Il popolare IC regolatore di tensione LM317 è progettato per fornire non più di 1,5 ampere, tuttavia aggiungendo un transistor boost di corrente esterno al circuito diventa possibile aggiornare il circuito del regolatore per gestire correnti molto più elevate e fino a qualsiasi livello desiderato.
Potresti aver già incontrato il file 78XX circuito regolatore di tensione fissa che vengono aggiornati per gestire correnti più elevate aggiungendo un transistor di potenza esterno, l'IC LM317 non fa eccezione e lo stesso può essere applicato a questo versatile circuito regolatore di tensione al fine di aggiornare le sue specifiche per la gestione di enormi quantità di corrente.
Il circuito LM317 standard
L'immagine seguente mostra lo standard Circuito regolatore di tensione variabile IC LM317 , utilizzando un minimo di componenti sotto forma di un singolo resistore fisso e un potenziometro da 10K.
Questa configurazione dovrebbe offrire un intervallo variabile da zero a 24V con un'alimentazione di ingresso di 30V. Tuttavia, se consideriamo l'intervallo di corrente, non è superiore a 1,5 amp indipendentemente dalla corrente di alimentazione in ingresso, poiché il chip è dotato internamente per consentire solo fino a 1,5 amp e inibire tutto ciò che potrebbe richiedere al di sopra di questo limite.
Il design sopra mostrato che è limitato con una corrente massima di 1,5 A può essere aggiornato con un transistor PNP esterno per aumentare la corrente alla pari con la corrente di alimentazione in ingresso, il che significa che una volta implementato questo aggiornamento il circuito sopra manterrà la sua regolazione della tensione variabile ancora sarà in grado di offrire la piena corrente di ingresso di alimentazione al carico, bypassando la funzione di limitazione della corrente interna del CI.
Calcolo della tensione di uscita
Per calcolare la tensione di uscita di un circuito di alimentazione LM317 si potrebbe utilizzare la seguente formula
VO= VRIF(1 + R2 / R1) + (IADJ× R2)
dove è = VRIF = 1,25
L'attuale ADJ può essere effettivamente ignorato poiché di solito è di circa 50 µA e quindi troppo trascurabile.
Aggiunta di un Mosfet Booster fuoribordo
Questo aggiornamento boost di corrente può essere implementato aggiungendo un transistor PNP esterno che può essere sotto forma di un BJT di potenza o un mosfet a canale P, come mostrato di seguito, qui usiamo un mosfet che mantiene le cose compatte e consente un enorme aggiornamento di corrente nel Specifiche.
Nel progetto sopra, Rx diventa responsabile della fornitura del trigger di gate per il mosfet in modo che sia in grado di condurre in tandem con l'IC LM317 e rinforzare il dispositivo con la quantità di corrente extra specificata dall'alimentazione in ingresso.
Inizialmente, quando l'alimentazione in ingresso viene fornita al circuito, il carico collegato che potrebbe essere valutato a molto superiore a 1,5 ampere cerca di acquisire questa corrente attraverso l'IC LM317 e nel processo viene sviluppata una quantità proporzionale di tensione negativa attraverso RX, causando il mosfet per rispondere e accendersi.
Non appena il mosfet viene attivato, l'intera alimentazione in ingresso tende a fluire attraverso il carico con la corrente in eccesso, ma poiché la tensione inizia anche ad aumentare oltre l'impostazione del potenziometro LM317, l'LM317 subisce una polarizzazione inversa.
Questa azione per il momento spegne l'LM317 che a sua volta interrompe la tensione su Rx e l'alimentazione del gate per il mosfet.
Pertanto anche il mosfet tende a spegnersi per l'istante fino a quando il ciclo si perpetua ancora una volta consentendo al processo di sostenersi all'infinito con la regolazione della tensione prevista e le specifiche di alta corrente.
Calcolo del resistore di gate Mosfet
Rx può essere calcolato come indicato in:
Rx = 10 / 1A,
dove 10 è la tensione di attivazione del mosfet ottimale e 1 amp è la corrente ottimale attraverso l'IC prima che Rx sviluppi questa tensione.
Pertanto Rx potrebbe essere un resistore da 10 ohm, con una potenza nominale di 10 x 1 = 10 watt
Se viene utilizzato un BJT di alimentazione, la cifra 10 può essere sostituita con 0,7 V.
