Font d'alimentació en mode de commutador variable (SMPS) LM317

Proveu El Nostre Instrument Per Eliminar Problemes





Fins ara en aquest lloc web hem estudiat circuits de subministrament lineal d’alimentació basats en LM317, aquí aprendrem com es pot executar un LM317 com a potència de mode de commutació variable o SMPS amb pèrdua zero.

LM317 com a regulador lineal

Tots sabem que un IC LM317 està dissenyat internament per funcionar com un IC regulador de tensió lineal, que presenta un greu inconvenient en la dissipació de potència mitjançant la calefacció. A més, aquesta topologia també requereix que l'entrada sigui mínim 3V superior a la sortida desitjada, afegint restriccions addicionals a la configuració del regulador donada.



Aquí analitzem com es podria implementar la mateixa IC com a Alimentació variable de 0-40V utilitzant la topologia SMPS i, per tant, eliminant les pèrdues esmentades al paràgraf anterior.

Modificació del circuit LM317 en un circuit regulador de commutació PWM

El circuit SMPS variable LM317 que s’explica aquí converteix sense esforç un IC LM317 ordinari en una contrapartida de font d’alimentació del regulador de commutació basada en inductors, tal com es mostra al següent diagrama:



Esquema de connexions

Referint-nos al diagrama mostrat anteriorment, podem veure que el LM317 està configurat a la seva versió habitual regulador variable mode, però amb algunes parts addicionals en forma de R6, C3 i D1.

També podem veure un inductor connectat amb D1 i una potència associada BJT Q1.

Com funciona

Aquí el LM317 IC realitza dues tasques juntes. Varia el voltatge de sortida a través del pot R4 indicat i, al seu torn, fa que s'iniciï un PWM per a la base de Q1.

Bàsicament, la introducció de R6 / C3 transforma el circuit regulador LM317 en un circuit oscil·lador d’alta freqüència, obligant la sortida del LM317 a encendre / apagar ràpidament amb un PWM variable, que depèn de la configuració de R4.

El BJT Q1 juntament amb els inductors L1 i D1 formen un estàndard circuit convertidor buck que es controla mitjançant el PWM explicat anteriorment generat pel circuit LM317.

Això implica que, tot i que el pot R4 és variat, l'amplada del pols de tensió desenvolupada a través de R1 també varia proporcionalment fent que Q1 canviï L1 d'acord amb els diferents PWM.

Amplades de pols més altes permeten a l’inductor produir tensions més altes i viceversa.

El condensador C4 s'assegura que la sortida fluctuant de L1 a la sortida es suavitza i s'elimina adequadament, de manera que es millora el corrent d'ondulació en una CC estable.

En el circuit de subministrament d’alimentació en mode de commutació LM317 proposat, ja que l’IC LM317 no participa directament en la manipulació del corrent de càrrega, està restringit a dissipar el corrent i, per tant, garanteix una regulació eficient de l’alt voltatge d’entrada als nivells de baixa tensió de sortida desitjats.

El disseny també permet a l'usuari actualitzar el circuit a un circuit SMPS d'alta intensitat simplement canviant les qualificacions Q1, L1, D1 segons les especificacions de corrent de sortida requerides.

L1 es pot construir enrotllant filferro de coure bifilar esmaltat sobre qualsevol nucli de ferrita adequat.

Tot i que aquest circuit SMP LM317 promet una sortida de zero pèrdues, s’ha de muntar Q1 en un dissipador de calor i s’hi pot esperar un cert grau de dissipació.

Interessants comentaris d'un dels lectors àvids:

Sr. Swagatam:

Sóc un EE retirat, però tinc interès en diverses àrees. Va passar pel vostre lloc web quan estava investigant fonts d’alimentació amb LM317.

Vaig veure l’interessant esquema d’alimentació del mode de commutació mitjançant el LM317.

Resulta que el circuit exacte apareix al Manual del regulador de tensió de semiconductors del 1978, amb un verb més per explicar el seu comportament.

No obstant això, em va semblar encara més útil simular el circuit mitjançant LTSpiceVII (que es pot descarregar i utilitzar gratuïtament) per tenir una millor idea de com funciona el circuit amb els canvis de valor dels components.

De totes maneres, vaig decidir escanejar les dues pàgines del manual del 1978 i enviar-vos-les per correu electrònic en cas que voldríeu publicar-les amb l’esquema per a aquells que estiguessin interessats en una mica més de detall.

Salutacions,

Denton Conrad

Raleigh, Carolina del Nord




Anterior: Com fer un circuit de mesurament de la contaminació atmosfèrica LED amb Arduino Següent: Circuit de simulador MPPT basat en LM317