Cách sử dụng LM317 để tạo mạch cung cấp điện biến đổi

Trong bài đăng này, chúng tôi sẽ thảo luận tỉ mỉ cách xây dựng một mạch cung cấp điện có thể điều chỉnh đơn giản dựa trên LM317 bằng cách sử dụng số lượng linh kiện bên ngoài tối thiểu.

Như tên cho thấy, một mạch cung cấp điện có thể thay đổi cung cấp cho người dùng một loạt các điện áp đầu ra thay đổi tuyến tính thông qua một vòng quay chiết áp được điều khiển bằng tay.

LM317 là một thiết bị đa năng giúp những người yêu thích điện tử xây dựng một nguồn điện có điện áp thay đổi một cách nhanh chóng, rẻ và rất hiệu quả.

Giới thiệu

Cho dù đó là một noob điện tử hay một chuyên gia chuyên nghiệp, nguồn điện có thể điều chỉnh đơn vị được yêu cầu bởi tất cả mọi người trong lĩnh vực này. Đây là nguồn điện cơ bản có thể cần cho các quy trình điện tử khác nhau, ngay từ việc cấp nguồn cho các mạch điện tử phức tạp đến các thiết bị cơ điện mạnh mẽ như động cơ, rơ le, v.v.

ĐẾN đơn vị cung cấp điện biến đổi là điều bắt buộc đối với mọi bàn làm việc điện và điện tử và nó có sẵn với nhiều hình dạng và kích thước khác nhau trên thị trường cũng như ở dạng sơ đồ đối với chúng tôi.
Chúng có thể được chế tạo bằng cách sử dụng các thành phần rời rạc như bóng bán dẫn, điện trở, v.v. hoặc kết hợp một chip duy nhất cho các chức năng hoạt động. Bất kể loại có thể là gì, thiết bị cung cấp điện phải kết hợp các tính năng sau để trở nên phổ biến và đáng tin cậy với bản chất của nó:

Các tính năng cần thiết

• Nó phải được điều chỉnh đầy đủ và liên tục với các đầu ra điện áp và dòng điện.
• Tính năng dòng điện biến đổi có thể được coi là một tính năng tùy chọn vì nó không phải là yêu cầu tuyệt đối với nguồn điện, trừ khi việc sử dụng nằm trong phạm vi đánh giá quan trọng.
• Điện áp tạo ra phải được điều chỉnh hoàn hảo.

Với sự ra đời của các chip hoặc IC như LM317, L200, LM338 , LM723, việc cấu hình các mạch cung cấp điện với đầu ra điện áp thay đổi với những phẩm chất đặc biệt nêu trên ngày nay đã trở nên rất dễ dàng.

Cách sử dụng LM317 để tạo ra một đầu ra biến đổi

Ở đây, chúng tôi sẽ cố gắng hiểu cách tạo ra một mạch cung cấp điện sử dụng IC LM317. IC này thường có sẵn trong gói TO-220 và có ba đầu ra chân.

Đầu ra chân cắm rất dễ hiểu, vì nó bao gồm một đầu vào, một đầu ra và một chân điều chỉnh mà chỉ cần được nối dây với các kết nối liên quan.

Chân đầu vào được áp dụng với đầu vào DC đã chỉnh lưu, tốt nhất là với đầu vào tối đa có thể chịu được, đó là 24 vôn theo thông số kỹ thuật của IC. Đầu ra được nhận từ chân “ra” của IC trong khi các thành phần cài đặt điện áp được kết nối xung quanh chân điều chỉnh.

Cách kết nối LM317 trong thiết kế nguồn điện có điện áp điều chỉnh

Có thể thấy sơ đồ, việc lắp ráp hầu như không cần bất kỳ thành phần nào và thực tế là trò chơi của trẻ em để có được mọi thứ vào đúng vị trí.

Việc điều chỉnh nồi tạo ra điện áp thay đổi tuyến tính ở đầu ra có thể ngay từ 1,25 vôn đến mức tối đa được cung cấp ở đầu vào của Ic.

Mặc dù thiết kế được trình bày là thiết kế đơn giản nhất và do đó chỉ bao gồm tính năng điều khiển điện áp, tính năng điều khiển dòng điện cũng có thể được bao gồm trong vi mạch.

