LM317 พร้อมวงจรเพิ่มกระแสไฟฟ้านอกเรือ

IC ควบคุมแรงดันไฟฟ้า LM317 ที่เป็นที่นิยมได้รับการออกแบบมาเพื่อส่งมอบไม่เกิน 1.5 แอมป์อย่างไรก็ตามการเพิ่มทรานซิสเตอร์เพิ่มกระแสไฟฟ้าภายนอกลงในวงจรทำให้สามารถอัพเกรดวงจรควบคุมเพื่อรองรับกระแสที่สูงขึ้นมากและไม่เกินระดับที่ต้องการ

คุณอาจเจอไฟล์ วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้าคงที่ 78XX ซึ่งได้รับการอัพเกรดเพื่อรองรับกระแสที่สูงขึ้นโดยการเพิ่มทรานซิสเตอร์กำลังไฟฟ้านอกเรือ IC LM317 ก็ไม่มีข้อยกเว้นและสามารถใช้เช่นเดียวกันกับวงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้าตัวแปรอเนกประสงค์นี้เพื่ออัพเกรดข้อกำหนดสำหรับการจัดการกระแสจำนวนมาก

วงจร LM317 มาตรฐาน

ภาพต่อไปนี้แสดงมาตรฐาน วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้าตัวแปร IC LM317 โดยใช้ส่วนประกอบขั้นต่ำที่เปลือยเปล่าในรูปแบบของตัวต้านทานคงที่ตัวเดียวและหม้อ 10K

การตั้งค่านี้ควรจะเสนอช่วงตัวแปรตั้งแต่ศูนย์ถึง 24V โดยมีแหล่งจ่ายอินพุต 30V อย่างไรก็ตามหากเราพิจารณาช่วงปัจจุบันก็ไม่เกิน 1.5 แอมป์โดยไม่คำนึงถึงกระแสอินพุตเนื่องจากชิปติดตั้งอยู่ภายในเพื่อให้อนุญาตได้สูงสุด 1.5 แอมป์และยับยั้งสิ่งที่อาจเรียกร้องเกินขีด จำกัด นี้

การออกแบบที่แสดงด้านบนซึ่ง จำกัด ด้วยกระแสสูงสุด 1.5 แอมป์สามารถอัพเกรดได้ด้วยทรานซิสเตอร์ PNP นอกเรือเพื่อเพิ่มกระแสให้เทียบเท่ากับกระแสของแหล่งจ่ายอินพุตซึ่งหมายความว่าเมื่อทำการอัพเกรดนี้แล้ววงจรข้างต้นจะยังคงควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบแปรผัน คุณลักษณะนี้ยังสามารถนำเสนอกระแสอินพุตเต็มรูปแบบให้กับโหลดโดยข้ามคุณสมบัติการ จำกัด กระแสภายในของ IC

การคำนวณแรงดันขาออก

สำหรับการคำนวณแรงดันขาออกของวงจรจ่ายไฟ LM317 สามารถใช้สูตรต่อไปนี้ได้

Vหรือ= VREF(1 + R2 / R1) + (IADJ× R2)

อยู่ที่ไหน = VREF = 1.25

ADJ ปัจจุบันสามารถเพิกเฉยได้เนื่องจากโดยปกติจะอยู่ที่ประมาณ 50 µA ดังนั้นจึงเล็กน้อยเกินไป

การเพิ่ม Outboard Mosfet Booster

การอัพเกรดบูสต์ปัจจุบันนี้สามารถใช้งานได้โดยการเพิ่มทรานซิสเตอร์ PNP นอกเรือซึ่งอาจอยู่ในรูปแบบของเพาเวอร์ BJT หรือมอสเฟ็ท P-channel ดังที่แสดงด้านล่างที่นี่เราใช้มอสเฟ็ตที่ทำให้สิ่งต่าง ๆ มีขนาดกะทัดรัดและอนุญาตให้มีการอัปเกรดปัจจุบันจำนวนมากใน รายละเอียด

ในการออกแบบข้างต้น Rx จะรับผิดชอบในการจัดหาทริกเกอร์เกตสำหรับ mosfet เพื่อให้สามารถทำงานควบคู่กับ LM317 IC และเสริมกำลังอุปกรณ์ด้วยปริมาณกระแสไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นตามที่ระบุโดยอินพุต

