμή της τρέχουσας αντίστασης ορίου R3.