LM317 مع دائرة التعزيز الحالية الخارجية

تم تصميم منظم الجهد IC LM317 الشهير لتقديم ما لا يزيد عن 1.5 أمبير ، ولكن عن طريق إضافة ترانزستور تعزيز التيار الخارجي إلى الدائرة ، يصبح من الممكن ترقية دائرة المنظم للتعامل مع التيارات الأعلى بكثير ، وحتى أي مستويات مرغوبة.

ربما تكون قد صادفت بالفعل 78XX دائرة منظم الجهد الثابت التي تمت ترقيتها للتعامل مع التيارات العالية عن طريق إضافة ترانزستور طاقة خارجي إليها ، فإن IC LM317 ليس استثناءً ويمكن تطبيق نفس الشيء على دائرة منظم الجهد المتغير متعددة الاستخدامات هذه من أجل ترقية مواصفاتها للتعامل مع كميات هائلة من التيار.

حلبة LM317 القياسية

الصورة التالية تظهر المعيار IC LM317 دائرة منظم الجهد المتغير ، باستخدام الحد الأدنى من المكونات في شكل مقاوم ثابت واحد ، ووعاء 10 كيلو.

من المفترض أن يقدم هذا الإعداد نطاقًا متغيرًا من صفر إلى 24 فولت بإمداد إدخال يبلغ 30 فولت. ومع ذلك ، إذا أخذنا في الاعتبار النطاق الحالي ، فهو لا يزيد عن 1.5 أمبير بغض النظر عن تيار إمداد الإدخال ، نظرًا لأن الشريحة مجهزة داخليًا للسماح بما يصل إلى 1.5 أمبير فقط وتمنع أي شيء قد يتطلب أعلى من هذا الحد.

يمكن ترقية التصميم الموضح أعلاه والذي يقتصر على تيار 1.5 أمبير كحد أقصى باستخدام ترانزستور PNP خارجي من أجل تعزيز التيار على قدم المساواة مع تيار إمداد الإدخال ، مما يعني أنه بمجرد تنفيذ هذه الترقية ، ستحتفظ الدائرة أعلاه بتنظيم الجهد المتغير ستكون الميزة قادرة على تقديم تيار إدخال العرض الكامل للحمل ، متجاوزًا ميزة الحد الحالي الداخلي لـ IC.

حساب جهد الخرج

يمكن استخدام الصيغة التالية لحساب جهد الخرج لدائرة تزويد طاقة LM317

الخامسأو= V.المرجع(1 + R2 / R1) + (IADJ× R2)

أين هو = الخامسالمرجع = 1.25

يمكن بالفعل تجاهل ADJ الحالي لأنه عادة ما يكون حوالي 50 µA وبالتالي لا يكاد يذكر.

إضافة Mosfet Booster خارجي

يمكن تنفيذ ترقية التعزيز الحالية هذه عن طريق إضافة ترانزستور PNP خارجي والذي قد يكون على شكل BJT للطاقة أو قناة mosfet ، كما هو موضح أدناه ، هنا نستخدم mosfet الذي يحافظ على الأشياء مضغوطة ويسمح بتحديث ضخم للتيار في المواصفات.

في التصميم أعلاه ، يصبح Rx مسؤولاً عن توفير مشغل البوابة لـ mosfet بحيث يكون قادرًا على العمل جنبًا إلى جنب مع LM317 IC وتعزيز الجهاز بالكمية الإضافية من التيار كما هو محدد بواسطة مصدر الإدخال.

في البداية ، عندما يتم تغذية مدخلات الطاقة إلى الدائرة ، فإن الحمل المتصل الذي يمكن تصنيفه عند أعلى بكثير من 1.5 أمبير يحاول الحصول على هذا التيار من خلال LM317 IC ، وفي هذه العملية يتم تطوير كمية متناسبة من الجهد السالب عبر RX ، مما يتسبب في mosfet للاستجابة والتشغيل.

بمجرد تشغيل mosfet ، يميل مصدر الإدخال بالكامل إلى التدفق عبر الحمل مع فائض التيار ، ولكن نظرًا لأن الجهد يبدأ أيضًا في الزيادة إلى ما بعد إعداد وعاء LM317 ، يتسبب في انحياز LM317 عكسيًا.

يعمل هذا الإجراء في الوقت الحالي على إيقاف تشغيل LM317 والذي بدوره يقوم بإيقاف تشغيل الجهد عبر Rx ومصدر إمداد بوابة mosfet.

لذلك تميل mosfet أيضًا إلى إيقاف التشغيل للحظة حتى تستمر الدورة مرة أخرى مما يسمح للعملية بالاستمرار بلا حدود مع تنظيم الجهد المقصود والمواصفات الحالية العالية.

حساب المقاوم بوابة Mosfet

يمكن حساب Rx على النحو الوارد أدناه:

Rx = 10 / 1A ،

حيث 10 هو الجهد الأمثل لتحريك mosfet ، و 1 أمبير هو التيار الأمثل من خلال IC قبل أن يطور Rx هذا الجهد.

