LM317 med utombordarens nuvarande boost-krets

Den populära spänningsregulatorn IC LM317 är utformad för att leverera högst 1,5 ampere, men genom att lägga till en utombordströmsförstärkt transistor till kretsen blir det möjligt att uppgradera regulatorkretsen för att hantera mycket högre strömmar och upp till önskade nivåer.

Du kanske redan har stött på 78XX fast spänning regulator krets som är uppgraderade för att hantera högre strömmar genom att lägga till en utombordstransistor till den, är IC LM317 inget undantag och detsamma kan tillämpas på denna mångsidiga variabla spänningsregulatorkrets för att uppgradera sina specifikationer för hantering av stora mängder ström.

Standard LM317-krets

Följande bild visar standard IC LM317 variabel spänning regulator krets , med ett minimum av komponenter i form av ett enda fast motstånd och en 10K-pott.

Denna inställning är tänkt att erbjuda ett variabelt intervall från noll till 24V med en ingångsförsörjning på 30V. Men om vi tar hänsyn till det aktuella intervallet är det inte mer än 1,5 ampere oavsett ingångsströmmen, eftersom chipet är internt utrustat för att endast tillåta upp till 1,5 ampere och hämma allt som kan vara krävande över denna gräns.

Den ovan visade designen som är begränsad med en 1,5 amp max ström kan uppgraderas med en utombordare PNP-transistor för att öka strömmen i nivå med ingångsströmmen, vilket betyder att när denna uppgradering är implementerad behåller kretsen ovan sin variabla spänningsreglering funktionen ändå kommer att kunna erbjuda hela matningsingångsströmmen till lasten, kringgå IC: s interna strömbegränsningsfunktion.

Beräkna utspänningen

För beräkning av utspänningen för en LM317 strömförsörjningskrets kan följande formel användas

VELLER= VREF(1 + R2 / R1) + (IADJ× R2)

var är = VREF = 1,25

Nuvarande ADJ kan faktiskt ignoreras eftersom det vanligtvis är cirka 50 µA och därför för försumbart.

Lägga till en utombordare Mosfet Booster

Denna nuvarande boost-uppgradering kan implementeras genom att lägga till en utombordare PNP-transistor som kan vara i form av en kraft-BJT eller en P-kanal mosfet, som visas nedan, här använder vi en mosfet som håller sakerna kompakta och tillåter en enorm strömuppgradering i specifikationer.

I ovanstående design blir Rx ansvarig för att tillhandahålla grindutlösaren för mosfet så att den kan leda i takt med LM317 IC och förstärka enheten med den extra strömmen som anges av ingångsförsörjningen.

Inledningsvis när strömförsörjningen matas till kretsen försöker den anslutna belastningen som kan klassas till mycket högre än 1,5 ampere att få denna ström genom LM317 IC, och i processen utvecklas en proportionell mängd negativ spänning över RX, vilket orsakar mosfet för att svara och slå PÅ.

Så snart mosfetten utlöses tenderar hela ingångsförsörjningen att strömma över belastningen med överskottsströmmen, men eftersom spänningen också börjar öka utöver LM317-potten, gör att LM317 blir omvänd förspänd.

Denna åtgärd för tillfället stänger av LM317 som i sin tur stänger av spänningen över Rx och grindmatningen för mosfet.

Därför tenderar också mosfet att stängas AV för tillfället tills cykeln fortsätter än en gång så att processen kan fortsätta oändligt med den avsedda spänningsregleringen och specifikationerna för hög ström.

Beräknar Mosfet Gate Resistor

Rx kan beräknas enligt:

Rx = 10 / 1A,

där 10 är den optimala mosfetutlösande spänningen, och 1 amp är den optimala strömmen genom IC innan Rx utvecklar denna spänning.

