LM317 с цепью повышения внешнего тока

Популярная микросхема регулятора напряжения LM317 рассчитана на выдачу не более 1,5 А, однако добавление в схему повышающего транзистора внешнего тока позволяет модернизировать схему регулятора для работы с гораздо более высокими токами и до любых желаемых уровней.

Возможно, вы уже сталкивались с Схема фиксированного стабилизатора напряжения 78XX которые были модернизированы для обработки более высоких токов, добавив к нему внешний силовой транзистор, IC LM317 не является исключением, и то же самое можно применить к этой универсальной схеме переменного регулятора напряжения, чтобы обновить ее характеристики для обработки больших объемов тока.

Стандартная схема LM317

На следующем изображении показан стандартный Схема регулятора переменного напряжения IC LM317 , используя минимум компонентов в виде единственного постоянного резистора и потенциометра 10 кОм.

Предполагается, что эта установка предлагает регулируемый диапазон от нуля до 24 В при входном напряжении 30 В. Однако, если мы рассмотрим диапазон тока, он не превышает 1,5 ампер независимо от входного тока питания, поскольку микросхема внутренне оборудована, чтобы пропускать только до 1,5 ампер и подавлять все, что может потребоваться выше этого предела.

Показанная выше конструкция, которая ограничена максимальным током 1,5 А, может быть обновлена ​​с помощью внешнего транзистора PNP, чтобы повысить ток наравне с входным током питания, что означает, что после реализации этого обновления вышеупомянутая схема сохранит свое регулируемое регулирование напряжения. функция, тем не менее, сможет подавать на нагрузку полный входной ток питания, минуя внутреннюю функцию ограничения тока IC.

Расчет выходного напряжения

Для расчета выходного напряжения цепи питания LM317 можно использовать следующую формулу

VИЛИ ЖЕ= VREF(1 + R2 / R1) + (IADJ× R2)

где = VREF = 1,25

На самом деле ADJ тока можно игнорировать, поскольку он обычно составляет около 50 мкА и поэтому слишком мал.

Добавление подвесного усилителя Mosfet

Это повышение тока может быть реализовано путем добавления внешнего PNP-транзистора, который может быть в форме силового BJT или P-канального МОП-транзистора, как показано ниже, здесь мы используем МОП-транзистор, сохраняя компактность и позволяя значительно повысить ток в спецификации.

В вышеупомянутой конструкции Rx становится ответственным за обеспечение триггера затвора для mosfet, чтобы он мог проводить в тандеме с LM317 IC и усиливать устройство дополнительным током, указанным входным источником.

Первоначально, когда входная мощность подается в схему, подключенная нагрузка, которая может быть рассчитана на гораздо более высокий, чем 1,5 А, пытается получить этот ток через LM317 IC, и в процессе на RX создается пропорциональная величина отрицательного напряжения, вызывая mosfet реагирует и включается.

Как только срабатывает МОП-транзистор, все входное питание имеет тенденцию течь через нагрузку с избыточным током, но, поскольку напряжение также начинает увеличиваться за пределы настройки потенциометра LM317, LM317 получает обратное смещение.

Это действие на время отключает LM317, который, в свою очередь, отключает напряжение на Rx и питание затвора для МОП-транзистора.

Следовательно, МОП-транзистор также имеет тенденцию отключаться на мгновение, пока цикл снова не продлится, позволяя процессу продолжаться бесконечно с заданным регулированием напряжения и высокими требованиями к току.

Расчет резистора затвора Mosfet

Rx можно рассчитать, как указано ниже:

Rx = 10 / 1А,

где 10 - оптимальное напряжение срабатывания МОП-транзистора, а 1 А - оптимальный ток через ИС до того, как Rx разовьет это напряжение.

Следовательно, Rx может быть резистором 10 Ом с номинальной мощностью 10 x 1 = 10 Вт.

Если используется силовой BJT, цифру 10 можно заменить на 0,7 В.