เริ่มแรกเมื่อป้อนพลังงานเข้ากับวงจรโหลดที่เชื่อมต่อซึ่งอาจได้รับการจัดอันดับที่สูงกว่า 1.5 แอมป์จะพยายามรับกระแสนี้ผ่าน LM317 IC และในกระบวนการนี้จะมีการพัฒนาแรงดันไฟฟ้าเชิงลบตามสัดส่วนใน RX ทำให้เกิด mosfet เพื่อตอบสนองและเปิดเครื่อง

ทันทีที่มอสเฟตถูกกระตุ้นแหล่งจ่ายอินพุตทั้งหมดมีแนวโน้มที่จะไหลผ่านโหลดด้วยกระแสเกิน แต่เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าเริ่มเพิ่มขึ้นนอกเหนือจากการตั้งค่าหม้อ LM317 ทำให้ LM317 มีความเอนเอียงแบบย้อนกลับ

การดำเนินการนี้ในขณะนี้จะปิด LM317 ซึ่งจะปิดแรงดันไฟฟ้าข้าม Rx และแหล่งจ่ายเกตสำหรับ mosfet

ดังนั้น mosfet จึงมีแนวโน้มที่จะปิดการทำงานในทันทีจนกว่าวงจรจะยืดเยื้ออีกครั้งเพื่อให้กระบวนการดำเนินไปอย่างไม่สิ้นสุดด้วยการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ตั้งใจไว้และข้อกำหนดกระแสไฟฟ้าสูง

การคำนวณตัวต้านทานประตู Mosfet

อาจคำนวณ Rx ได้ตาม:

Rx = 10 / 1A,

โดยที่ 10 คือแรงดันไฟฟ้าทริกเกอร์ mosfet ที่เหมาะสมที่สุดและ 1 แอมป์คือกระแสที่เหมาะสมที่สุดผ่าน IC ก่อนที่ Rx จะพัฒนาแรงดันไฟฟ้านี้

ดังนั้น Rx อาจเป็นตัวต้านทาน 10 โอห์มโดยมีกำลังวัตต์ 10 x 1 = 10 วัตต์

หากใช้ไฟ BJT รูปที่ 10 สามารถแทนที่ด้วย 0.7V

แม้ว่าแอปพลิเคชั่นเพิ่มประสิทธิภาพปัจจุบันข้างต้นโดยใช้ mosfet จะดูน่าสนใจ แต่ก็มีข้อเสียเปรียบอย่างมากเนื่องจากฟีเจอร์นี้จะตัด IC ออกจากคุณสมบัติการ จำกัด ปัจจุบันซึ่งอาจทำให้ mosfet ระเบิดหรือไหม้ได้ในกรณีที่เอาต์พุตสั้น เวียน

เพื่อป้องกันช่องโหว่ของกระแสเกินหรือลัดวงจรนี้อาจมีการนำตัวต้านทานอื่นในรูปแบบของ Ry มาใช้กับขั้วต้นทางของ mosfet ตามที่ระบุในแผนภาพต่อไปนี้

ตัวต้านทาน Ry ควรจะพัฒนาแรงดันไฟฟ้าเคาน์เตอร์ข้ามตัวเองเมื่อใดก็ตามที่กระแสเอาต์พุตเกินเกินขีด จำกัด สูงสุดที่กำหนดดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่เคาน์เตอร์ที่แหล่งมอสเฟตจะยับยั้งเกตที่เรียกแรงดันไฟฟ้าของมอสเฟตเพื่อบังคับให้ปิดมอสเฟตอย่างสมบูรณ์ และป้องกันไม่ให้ mosfet ถูกไฟไหม้

การปรับเปลี่ยนนี้ดูค่อนข้างง่าย แต่การคำนวณ Ry อาจทำให้เกิดความสับสนเล็กน้อยและฉันไม่ต้องการตรวจสอบให้ลึกกว่านี้เนื่องจากฉันมีความคิดที่ดีและเชื่อถือได้มากขึ้นซึ่งสามารถคาดหวังได้ว่าจะดำเนินการควบคุมกระแสที่สมบูรณ์สำหรับทรานซิสเตอร์บูสต์นอกเรือ LM317 ที่กล่าวถึง วงจรการประยุกต์ใช้

การใช้ BJT สำหรับการควบคุมปัจจุบัน

การออกแบบสำหรับการออกแบบข้างต้นพร้อมกับการเพิ่มกระแสไฟฟ้าและการลัดวงจรและการป้องกันไฟเกินสามารถดูได้ด้านล่าง:

