LM317 với mạch tăng cường dòng điện bên ngoài

IC điều chỉnh điện áp LM317 phổ biến được thiết kế để cung cấp không quá 1,5 ampe, tuy nhiên, bằng cách thêm bóng bán dẫn tăng dòng bên ngoài vào mạch, có thể nâng cấp mạch điều chỉnh để xử lý dòng cao hơn nhiều và lên đến bất kỳ mức mong muốn nào.

Bạn có thể đã bắt gặp Mạch điều chỉnh điện áp cố định 78XX được nâng cấp để xử lý dòng điện cao hơn bằng cách thêm bóng bán dẫn công suất bên ngoài vào nó, IC LM317 cũng không ngoại lệ và điều tương tự có thể được áp dụng cho mạch điều chỉnh điện áp biến thiên đa năng này để nâng cấp thông số kỹ thuật của nó để xử lý lượng lớn dòng điện.

Mạch chuẩn LM317

Hình ảnh sau đây cho thấy tiêu chuẩn IC LM317 mạch điều chỉnh điện áp biến thiên , sử dụng tối thiểu các thành phần dưới dạng một điện trở cố định duy nhất và một nồi 10K.

Thiết lập này được cho là cung cấp một phạm vi thay đổi từ 0 đến 24V với nguồn cung cấp đầu vào là 30V. Tuy nhiên, nếu chúng ta xem xét phạm vi hiện tại, nó không quá 1,5 ampe bất kể dòng điện cung cấp đầu vào, vì chip được trang bị bên trong chỉ cho phép tối đa 1,5 ampe và ngăn chặn bất kỳ thứ gì có thể đòi hỏi cao hơn giới hạn này.

Thiết kế được hiển thị ở trên bị hạn chế với dòng điện tối đa 1,5 amp có thể được nâng cấp bằng bóng bán dẫn PNP bên ngoài để tăng cường độ dòng điện ngang bằng với dòng điện cung cấp đầu vào, có nghĩa là một khi nâng cấp này được thực hiện, mạch trên sẽ giữ lại quy định điện áp thay đổi của nó tính năng sẽ có thể cung cấp dòng điện đầu vào cung cấp đầy đủ cho tải, bỏ qua tính năng giới hạn dòng điện bên trong của IC.

Tính toán điện áp đầu ra

Để tính toán điện áp đầu ra của mạch nguồn LM317, công thức sau có thể được sử dụng

VHOẶC LÀ= VREF(1 + R2 / R1) + (ITÍNH TỪ× R2)

ở đâu = VREF = 1,25

ADJ hiện tại thực sự có thể bị bỏ qua vì nó thường khoảng 50 µA và do đó quá không đáng kể.

Thêm bộ tăng cường Mosfet bên ngoài

Nâng cấp tăng cường hiện tại này có thể được thực hiện bằng cách thêm bóng bán dẫn PNP bên ngoài có thể ở dạng BJT công suất hoặc mosfet kênh P, như được hiển thị bên dưới, ở đây chúng tôi sử dụng một mosfet giữ mọi thứ nhỏ gọn và cho phép nâng cấp hiện tại rất lớn trong thông số kỹ thuật.

Trong thiết kế trên, Rx sẽ chịu trách nhiệm cung cấp bộ kích hoạt cổng cho mosfet để nó có thể hoạt động song song với IC LM317 và củng cố thiết bị với lượng dòng điện bổ sung như được chỉ định bởi nguồn cung cấp đầu vào.

Ban đầu khi đầu vào nguồn được cấp cho mạch, tải được kết nối có thể được đánh giá cao hơn nhiều so với 1,5 ampe sẽ cố gắng thu được dòng điện này thông qua IC LM317 và trong quá trình này, một lượng điện áp âm tương ứng được phát triển trên RX, gây ra mosfet để phản hồi và BẬT.

Ngay sau khi mosfet được kích hoạt, toàn bộ nguồn cung cấp đầu vào có xu hướng chạy qua tải với dòng điện thặng dư, nhưng vì điện áp cũng bắt đầu tăng vượt quá cài đặt nồi LM317, khiến LM317 bị phân cực ngược.

Hành động này trong thời điểm này sẽ TẮT LM317, từ đó tắt điện áp trên Rx và nguồn cung cấp cổng cho mosfet.

Do đó, mosfet cũng có xu hướng TẮT ngay lập tức cho đến khi chu kỳ lặp lại một lần nữa cho phép quá trình duy trì vô hạn với quy định điện áp dự định và thông số kỹ thuật dòng điện cao.

Tính toán điện trở cổng Mosfet

Rx có thể được tính toán như sau:

Rx = 10 / 1A,

trong đó 10 là điện áp kích hoạt mosfet tối ưu, và 1 amp là dòng điện tối ưu qua IC trước khi Rx phát triển điện áp này.