Thêm một tính năng kiểm soát hiện tại

Hình trên cho thấy, IC LM317 có thể được sử dụng hiệu quả như thế nào để tạo ra điện áp và dòng điện thay đổi theo mong muốn của người dùng. Nồi 5K được sử dụng để điều chỉnh điện áp, trong khi điện trở cảm nhận dòng điện 1 Ohm được chọn thích hợp để đạt được giới hạn dòng mong muốn.

Tăng cường với Cơ sở đầu ra hiện tại cao

IC có thể được nâng cao hơn nữa để tạo ra dòng điện cao hơn giá trị định mức của nó. Sơ đồ dưới đây cho thấy cách sử dụng IC 317 để tạo ra dòng điện hơn 3 ampe.

LM317 Điện áp biến đổi, Bộ điều chỉnh dòng điện

IC đa năng LM317 / 338/396 của chúng tôi có thể được sử dụng như một bộ điều chỉnh điện áp và dòng điện có thể điều chỉnh thông qua các cấu hình đơn giản.

Ý tưởng được xây dựng và thử nghiệm bởi một trong những độc giả cuồng nhiệt của blog này, ông Steven Chiverton và được sử dụng để điều khiển các đi-ốt la-de đặc biệt được biết là có thông số kỹ thuật hoạt động nghiêm ngặt và chỉ có thể được điều khiển thông qua các mạch điều khiển chuyên dụng.

Cấu hình LM317 được thảo luận chính xác đến mức nó trở nên lý tưởng phù hợp cho tất cả các ứng dụng điều chỉnh dòng điện và điện áp chuyên dụng như vậy.

Hoạt động mạch

Đề cập đến sơ đồ mạch được hiển thị, cấu hình trông khá đơn giản, có thể thấy hai IC LM317, một được cấu hình ở chế độ điều chỉnh điện áp tiêu chuẩn và một được cấu hình ở chế độ điều khiển dòng điện.

Nói một cách chính xác, LM317 phía trên tạo thành giai đoạn điều chỉnh dòng điện trong khi phần dưới hoạt động giống như giai đoạn điều khiển điện áp.

Nguồn cung cấp đầu vào được kết nối qua Vin và đất của mạch điều chỉnh dòng trên, đầu ra từ giai đoạn này đi đến đầu vào của giai đoạn điều chỉnh điện áp biến đổi LM317 dưới. Về cơ bản, cả hai giai đoạn được kết nối theo chuỗi để thực hiện điều chỉnh điện áp và dòng điện hoàn toàn cho tải được kết nối là một diode laser trong trường hợp hiện tại.

R2 được chọn để đạt được giới hạn dòng điện tối đa khoảng 1,25A, mức tối thiểu cho phép là 5mA khi đặt 250 ohms đầy đủ trong đường dẫn, có nghĩa là dòng điện tới tia laser có thể được đặt như mong muốn, ở bất kỳ đâu trong khoảng 5mA đến 1 amp.

Tính toán điện áp đầu ra

Điện áp đầu ra của mạch cung cấp nguồn LM317 có thể được xác định theo công thức sau:

VO = VREF (1 + R2 / R1) + (IADJ × R2)

ở đâu = VREF = 1,25

ADJ hiện tại thường vào khoảng 50 µA và do đó quá không đáng kể trong hầu hết các ứng dụng. Bạn có thể bỏ qua điều này.

Tính toán giới hạn hiện tại

Ở trên được tính theo công thức sau:

R = 1,25 / dòng điện cho phép tối đa

Tiếp theo, điện áp được kiểm soát hiện tại có được từ tầng trên được áp dụng tiếp theo cho mạch điều chỉnh điện áp LM317 phía dưới, cho phép đặt điện áp mong muốn ở bất kỳ đâu từ 1,25V đến 30V, ở đây phạm vi tối đa là 9V vì nguồn là pin 9V. Điều này đạt được bằng cách điều chỉnh R4.

Mạch đã thảo luận được chỉ định để xử lý không quá 1,5 ampe, nếu yêu cầu dòng điện cao hơn, cả hai IC có thể được thay thế bằng LM338 để có được dòng điện tối đa 5amp hoặc LM396 cho dòng điện tối đa 10amp.