ตัวต้านทานสองตัวและ BC547 BJT คือทั้งหมดที่อาจจำเป็นสำหรับการใส่ที่ต้องการ การป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรไปยังวงจรเพิ่มกระแสที่ปรับเปลี่ยนแล้วสำหรับ LM317 IC

ตอนนี้การคำนวณ Ry กลายเป็นเรื่องง่ายมากและอาจประเมินด้วยสูตรต่อไปนี้:

Ry = 0.7 / ขีด จำกัด ปัจจุบัน

ที่นี่ 0.7 คือแรงดันทริกเกอร์ของ BC547 และ 'ขีด จำกัด กระแส' คือกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ถูกต้องซึ่งอาจระบุไว้สำหรับการทำงานที่ปลอดภัยของ mosfet สมมติว่าขีด จำกัด นี้ระบุไว้ที่ 10 แอมป์ดังนั้น Ry สามารถคำนวณได้ดังนี้:

Ry = 0.7 / 10 = 0.07 โอห์ม

วัตต์ = 0.7 x 10 = 7 วัตต์

ดังนั้นเมื่อใดก็ตามที่กระแสมีแนวโน้มที่จะข้ามขีด จำกัด ข้างต้น BC547 จะทำการกราวด์ขา ADJ ของ IC และปิด Vout สำหรับ LM317

การใช้ BJT สำหรับ Boost ปัจจุบัน

หากคุณไม่กระตือรือร้นในการใช้ mosfet มากเกินไปในกรณีนี้คุณอาจใช้ BJT สำหรับการเพิ่มกระแสที่ต้องการดังแสดงในแผนภาพต่อไปนี้:

มารยาท: Texas Instruments

ปรับแรงดัน / กระแส LM317 ตัวควบคุมกระแสสูง

วงจรต่อไปนี้แสดงแหล่งจ่ายไฟกระแสสูงที่ใช้ LM317 ที่มีการควบคุมสูงซึ่งจะให้กระแสเอาต์พุตมากกว่า 5 แอมป์และแรงดันไฟฟ้าแปรผันตั้งแต่ 1.2 V ถึง 30 V.

ในรูปด้านบนเราจะเห็นว่ามีการใช้การควบคุมแรงดันไฟฟ้าในการกำหนดค่า LM317 มาตรฐานผ่านหม้อ R6 ซึ่งเชื่อมต่อกับขา ADJ ของ LM317

อย่างไรก็ตามการกำหนดค่าแอมป์ของออปแอมป์ถูกรวมไว้เป็นพิเศษเพื่อนำเสนอการปรับกระแสสูงเต็มสเกลที่มีประโยชน์ตั้งแต่ค่าต่ำสุดไปจนถึงสูงสุด 5 แอมป์

การเพิ่มกระแสไฟสูง 5 แอมป์ที่มีให้จากการออกแบบนี้สามารถเพิ่มได้อีกเป็น 10 แอมป์โดยการอัพเกรดทรานซิสเตอร์นอกเรือ MJ4502 PNP อย่างเหมาะสม

ขาอินพุตกลับด้าน # 2 ของ op amp ใช้เป็นอินพุตอ้างอิงซึ่งกำหนดโดย pot R2 อินพุทอื่นที่ไม่กลับด้านถูกใช้เป็นเซ็นเซอร์ปัจจุบัน แรงดันไฟฟ้าที่พัฒนาข้าม R6 ผ่านตัวต้านทานลิมิตเตอร์ R3 ปัจจุบันถูกเปรียบเทียบกับการอ้างอิง R2 ซึ่งช่วยให้เอาต์พุตของแอมป์ op เหลือน้อยทันทีที่กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ตั้งไว้จะเกิน

เอาต์พุตที่ต่ำจากแอมป์ op จะทำให้พิน ADJ ของ LM317 ปิดและยังมีแหล่งจ่ายเอาต์พุตซึ่งจะช่วยลดกระแสเอาต์พุตได้อย่างรวดเร็วและเรียกคืนการทำงานของ LM317 การดำเนินการเปิด / ปิดอย่างต่อเนื่องช่วยให้มั่นใจได้ว่ากระแสไฟฟ้าจะไม่สูงเกินกว่าเกณฑ์ที่ตั้งไว้ซึ่งปรับโดย R2

นอกจากนี้ยังสามารถแก้ไขระดับกระแสสูงสุดได้โดยการปรับค่าของตัวต้านทานขีด จำกัด ปัจจุบัน R3