Alimentatore a commutazione variabile LM317 (SMPS)

Alimentatore a commutazione variabile LM317 (SMPS)

Finora in questo sito web abbiamo studiato i circuiti di alimentazione lineare basati su LM317, qui impareremo come eseguire un LM317 come potenza di commutazione variabile o SMPS con perdita zero.



LM317 come regolatore lineare

Sappiamo tutti che un IC LM317 è progettato internamente per funzionare come un IC regolatore di tensione lineare, il che presenta un grave inconveniente nella dissipazione di potenza attraverso il riscaldamento. Inoltre tale topologia richiede anche che l'ingresso sia almeno 3V superiore all'uscita desiderata, aggiungendo ulteriori restrizioni alla configurazione del regolatore data.

Qui discutiamo di come lo stesso IC potrebbe essere implementato semplicemente come un file Alimentazione variabile 0-40V utilizzando la topologia SMPS e quindi eliminando le perdite di cui al paragrafo precedente.





Modifica del circuito LM317 in un circuito regolatore di commutazione PWM

Il circuito SMPS variabile LM317 spiegato qui converte senza sforzo un normale CI LM317 in una controparte di alimentazione del regolatore di commutazione basata su induttore, come mostrato nel diagramma seguente:

Schema elettrico

Facendo riferimento al diagramma mostrato sopra possiamo vedere che l'LM317 è configurato nel suo solito regolatore variabile modalità ma con alcune parti aggiuntive sotto forma di R6, C3 e D1.



Possiamo anche vedere un induttore collegato con D1 e una potenza associata BJT Q1.

Come funziona

Qui l'IC LM317 esegue due attività insieme. Varia la tensione di uscita attraverso il potenziometro R4 indicato e, a sua volta, fa iniziare un PWM per la base di Q1.

Fondamentalmente, l'introduzione di R6 / C3 trasforma il circuito del regolatore LM317 in un circuito oscillatore ad alta frequenza, costringendo l'uscita dell'LM317 ad accendersi / spegnersi rapidamente con un PWM variabile, che dipende dall'impostazione di R4.

Il BJT Q1 insieme all'induttore L1 e D1 costituisce uno standard circuito convertitore buck che è controllato dal PWM sopra spiegato generato dal circuito LM317.

Ciò implica che mentre il potenziometro R4 viene variato, anche l'ampiezza dell'impulso di tensione sviluppata ai capi di R1 varia proporzionalmente facendo sì che Q1 commuti LI in conformità con i PWM variabili.

Ampiezze di impulso più elevate consentono all'induttore di produrre tensioni più elevate e viceversa.

Il condensatore C4 assicura che l'uscita fluttuante da L1 all'uscita sia adeguatamente livellata ed eliminata, questo di conseguenza aumenta la corrente di ondulazione in una CC stabile.

Nel circuito di alimentazione switching LM317 proposto poiché l'IC LM317 non è direttamente coinvolto nella gestione della corrente di carico, è limitato dalla dissipazione della corrente e quindi garantisce una regolazione efficiente dell'alta tensione di ingresso nei livelli desiderati di bassa tensione di uscita.

Il design consente inoltre all'utente di aggiornare il circuito in un circuito SMPS ad alta corrente semplicemente modificando la valutazione Q1, L1, D1 secondo le specifiche della corrente di uscita richieste.

L1 può essere costruito avvolgendo filo di rame smaltato bifilare su qualsiasi nucleo di ferrite adatto.

Sebbene questo circuito SMPS LM317 prometta un'uscita con perdita quasi zero, Q1 deve essere montato su un dissipatore di calore e ci si può aspettare un certo grado di dissipazione.

Feedback interessante da uno dei lettori accaniti:

Sig. Swagatam:

Sono un EE in pensione, ma continuo ad avere un interesse in vari settori. Mi è capitato di imbattermi nel tuo sito web mentre cercavo alimentatori utilizzando LM317.

Ho visto l'interessante schema di alimentazione in modalità switch usando l'LM317.

A quanto pare, il circuito esatto compare nel National Semiconductor Voltage Regulator Handbook del 1978, con ulteriore verbosità per spiegare il suo comportamento.

Tuttavia, ho trovato ancora più utile simulare il circuito utilizzando LTSpiceVII (che è gratuito da scaricare e utilizzare) per avere un'idea migliore di come funziona il circuito con le modifiche del valore dei componenti.

Ad ogni modo, ho deciso di scansionare le due pagine del Manuale del 1978 e di inviarti un'e-mail nel caso in cui ti interessa pubblicarle con lo schema per altri che potrebbero essere interessati a un po 'più di dettaglio.

Saluti,

Denton Conrad

Raleigh, NC




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