LM317 met Outboard Current Boost Circuit

De populaire LM317-spanningsregelaar-IC is ontworpen om niet meer dan 1,5 ampère te leveren, maar door een externe stroomversterkingstransistor aan het circuit toe te voegen, wordt het mogelijk om het regulatorcircuit te upgraden om veel hogere stromen aan te kunnen, en tot elk gewenst niveau.

Misschien ben je de 78XX circuit met vaste spanningsregelaar die zijn opgewaardeerd om hogere stromen aan te kunnen door er een externe vermogenstransistor aan toe te voegen, de IC LM317 is geen uitzondering en hetzelfde kan worden toegepast voor dit veelzijdige variabele spanningsregelaarcircuit om de specificaties te upgraden voor het verwerken van enorme hoeveelheden stroom.

Het standaard LM317-circuit

De volgende afbeelding toont standaard IC LM317 circuit voor variabele spanningsregelaar , met een absoluut minimum aan componenten in de vorm van een enkele vaste weerstand en een 10K pot.

Deze opstelling moet een variabel bereik bieden van nul tot 24 V met een ingangsspanning van 30 V. Als we echter rekening houden met het stroombereik, is het niet meer dan 1,5 ampère, ongeacht de ingangsstroom, aangezien de chip intern is uitgerust om slechts 1,5 ampère toe te staan ​​en alles wat veeleisend is boven deze limiet te onderdrukken.

Het hierboven getoonde ontwerp dat beperkt is tot een maximale stroom van 1,5 ampère, kan worden geüpgraded met een externe PNP-transistor om de stroom op te voeren op één lijn met de ingangsvoedingsstroom, wat betekent dat zodra deze upgrade is geïmplementeerd, het bovenstaande circuit zijn variabele spanningsregeling behoudt. functie nog in staat zal zijn om de volledige voedingsingangsstroom aan de belasting te leveren, waarbij de interne stroombeperkende functie van de IC wordt omzeild.

Berekening van de uitgangsspanning

Voor het berekenen van de uitgangsspanning van een LM317-voedingscircuit zou de volgende formule kunnen worden gebruikt

VOF= VREF(1 + R2 / R1) + (IADJ× R2)

waar is = VREF = 1,25

De huidige ADJ kan eigenlijk worden genegeerd, aangezien deze gewoonlijk rond de 50 µA ligt en daarom te verwaarloosbaar is.

Een Outboard Mosfet Booster toevoegen

Deze huidige boost-upgrade kan worden geïmplementeerd door een externe PNP-transistor toe te voegen die de vorm kan hebben van een power BJT of een P-kanaal mosfet, zoals hieronder getoond, hier gebruiken we een mosfet om dingen compact te houden en een enorme stroomupgrade in de specificaties.

In het bovenstaande ontwerp wordt Rx verantwoordelijk voor het leveren van de poorttrigger voor de mosfet, zodat deze samen met de LM317 IC kan geleiden en het apparaat kan versterken met de extra hoeveelheid stroom zoals gespecificeerd door de ingangsvoeding.

In eerste instantie, wanneer de stroomtoevoer naar het circuit wordt gevoerd, probeert de aangesloten belasting die veel hoger kan zijn dan 1,5 ampère deze stroom te verkrijgen via de LM317 IC, en in het proces wordt een evenredige hoeveelheid negatieve spanning ontwikkeld over RX, waardoor de mosfet om te reageren en AAN te zetten.

Zodra de mosfet wordt getriggerd, heeft de hele ingangsvoeding de neiging om met de overtollige stroom over de belasting te stromen, maar aangezien de spanning ook begint te stijgen tot voorbij de LM317-potinstelling, wordt de LM317 omgekeerd voorgespannen.

Deze actie schakelt momenteel de LM317 uit, die op zijn beurt de spanning over Rx en de poortvoeding voor de mosfet afsluit.

Daarom heeft de mosfet ook de neiging om tijdelijk UIT te schakelen totdat de cyclus weer voortduurt, waardoor het proces oneindig vol kan houden met de beoogde spanningsregeling en hoge stroomspecificaties.

Berekening Mosfet Gate Resistor

Rx kan worden berekend zoals gegeven onder:

Rx = 10 / 1A,

waarbij 10 de optimale mosfet-triggerspanning is en 1 amp de optimale stroom door de IC is voordat Rx deze spanning ontwikkelt.

Daarom zou Rx een weerstand van 10 ohm kunnen zijn, met een wattage van 10 x 1 = 10 watt

Als een stroom-BJT wordt gebruikt, kan het cijfer 10 worden vervangen door 0,7V

Hoewel de bovenstaande huidige boosttoepassing met behulp van de mosfet er interessant uitziet, heeft deze een ernstig nadeel, omdat de functie de IC volledig ontdoet van zijn huidige beperkende functie, waardoor de mosfet kan wegblazen of kan worden verbrand als de uitvoer te kort is schakelde.