Do đó Rx có thể là một điện trở 10 ohm, với định mức công suất là 10 x 1 = 10 watt

Nếu sử dụng BJT nguồn thì hình 10 có thể được thay thế bằng 0,7V

Mặc dù ứng dụng tăng cường hiện tại ở trên bằng cách sử dụng mosfet trông rất thú vị, nhưng nó có một nhược điểm nghiêm trọng, vì tính năng này loại bỏ hoàn toàn vi mạch khỏi tính năng hạn chế hiện tại của nó, có thể khiến mosfet bị nổ hoặc bị cháy trong trường hợp đầu ra ngắn mạch.

Để chống lại lỗ hổng quá dòng hoặc ngắn mạch này, một điện trở khác ở dạng Ry có thể được đưa vào đầu cuối nguồn của mosfet như được chỉ ra trong sơ đồ sau.

Điện trở Ry được cho là phát triển điện áp bộ đếm trên chính nó bất cứ khi nào dòng đầu ra vượt quá giới hạn tối đa nhất định để điện áp bộ đếm tại nguồn của mosfet ức chế điện áp kích hoạt cổng của mosfet buộc ngắt hoàn toàn đối với mosfet và do đó ngăn mosfet bị cháy.

Sửa đổi này trông khá đơn giản, tuy nhiên việc tính toán Ry có thể hơi khó hiểu và tôi không muốn điều tra sâu hơn vì tôi có một ý tưởng tốt hơn và đáng tin cậy hơn, cũng có thể được mong đợi để thực hiện điều khiển dòng điện hoàn chỉnh cho bóng bán dẫn tăng cường bên ngoài LM317 đã thảo luận mạch ứng dụng.

Sử dụng BJT để kiểm soát hiện tại

Thiết kế để làm cho thiết kế trên được trang bị một dòng điện tăng và bảo vệ ngắn mạch và quá tải có thể được nhìn thấy dưới đây:

Một vài điện trở và một BC547 BJT là tất cả những gì có thể được yêu cầu để chèn bảo vệ ngắn mạch đến mạch tăng dòng sửa đổi cho IC LM317.

Giờ đây, việc tính toán Ry trở nên cực kỳ dễ dàng và có thể được đánh giá theo công thức sau:

Ry = 0,7 / giới hạn hiện tại.

Ở đây, 0,7 là điện áp kích hoạt của BC547 và 'giới hạn hiện tại' là dòng điện hợp lệ tối đa có thể được chỉ định cho hoạt động an toàn của mosfet, giả sử giới hạn này được chỉ định là 10 ampe, sau đó Ry có thể được tính như sau:

Ry = 0,7 / 10 = 0,07 ôm.

watt = 0,7 x 10 = 7 watt.

Vì vậy, bây giờ bất cứ khi nào dòng điện có xu hướng vượt qua giới hạn trên, BC547 sẽ dẫn, nối đất chân ADJ của IC và tắt Vout cho LM317

Sử dụng BJT để tăng hiện tại

Nếu bạn không quá quan tâm đến việc sử dụng mosfet, trong trường hợp đó, bạn có thể áp dụng BJT để tăng cường dòng điện cần thiết như được hiển thị trong sơ đồ sau:

Lịch sự: Texas Instruments

Điện áp có thể điều chỉnh / Bộ điều chỉnh dòng điện cao hiện tại LM317

Mạch sau đây cho thấy một nguồn cung cấp dòng điện cao dựa trên LM317 được điều chỉnh cao, sẽ cung cấp dòng điện đầu ra trên 5 ampe và điện áp thay đổi từ 1,2 V đến 30 V.

Trong hình trên, chúng ta có thể thấy rằng điều chỉnh điện áp được thực hiện trong cấu hình LM317 tiêu chuẩn thông qua nồi R6 được kết nối với chân ADJ của LM317.

Tuy nhiên, cấu hình op amp được bao gồm đặc biệt để có tính năng điều chỉnh dòng điện cao ở quy mô đầy đủ hữu ích, từ điều khiển tối thiểu đến tối đa 5 Amp.

Mức tăng dòng cao 5 amp có sẵn từ thiết kế này có thể được tăng thêm lên 10 ampe bằng cách nâng cấp thích hợp bóng bán dẫn gắn ngoài MJ4502 PNP.

Chân đầu vào đảo ngược # 2 của amp op được sử dụng làm đầu vào tham chiếu được đặt bởi nồi R2. Đầu vào không đảo ngược khác được sử dụng làm cảm biến hiện tại. Điện áp phát triển trên R6 thông qua điện trở giới hạn dòng R3 được so sánh với tham chiếu R2 cho phép đầu ra của amp op trở nên thấp ngay khi vượt quá dòng đặt tối đa.

Đầu ra thấp từ amp op làm cho chân ADJ của LM317 tắt nó và cả nguồn cung cấp đầu ra, do đó nhanh chóng làm giảm dòng ra và khôi phục hoạt động của LM317. Hoạt động BẬT / TẮT liên tục đảm bảo rằng dòng điện không bao giờ được phép vượt quá ngưỡng cài đặt được điều chỉnh bởi R2.

Mức dòng điện tối đa cũng có thể được sửa đổi bằng cách điều chỉnh giá trị của điện trở giới hạn dòng điện R3.