Därför kan Rx vara ett motstånd på 10 ohm, med en effekt på 10 x 1 = 10 watt

Om en effekt BJT används kan figur 10 ersättas med 0,7V

Även om ovanstående nuvarande boost-applikation med användning av mosfet ser intressant ut, har den en allvarlig nackdel, eftersom funktionen helt avlägsnar IC från dess nuvarande begränsande funktion, vilket kan få mosfet att blåsa av eller bli bränd om utgången är kort kretsade.

För att motverka denna överströms- eller kortslutningssårbarhet, kan ett annat motstånd i form av Ry introduceras med källterminalen på mosfetten, som anges i följande diagram.

Motståndet Ry är tänkt att utveckla en motspänning över sig själv när utgångsströmmen överskrids över en given maximal gräns så att räknarspänningen vid källan till mosfeten hindrar mosfets utlösande spänning och tvingar en fullständig avstängning för mosfetten. och därmed förhindra att mosfet bränner sig.

Denna modifiering ser ganska enkel ut, men att beräkna Ry kan vara lite förvirrande och jag vill inte undersöka det djupare eftersom jag har en mer anständig och tillförlitlig idé som också kan förväntas utföra en fullständig strömkontroll för den diskuterade LM317 utombordaren boost transistor applikationskrets.

Använda en BJT för aktuell kontroll

Utformningen för att göra ovanstående design utrustad med en boostström och även kortslutnings- och överbelastningsskydd kan ses nedan:

Ett par motstånd och en BC547 BJT är allt som kan krävas för att sätta in önskat kortslutningsskydd till den modifierade strömförstärkningskretsen för LM317 IC.

Nu blir det extremt enkelt att beräkna Ry och kan utvärderas med följande formel:

Ry = 0,7 / strömgräns.

Här är 0,7 den utlösande spänningen för BC547 och 'strömgränsen' är den maximala giltiga strömmen som kan anges för en säker drift av mosfet, låt oss säga att denna gräns är specificerad till 10amp, då kan Ry beräknas som:

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

watt = 0,7 x 10 = 7 watt.

Så nu när strömmen tenderar att passera gränsen ovan, leder BC547, jordar ADJ-stiftet på IC och stänger av Vout för LM317

Använda BJT för aktuell boost

Om du inte är för angelägen om att använda mosfet, kan du i så fall förmodligen tillämpa BJT för den nödvändiga strömförstärkningen som visas i följande diagram:

Artighet: Texas instrument

Justerbar spänning / ström LM317 högströmregulator

Följande krets visar en starkt reglerad LM317-baserad strömförsörjning med hög ström, som ger en utgångsström på över 5 ampere och en variabel spänning från 1,2 V till 30 V.

I figuren ovan kan vi se att spänningsregleringen implementeras i standard LM317-konfigurationen genom R6-potten som är ansluten till ADJ-stiftet på LM317.

Dock är konfigurationen för förstärkare specifikt inkluderad för att ha den användbara en fullskalig högströmsjustering som sträcker sig från minimum till max 5 Amp-kontroll.

Den 5 ampere höga strömförstärkningen som är tillgänglig från denna design kan ökas ytterligare till 10 ampere genom att lämpligt uppgradera MJ4502 PNP-utombordstransistorn.

Den inverterande ingångsstiftet # 2 på op-förstärkaren används som referensingång som ställs in av potten R2. Den andra icke-inverterande ingången används som strömgivare. Spänningen som utvecklas över R6 genom strömbegränsningsmotståndet R3 jämförs med R2-referensen som gör att utgången från op-förstärkaren blir låg så snart den maximala inställda strömmen överskrids.

Den låga effekten från förstärkaren gör att ADJ-stiftet på LM317 stängs av och även utmatningen, vilket i sin tur snabbt minskar utströmmen och återställer LM317-funktionen. Den kontinuerliga PÅ / AV-funktionen säkerställer att strömmen aldrig tillåts nå den inställda tröskeln justerad med R2.

Den maximala strömnivån kan också modifieras genom att justera värdet på strömgränsmotståndet R3.