Om deze kwetsbaarheid voor overstroom of kortsluiting tegen te gaan, kan een andere weerstand in de vorm van Ry worden geïntroduceerd met de source-aansluiting van de mosfet, zoals aangegeven in het volgende diagram.

De weerstand Ry wordt verondersteld een tegenspanning over zichzelf te ontwikkelen wanneer de uitgangsstroom boven een bepaalde maximale limiet wordt overschreden, zodat de tegenspanning aan de bron van de mosfet de gate-triggerspanning van de mosfet verhindert, waardoor de mosfet volledig wordt uitgeschakeld. , en zo voorkomen dat de mosfet verbrandt.

Deze modificatie ziet er vrij eenvoudig uit, maar het berekenen van Ry kan weinig verwarrend zijn en ik wil het niet dieper onderzoeken, aangezien ik een meer fatsoenlijk en betrouwbaar idee heb dat naar verwachting ook een volledige stroomregeling zal uitvoeren voor de besproken LM317 outboard boost-transistor applicatie circuit.

Een BJT gebruiken voor huidige controle

Het ontwerp om het bovenstaande ontwerp uit te rusten met een booststroom en ook een kortsluitings- en overbelastingsbeveiliging is hieronder te zien:

Een paar weerstanden en een BC547 BJT is alles wat nodig kan zijn om het gewenste in te voegen kortsluitbeveiliging naar het gemodificeerde stroomverhogingscircuit voor de LM317 IC.

Het berekenen van Ry wordt nu buitengewoon eenvoudig en kan worden geëvalueerd met de volgende formule:

Ry = 0,7 / huidige limiet.

Hier is 0,7 de triggerspanning van de BC547 en de 'huidige limiet' is de maximale geldige stroom die kan worden gespecificeerd voor een veilige werking van de mosfet, laten we zeggen dat deze limiet is gespecificeerd als 10 ampère, dan kan Ry worden berekend als:

Ry = 0,7 / 10 = 0,07 ohm.

watt = 0,7 x 10 = 7 watt.

Dus nu wanneer de stroom de bovenstaande limiet overschrijdt, geleidt de BC547, waarbij de ADJ-pin van de IC wordt geaard en de Vout voor de LM317 wordt uitgeschakeld.

BJT's gebruiken voor de huidige boost

Als u niet al te enthousiast bent over het gebruik van mosfet, kunt u in dat geval waarschijnlijk BJT's toepassen voor de vereiste stroomverhoging, zoals weergegeven in het volgende diagram:

Hoffelijkheid: Texas Instrumenten

Instelbare spanning / stroom LM317 hoge stroomregelaar

Het volgende circuit toont een sterk gereguleerde, op LM317 gebaseerde hoogspanningsvoeding, die een uitgangsstroom van meer dan 5 ampère en een variabele spanning van 1,2 V tot 30 V levert.

In de bovenstaande afbeelding kunnen we zien dat de spanningsregeling wordt geïmplementeerd in de standaard LM317-configuratie via R6-pot die is verbonden met de ADJ-pin van de LM317.

De opamp-configuratie is echter specifiek inbegrepen om de nuttige volledige aanpassing van de hoge stroom te bieden, variërend van de minimale tot de maximale 5 Amp-regeling.

De 5 ampère hoge stroomstoot die beschikbaar is bij dit ontwerp kan verder worden verhoogd tot 10 ampère door de MJ4502 PNP-buitenboordtransistor op passende wijze te upgraden.

De inverterende ingangspen # 2 van de opamp wordt gebruikt als referentie-ingang die wordt ingesteld door de pot R2. De andere niet-inverterende ingang wordt gebruikt als de stroomsensor. De spanning die over R6 wordt ontwikkeld via de stroombegrenzerweerstand R3 wordt vergeleken met de R2-referentie, waardoor de output van de opamp laag wordt zodra de maximale ingestelde stroom wordt overschreden.

De lage output van de opamp aardt de ADJ-pin van de LM317, waardoor deze wordt uitgeschakeld en ook de outputvoeding, die op zijn beurt de uitgangsstroom snel vermindert en de werking van de LM317 herstelt. De continue AAN / UIT-werking zorgt ervoor dat de stroom nooit boven de door R2 ingestelde drempel komt.

Het maximale stroomniveau kan ook worden gewijzigd door de waarde van de stroomlimietweerstand R3 aan te passen.