El popular regulador de voltaje LM317 IC está diseñado para entregar no más de 1.5 amperios; sin embargo, al agregar un transistor de refuerzo de corriente externo al circuito, es posible actualizar el circuito regulador para manejar corrientes mucho más altas y hasta los niveles deseados.
Puede que ya te hayas encontrado con el 78XX circuito regulador de voltaje fijo que se actualizan para manejar corrientes más altas al agregarle un transistor de potencia externo, el IC LM317 no es una excepción y lo mismo se puede aplicar para este circuito regulador de voltaje variable versátil para actualizar sus especificaciones para manejar cantidades masivas de corriente.
El circuito estándar LM317
La siguiente imagen muestra estándar Circuito regulador de voltaje variable IC LM317 , utilizando un mínimo de componentes en forma de una sola resistencia fija y una olla de 10K.
Se supone que esta configuración ofrece un rango variable de cero a 24 V con un suministro de entrada de 30 V. Sin embargo, si consideramos el rango de corriente, no es más de 1.5 amperios independientemente de la corriente de suministro de entrada, ya que el chip está equipado internamente para permitir solo hasta 1.5 amperios e inhibir cualquier cosa que pueda ser exigente por encima de este límite.
El diseño que se muestra arriba, que está limitado con una corriente máxima de 1.5 amperios, se puede actualizar con un transistor PNP externo para aumentar la corriente a la par con la corriente de suministro de entrada, lo que significa que una vez que se implemente esta actualización, el circuito anterior conservará su regulación de voltaje variable La característica aún podrá ofrecer la corriente de entrada de suministro completo a la carga, sin pasar por la característica de limitación de corriente interna del IC.
Calcular el voltaje de salida
Para calcular el voltaje de salida de un circuito de suministro de energía LM317, se podría usar la siguiente fórmula
VO= VREF(1 + R2 / R1) + (IADJ× R2)
donde esta = VREF = 1.25
El ADJ actual se puede ignorar, ya que normalmente es de alrededor de 50 µA y, por lo tanto, es demasiado insignificante.
Adición de un refuerzo de mosfet externo
Esta actualización de impulso actual se puede implementar agregando un transistor PNP externo que puede tener la forma de un BJT de potencia o un mosfet de canal P, como se muestra a continuación, aquí usamos un mosfet que mantiene las cosas compactas y permite una gran actualización de corriente en el especificaciones.
En el diseño anterior, Rx se hace responsable de proporcionar el gatillo de la compuerta para el mosfet para que pueda conducir en conjunto con el LM317 IC y reforzar el dispositivo con la cantidad adicional de corriente especificada por la fuente de entrada.
Inicialmente, cuando la entrada de energía se alimenta al circuito, la carga conectada, que podría tener una clasificación mucho más alta que 1,5 amperios, intenta adquirir esta corriente a través del IC LM317 y, en el proceso, se desarrolla una cantidad proporcional de voltaje negativo a través de RX, lo que hace que mosfet para responder y encender.
Tan pronto como se activa el mosfet, todo el suministro de entrada tiende a fluir a través de la carga con el exceso de corriente, pero dado que el voltaje también comienza a aumentar más allá de la configuración del potenciómetro LM317, hace que el LM317 se polarice inversamente.
Esta acción por el momento apaga el LM317 que a su vez corta el voltaje a través de Rx y el suministro de puerta para el mosfet.
Por lo tanto, el mosfet también tiende a APAGARSE por el instante hasta que el ciclo se perpetúa una vez más, lo que permite que el proceso se mantenga infinitamente con la regulación de voltaje prevista y las especificaciones de alta corriente.
Cálculo de la resistencia de la puerta Mosfet
Rx se puede calcular como se indica en:
Rx = 10 / 1A,
donde 10 es el voltaje óptimo de activación del mosfet y 1 amperio es la corriente óptima a través del IC antes de que Rx desarrolle este voltaje.
Por lo tanto, Rx podría ser una resistencia de 10 ohmios, con una potencia nominal de 10 x 1 = 10 vatios.