Những hình ảnh đáng yêu dưới đây do anh Steven Chiverton gửi về, sau khi mạch điện được anh xây dựng và kiểm chứng thành công.

Hình ảnh nguyên mẫu

Nâng cấp LM317 với điều khiển điện áp nút nhấn

Cho đến nay chúng ta đã học cách cấu hình LM317 để tạo ra đầu ra có thể điều chỉnh bằng nồi, bây giờ hãy hiểu cách các nút nhấn có thể được sử dụng để bật lựa chọn điện áp được điều khiển kỹ thuật số. Chúng tôi loại bỏ việc sử dụng nồi cơ và thay thế bằng một vài nút nhấn để lựa chọn lên / xuống các mức điện áp mong muốn.

Sự đổi mới chuyển đổi thiết kế bộ cấp nguồn LM317 truyền thống thành thiết kế bộ cấp nguồn kỹ thuật số, bằng cách loại bỏ chiết áp công nghệ thấp có thể dễ bị hao mòn về lâu dài dẫn đến hoạt động thất thường và đầu ra điện áp không chính xác.

Thiết kế LM317 được sửa đổi sẽ cho phép nó đáp ứng các lựa chọn nút nhấn có thể được nhìn thấy trong sơ đồ sau:

Các điện trở R2 liên quan cần được tính toán tương ứng với R1 (240 ôm) để thiết lập các đầu ra điện áp được chọn cho nút nhấn dự kiến.

Dòng điện cao LM317 Bench Power Suuply

Điều này nguồn cung cấp điện LM317 hiện tại cao có thể được sử dụng phổ biến cho bất kỳ ứng dụng nào yêu cầu nguồn điện một chiều cao được quy định chất lượng cao, chẳng hạn như bộ khuếch đại loa trầm phụ trên ô tô, sạc pin, v.v. Bộ nguồn này được thiết kế để linh hoạt nhất có thể, đồng thời đảm bảo rằng số bộ phận luôn ở mức thấp và giá cả phải chăng.

Nguồn cung cấp điện áp điều chỉnh os cố định LM317 đơn giản này đáp ứng các điều kiện tuyệt vời và có khả năng cung cấp lên đến 10 amps. Đầu ra điện áp được điều chỉnh bởi giai đoạn mạch chứa R4, R5 và S3 quan sát rằng công tắc S3 là một phần của R4.

Để nhận được đầu ra điện áp cố định, R4 phải được xác định để nhận được 0 ohms (hoàn toàn ngược chiều kim đồng hồ). Trong tình huống này, công tắc S3 phải ở vị trí mở.

Trong trường hợp đó, R5 đặt trước phải được tinh chỉnh để mạch tạo ra đầu ra 12 volt (hoặc bất kỳ thứ gì ứng dụng cá nhân của bạn yêu cầu). Để có một đầu ra thay đổi, R4 có thể được lật theo chiều kim đồng hồ, với S3 ở vị trí đóng và loại bỏ R5 khỏi mạch.

Điện áp đầu ra bây giờ chỉ có thể hoạt động bằng điện trở R4. Khi vị trí của công tắc SPDT S2 là 1, dòng điện đầu ra cao nhất có thể đạt được khi hai nửa dòng điện T1 cung cấp cho tầng bộ lọc, để tăng công suất dòng điện tổng thể lên 2 lần.

Phải nói rằng, điện áp đầu ra cao nhất sẽ giảm 50% ở vị trí này. Nó thực sự là một cài đặt hiệu quả khi xem xét rằng bóng bán dẫn công suất không phải giảm một lượng tiềm năng đáng kể.

Ở vị trí 2, điện áp tối đa thực tế bằng với thông số công suất của T1. Ở đây, chúng tôi đã sử dụng một máy biến áp xoay tâm 24 vôn cho T1. Cuối cùng, D1 và D2 ​​đã được kết hợp để bảo vệ IC LM317 trong trường hợp nguồn bị tắt với tải cảm ứng ở đầu ra

Tài liệu tham khảo: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm317.pdf

https://en.wikipedia.org/wiki/LM317