Sebbene l'applicazione di boost di corrente di cui sopra che utilizza il mosfet sembri interessante, ha un grave inconveniente, poiché la funzione elimina completamente l'IC dalla sua funzione di limitazione della corrente, che può causare il soffio del mosfet o bruciarsi nel caso in cui l'uscita sia breve Circuito.
Per contrastare questa vulnerabilità da sovracorrente o cortocircuito, un altro resistore sotto forma di Ry può essere introdotto con il terminale di sorgente del mosfet come indicato nello schema seguente.
Il resistore Ry dovrebbe sviluppare una contro tensione su se stesso ogni volta che la corrente di uscita viene superata al di sopra di un dato limite massimo in modo tale che la contro tensione alla sorgente del mosfet inibisca la tensione di attivazione del gate del mosfet forzando uno spegnimento completo per il mosfet e quindi impedendo che il mosfet si bruci.
Questa modifica sembra piuttosto semplice, tuttavia il calcolo di Ry potrebbe essere un po 'confuso e non desidero indagare più a fondo poiché ho un'idea più decente e affidabile che ci si può aspettare anche per eseguire un controllo completo della corrente per il discusso transistor boost fuoribordo LM317 circuito applicativo.
Utilizzo di un BJT per il controllo della corrente
Di seguito è possibile vedere il progetto per rendere il progetto di cui sopra dotato di una corrente di boost e anche di una protezione da cortocircuito e sovraccarico:
Una coppia di resistori e un BJT BC547 sono tutto ciò che può essere richiesto per inserire il desiderato protezione da cortocircuito al circuito di boost di corrente modificato per l'LM317 IC.
Ora il calcolo di Ry diventa estremamente facile e può essere valutato con la seguente formula:
Ry = 0.7 / limite di corrente.
Qui, 0,7 è la tensione di attivazione del BC547 e il 'limite di corrente' è la corrente massima valida che può essere specificata per un funzionamento sicuro del mosfet, diciamo che questo limite è specificato a 10 amp, quindi Ry può essere calcolato come:
Ry = 0,7 / 10 = 0,07 ohm.
watt = 0,7 x 10 = 7 watt.
Quindi ora ogni volta che la corrente tende a superare il limite di cui sopra, il BC547 conduce, mettendo a terra il pin ADJ dell'IC e spegnendo Vout per l'LM317
Utilizzo di BJT per il potenziamento attuale
Se non sei troppo entusiasta dell'uso del mosfet, in quel caso potresti probabilmente applicare BJT per l'aumento di corrente richiesto come mostrato nel diagramma seguente:
Cortesia: Texas Instruments
Regolatore di tensione / corrente regolabile LM317 ad alta corrente
Il circuito seguente mostra un alimentatore ad alta corrente basato su LM317 altamente regolato, che fornirà una corrente di uscita di oltre 5 ampere e una tensione variabile da 1,2 V a 30 V.
Nella figura sopra possiamo vedere che la regolazione della tensione è implementata nella configurazione standard LM317 attraverso il potenziometro R6 che è collegato con il pin ADJ dell'LM317.
Tuttavia, la configurazione dell'amplificatore operazionale è specificatamente inclusa per offrire l'utile regolazione a piena scala di alta corrente che va dal controllo minimo a massimo 5 Amp.
L'aumento di corrente ad alta corrente da 5 amp disponibile da questo modello può essere ulteriormente aumentato a 10 ampere aggiornando opportunamente il transistor esterno PNP MJ4502.
Il pin di ingresso invertente n. 2 dell'amplificatore operazionale viene utilizzato come ingresso di riferimento impostato dal potenziometro R2. L'altro ingresso non invertente viene utilizzato come sensore di corrente. La tensione sviluppata su R6 attraverso il resistore del limitatore di corrente R3 viene confrontata con il riferimento R2 che consente all'uscita dell'amplificatore operazionale di abbassarsi non appena viene superata la corrente massima impostata.
La bassa uscita dell'amplificatore operazionale mette a terra il pin ADJ dell'LM317 spegnendolo e anche l'alimentazione di uscita, che a sua volta riduce rapidamente la corrente di uscita e ripristina il funzionamento dell'LM317. Il funzionamento continuo ON / OFF assicura che la corrente non possa mai superare la soglia impostata regolata da R2.
Il livello di corrente massimo può essere modificato anche modificando il valore del resistore limite di corrente R3.
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