Si se usa un BJT de potencia, la figura 10 se puede reemplazar con 0.7V
Aunque la aplicación de refuerzo de corriente anterior que usa el mosfet parece interesante, tiene un serio inconveniente, ya que la función elimina por completo el IC de su función de limitación de corriente, lo que puede hacer que el mosfet explote o se queme en caso de que la salida sea corta. circuitado.
Para contrarrestar esta vulnerabilidad de sobrecorriente o cortocircuito, se puede introducir otra resistencia en forma de Ry con el terminal de fuente del mosfet como se indica en el siguiente diagrama.
Se supone que la resistencia Ry desarrolla un contravoltaje en sí mismo siempre que la corriente de salida se excede por encima de un límite máximo dado, de modo que el contravoltaje en la fuente del mosfet inhibe el voltaje de activación de la puerta del mosfet, lo que obliga a un cierre completo del mosfet. , y así evitar que el mosfet se queme.
Esta modificación parece bastante simple, sin embargo, calcular Ry podría ser un poco confuso y no deseo investigarlo más a fondo, ya que tengo una idea más decente y confiable de la que también se puede esperar que ejecute un control de corriente completo para el transistor de refuerzo externo LM317 discutido. circuito de aplicación.
Usando un BJT para control de corriente
El diseño para hacer el diseño anterior equipado con una corriente de refuerzo y también una protección contra cortocircuitos y sobrecargas se puede ver a continuación:
Un par de resistencias y un BC547 BJT es todo lo que se puede necesitar para insertar el protección contra cortocircuitos al circuito de refuerzo de corriente modificado para el LM317 IC.
Ahora calcular Ry se vuelve extremadamente fácil y puede evaluarse con la siguiente fórmula:
Ry = 0,7 / límite de corriente.
Aquí, 0.7 es el voltaje de activación del BC547 y el 'límite de corriente' es la corriente máxima válida que se puede especificar para una operación segura del mosfet, digamos que este límite se especifica en 10 amperios, luego Ry se puede calcular como:
Ry = 0,7 / 10 = 0,07 ohmios.
vatios = 0,7 x 10 = 7 vatios.
Entonces, siempre que la corriente tiende a cruzar el límite anterior, el BC547 conduce, conectando a tierra el pin ADJ del IC y apagando el Vout para el LM317
Uso de BJT para el impulso actual
Si no está muy interesado en usar mosfet, en ese caso probablemente podría aplicar BJT para el aumento de corriente requerido como se muestra en el siguiente diagrama:
Cortesía: Instrumentos Texas
Regulador de alta corriente ajustable de voltaje / corriente LM317
El siguiente circuito muestra una fuente de alimentación de alta corriente basada en LM317 altamente regulada, que proporcionará una corriente de salida de más de 5 amperios y un voltaje variable de 1,2 V a 30 V.
En la figura anterior podemos ver que la regulación de voltaje se implementa en la configuración estándar LM317 a través del potenciómetro R6 que está conectado con el pin ADJ del LM317.
Sin embargo, la configuración del amplificador operacional se incluye específicamente para ofrecer el útil ajuste de alta corriente de escala completa que va desde el mínimo al máximo de control de 5 amperios.
El refuerzo de alta corriente de 5 amperios disponible en este diseño se puede aumentar aún más a 10 amperios actualizando adecuadamente el transistor externo MJ4502 PNP.
El pin de entrada inversora n. ° 2 del amplificador operacional se usa como entrada de referencia que se establece en el potenciómetro R2. La otra entrada no inversora se utiliza como sensor de corriente. El voltaje desarrollado a través de R6 a través de la resistencia limitadora de corriente R3 se compara con la referencia R2 que permite que la salida del amplificador operacional baje tan pronto como se exceda la corriente máxima establecida.
La baja salida del amplificador operacional conecta a tierra el pin ADJ del LM317 y lo apaga y también la fuente de salida, lo que a su vez reduce rápidamente la corriente de salida y restaura el funcionamiento del LM317. La operación continua de ENCENDIDO / APAGADO asegura que la corriente nunca supere el umbral establecido ajustado por R2.
El nivel máximo de corriente también se puede modificar ajustando el valor de la resistencia límite de corriente R3.
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