لذلك يمكن أن يكون Rx مقاوم 10 أوم ، مع تصنيف القوة الكهربائية 10 × 1 = 10 واط

إذا تم استخدام طاقة BJT ، فيمكن استبدال الرقم 10 بـ 0.7 فولت

على الرغم من أن تطبيق التعزيز الحالي أعلاه الذي يستخدم mosfet يبدو مثيرًا للاهتمام ، إلا أن له عيبًا خطيرًا ، حيث تقوم الميزة بإزالة IC تمامًا من ميزة الحد الحالية الخاصة به ، والتي يمكن أن تتسبب في انفجار mosfet أو حرقه في حالة قصر الإخراج دائر.

لمواجهة هذا الضعف الزائد الحالي أو ماس كهربائى ، يمكن إدخال مقاوم آخر في شكل Ry مع الطرف المصدر من mosfet كما هو موضح في الرسم البياني التالي.

من المفترض أن يطور المقاوم Ry جهدًا مضادًا عبر نفسه عندما يتم تجاوز تيار الخرج فوق حد أقصى معين بحيث يثبط جهد العداد عند مصدر mosfet جهد تشغيل البوابة في mosfet مما يفرض إيقاف تشغيل mosfet بالكامل ، وبالتالي منع mosfet من الاحتراق.

يبدو هذا التعديل بسيطًا جدًا ، ولكن حساب Ry قد يكون مربكًا بعض الشيء ولا أرغب في التحقيق فيه بشكل أعمق لأن لدي فكرة أكثر لائقة وموثوقة والتي يمكن توقعها أيضًا لتنفيذ تحكم حالي كامل للترانزستور التعزيز الخارجي LM317 الذي تمت مناقشته دارة التطبيق.

استخدام BJT للتحكم الحالي

يمكن رؤية التصميم الخاص بجعل التصميم أعلاه مزودًا بتيار معزز وأيضًا دائرة كهربائية قصيرة وحماية من الحمل الزائد أدناه:

زوجان من المقاومات ، و BC547 BJT هو كل ما قد يكون مطلوبًا لإدخال المطلوب حماية ماس كهربائى لدائرة التعزيز الحالية المعدلة لـ LM317 IC.

الآن أصبح حساب Ry أمرًا سهلاً للغاية ، ويمكن تقييمه بالصيغة التالية:

Ry = 0.7 / الحد الحالي.

هنا ، 0.7 هو جهد التشغيل لـ BC547 و 'الحد الحالي' هو أقصى تيار صالح قد يتم تحديده للتشغيل الآمن لـ mosfet ، دعنا نقول أن هذا الحد تم تحديده ليكون 10amps ، ثم يمكن حساب Ry على النحو التالي:

Ry = 0.7 / 10 = 0.07 أوم.

واط = 0.7 × 10 = 7 واط.

لذلك ، عندما يميل التيار إلى تجاوز الحد أعلاه ، فإن BC547 يعمل ، ويؤرض دبوس ADJ الخاص بـ IC ويغلق Vout لـ LM317

استخدام BJTs من أجل التعزيز الحالي

إذا لم تكن حريصًا جدًا على استخدام mosfet ، في هذه الحالة يمكنك على الأرجح تطبيق BJTs للحصول على التعزيز الحالي المطلوب كما هو موضح في الرسم البياني التالي:

كياسة: شركة Texas Instruments

قابل للتعديل الجهد / الحالي LM317 منظم التيار العالي

تُظهر الدائرة التالية مصدر طاقة عالي الحالي منظم للغاية يعتمد على LM317 ، والذي سيوفر تيار خرج يزيد عن 5 أمبير ، وجهد متغير من 1.2 فولت إلى 30 فولت.

في الشكل أعلاه ، يمكننا أن نرى أن تنظيم الجهد يتم تنفيذه في التكوين القياسي LM317 من خلال وعاء R6 المتصل بدبوس ADJ في LM317.

ومع ذلك ، يتم تضمين تكوين المرجع على وجه التحديد لإبراز ميزة ضبط التيار العالي على نطاق واسع والمفيد الذي يتراوح من الحد الأدنى إلى الحد الأقصى للتحكم 5 أمبير.

يمكن زيادة تعزيز التيار العالي 5 أمبير المتاح من هذا التصميم إلى 10 أمبير عن طريق ترقية الترانزستور الخارجي MJ4502 PNP بشكل مناسب.

يتم استخدام دبوس الإدخال المقلوب رقم 2 من المرجع كمدخل مرجعي يتم تعيينه بواسطة وعاء R2. يتم استخدام المدخلات الأخرى غير المقلوبة كمستشعر حالي. تتم مقارنة الجهد المتطور عبر R6 من خلال المقاوم المحدد الحالي R3 مع مرجع R2 الذي يسمح بأن يصبح خرج المرجع المرجع منخفضًا بمجرد تجاوز الحد الأقصى للتيار المحدد.

يؤدي الناتج المنخفض من المرجع المرجع إلى إغلاق دبوس ADJ الخاص بـ LM317 وإغلاقه أيضًا ، مما يؤدي بدوره إلى تقليل تيار الإخراج بسرعة واستعادة عمل LM317. تضمن عملية التشغيل / الإيقاف المستمرة عدم السماح للتيار بالوصول أبدًا إلى أعلى من الحد المعين الذي تم ضبطه بواسطة R2.

يمكن أيضًا تعديل المستوى الأقصى الحالي عن طريق تعديل قيمة المقاوم الحد الحالي R3.