Хотя вышеупомянутое приложение повышения тока с использованием МОП-транзистора выглядит интересно, оно имеет серьезный недостаток, так как эта функция полностью лишает ИС функции ограничения тока, что может привести к срыву или возгоранию МОП-транзистора в случае короткого замыкания на выходе. замкнутый.

Чтобы противостоять этой уязвимости к перегрузке по току или короткому замыканию, другой резистор в форме Ry может быть установлен с выводом истока МОП-транзистора, как показано на следующей схеме.

Предполагается, что резистор Ry вырабатывает противодействующее напряжение на самом себе всякий раз, когда выходной ток превышает заданный максимальный предел, так что противодействующее напряжение на источнике МОП-транзистора подавляет напряжение срабатывания затвора МОП-транзистора, вызывая полное отключение МОП-транзистора. , и, таким образом, предотвращает возгорание МОП-транзистора.

Эта модификация выглядит довольно простой, однако вычисление Ry может немного сбить с толку, и я не хочу исследовать ее глубже, поскольку у меня есть более приличная и надежная идея, которая, как можно ожидать, выполнит полный контроль тока для обсуждаемого внешнего повышающего транзистора LM317. схема применения.

Использование BJT для текущего контроля

Конструкцию для выполнения вышеупомянутой конструкции, оснащенной повышающим током, а также защитой от короткого замыкания и перегрузки, можно увидеть ниже:

Пара резисторов и BC547 BJT - это все, что может потребоваться для вставки желаемого защита от короткого замыкания на модифицированную схему повышения тока для микросхемы LM317.

Теперь вычисление Ry становится чрезвычайно простым и может быть вычислено с помощью следующей формулы:

Ry = 0,7 / ограничение тока.

Здесь 0,7 - это напряжение срабатывания BC547, а «ограничение тока» - это максимально допустимый ток, который может быть указан для безопасной работы МОП-транзистора, допустим, этот предел установлен равным 10 А, тогда Ry можно рассчитать как:

Ry = 0,7 / 10 = 0,07 Ом.

Вт = 0,7 x 10 = 7 Вт.

Итак, теперь, когда ток имеет тенденцию пересекать вышеуказанный предел, BC547 проводит, заземляя контакт ADJ IC и отключая Vout для LM317.

Использование BJT для текущего повышения

Если вы не слишком заинтересованы в использовании МОП-транзистора, в этом случае вы, вероятно, могли бы применить BJT для требуемого повышения тока, как показано на следующей диаграмме:

Учтивость: Инструменты Техаса

Сильноточный стабилизатор с регулируемым напряжением / током LM317

На следующей схеме показан сильноточный источник питания на основе LM317 с высокой степенью стабилизации, который обеспечивает выходной ток более 5 ампер и переменное напряжение от 1,2 В до 30 В.

На рисунке выше мы видим, что регулирование напряжения реализовано в стандартной конфигурации LM317 через потенциометр R6, который соединен с выводом ADJ на LM317.

Тем не менее, конфигурация операционного усилителя специально включена, чтобы иметь полезную полномасштабную регулировку высокого тока в диапазоне от минимального до максимального 5 ампер.

Усиление высокого тока 5 А, доступное в этой конструкции, может быть дополнительно увеличено до 10 А путем соответствующей модернизации внешнего транзистора MJ4502 PNP.

Инвертирующий вход контактный # 2 из операционного усилителя используется в качестве опорного входного сигнала, который устанавливается на горшок R2. Другой неинвертирующий вход используется как датчик тока. Напряжение, возникающее на R6 через резистор R3 ограничителя тока, сравнивается с опорным значением R2, которое позволяет выходу операционного усилителя становиться низким, как только будет превышен максимальный установленный ток.

Низкий выходной сигнал операционного усилителя заземляет вывод ADJ LM317, отключающий его, а также выходной источник питания, который, в свою очередь, быстро снижает выходной ток и восстанавливает работу LM317. Непрерывная операция включения / выключения гарантирует, что ток никогда не может превысить установленный порог, регулируемый R2.

Максимальный уровень тока также можно изменить, настроив значение резистора ограничения тока R3.