Do sada smo na ovom web mjestu proučavali linearne krugove napajanja zasnovane na LM317, ovdje ćemo naučiti kako se LM317 može izvesti kao varijabilni prekidački mod ili SMPS s nultim gubitkom.
LM317 kao linearni regulator
Svi znamo da je LM317 IC interno dizajniran da radi kao linearni IC regulator napona, koji ima ozbiljan nedostatak rasipanja snage zagrijavanjem. Štoviše, takva topologija također zahtijeva da ulaz bude najmanje 3V veći od željenog izlaza, dodajući daljnja ograničenja datoj konfiguraciji regulatora.
Ovdje raspravljamo o tome kako bi se isti IC mogao jednostavno implementirati kao 0-40V varijabilno napajanje korištenjem SMPS topologije i stoga uklanjanjem gubitaka spomenutih u gornjem stavku.
Modificiranje kruga LM317 u sklop regulacijskog sklopa PWM
Ovdje objašnjeni varijabilni SMPS krug LM317 bez napora pretvara obični LM317 IC u odgovarajući izvor napajanja prekidačkog regulatora na osnovi induktora, kao što je prikazano na sljedećem dijagramu:
Kružni dijagram
Pozivajući se na gornji prikazani dijagram, možemo vidjeti da je LM317 konfiguriran na uobičajeni način promjenjivi regulator način rada, ali s nekim dodatnim dijelovima u obliku R6, C3 i D1.
Također možemo vidjeti induktor pričvršćen s D1 i pripadajućom snagom BJT Q1.
Kako radi
Ovdje LM317 IC zajedno obavlja dva zadatka. On mijenja izlazni napon kroz naznačeni lonac R4 i zauzvrat uzrokuje PWM da se pokrene za bazu Q1.
U osnovi, uvođenje R6 / C3 pretvara regulatorni krug LM317 u visokofrekventni krug oscilatora, prisiljavajući izlaz LM317 da se brzo UKLJUČI / ISKLJUČUJE s različitim PWM-om, što ovisi o postavci R4.
BJT Q1 zajedno s prigušnicom L1 i D1 čine standard krug pretvarača buck koji se kontrolira gore objašnjenim PWM-om generiranim krugom LM317.
To implicira da, dok je lonac R4 variran, širina napona impulsa razvijena preko R1 također proporcionalno varira uzrokujući da Q1 prebacuje L1 u skladu s različitim PWM-ima.
Veće širine impulsa omogućuju induktoru da proizvodi veće napone i obrnuto.
Kondenzator C4 osigurava da se fluktuirajući izlaz iz L1 na izlazu adekvatno izravna i eliminira, što posljedično pojačava valovitu struju u stabilnu istosmjernu struju.
U predloženom krugu napajanja s preklopnim načinom LM317, budući da IC LM317 nije izravno uključen u rukovanje strujom opterećenja, ograničen je od odvođenja struje, a time osigurava učinkovitu regulaciju visokog ulaznog napona u željene razine niskog izlaznog napona.
Dizajn također omogućuje korisniku nadogradnju sklopa u visoko strujni SMPS krug jednostavnim mijenjanjem ocjene Q1, L1, D1 prema potrebnim specifikacijama izlazne struje.
L1 se može izraditi namotavanjem bifilarne emajlirane bakrene žice preko bilo koje prikladne feritne jezgre.
Iako ovaj SMP krug LM317 obećava izlaz gotovo bez gubitka, Q1 se mora postaviti na hladnjak i od njega se može očekivati određeni stupanj rasipanja.
Zanimljive povratne informacije jednog od strastvenih čitatelja:
Gosp. Swagatam:
Ja sam umirovljeni EE, ali i dalje me zanimaju razna područja. Dogodilo se da sam naišao na vašu web stranicu kad sam istraživao napajanja pomoću LM317.
Vidio zanimljivu shemu napajanja načinom prekidača pomoću LM317.
Kako se ispostavilo, točan krug prikazan je u Nacionalnom priručniku za regulaciju napona poluvodiča iz 1978. godine, s dodatnim opširnim objašnjenjem njegovog ponašanja.
Međutim, još mi je korisnije simulirati sklop pomoću LTSpiceVII (koji se može besplatno preuzeti i koristiti) kako bih stekao bolju ideju o tome kako sklop djeluje s promjenama vrijednosti komponenata.
U svakom slučaju, odlučio sam skenirati dvije stranice iz Priručnika iz 1978. i poslati vam e-poštu u slučaju da ih želite objaviti sa šemom za druge koji bi mogli biti zainteresirani za malo više detalja.
Pozdrav,
Denton Conrad
Raleigh, NC
Prethodno: Kako napraviti LED krug za mjerenje onečišćenja zraka s Arduinom Dalje: Jedan krug MPPT simulatora zasnovan na LM317
