Dosud jsme na tomto webu studovali lineární napájecí obvody založené na LM317, zde se dozvíme, jak lze LM317 provádět jako výkon s proměnným spínacím režimem nebo SMPS s nulovou ztrátou.

LM317 jako lineární regulátor

Všichni víme, že integrovaný obvod LM317 je interně navržen tak, aby fungoval jako integrovaný obvod lineárního regulátoru napětí, který má vážnou nevýhodu ztrátového výkonu při zahřívání. Navíc taková topologie také vyžaduje, aby byl vstup minimálně o 3 V vyšší než požadovaný výstup, což přidává další omezení dané konfiguraci regulátoru.

Zde diskutujeme o tom, jak lze stejný IC jednoduše implementovat jako Variabilní napájecí zdroj 0-40V pomocí topologie SMPS a tím eliminovat ztráty zmíněné v předchozím odstavci.

Úprava obvodu LM317 na obvod spínacího regulátoru PWM

Zde vysvětlený proměnný obvod SMPS LM317 bez námahy převádí běžný IC LM317 na protějšek napájecího zdroje spínacího regulátoru na bázi induktoru, jak je znázorněno v následujícím diagramu:

Kruhový diagram

S odkazem na výše uvedený diagram vidíme, že LM317 je nakonfigurován obvyklým způsobem variabilní regulátor režimu, ale s některými dalšími částmi ve formě R6, C3 a D1.

Můžeme také vidět induktor připojený k D1 a přidružený výkon BJT Q1.

Jak to funguje

Zde IC LM317 provádí dva úkoly společně. Mění výstupní napětí prostřednictvím indikovaného potenciometru R4 a zase způsobuje iniciaci PWM pro základnu Q1.

Zavedení R6 / C3 v zásadě transformuje regulační obvod LM317 na vysokofrekvenční oscilátorový obvod a nutí výstup LM317 rychle se zapínat a vypínat s měnícím se PWM, což závisí na nastavení R4.

BJT Q1 spolu s induktorem L1 a D1 tvoří standard obvod převodníku buck který je řízen výše vysvětleným PWM generovaným obvodem LM317.

To znamená, že zatímco se potenciometr R4 mění, šířka napěťového impulzu vyvinutého napříč R1 se také mění úměrně, což způsobuje, že Q1 přepíná L1 podle měnících se PWM.

Vyšší šířky pulzu umožňují induktoru produkovat vyšší napětí a naopak.

Kondenzátor C4 zajišťuje, že kolísavý výstup z L1 na výstupu je adekvátně vyhlazený a eliminovaný, což následně zvyšuje zvlněný proud na stabilní stejnosměrný proud.

V navrhovaném spínaném napájecím obvodu LM317, protože IC LM317 není přímo zapojen do manipulace se zátěžovým proudem, je omezen v rozptylování proudu a zajišťuje tak účinnou regulaci vysokého vstupního napětí na požadované úrovně nízkého výstupního napětí.

Konstrukce také umožňuje uživateli upgradovat obvod na vysoce proudový obvod SMPS jednoduše změnou hodnocení Q1, L1, D1 podle požadovaných specifikací výstupního proudu.

L1 lze postavit navinutím bifilárního smaltovaného měděného drátu na jakékoli vhodné feritové jádro.

“obvod nabíječky li -ion baterií ”

Ačkoli tento obvod LM317 SMPS slibuje téměř nulový ztrátový výstup, musí být Q1 namontován na chladiči a lze od něj očekávat určitý stupeň rozptylu.

Zajímavá zpětná vazba od jednoho z vášnivých čtenářů:

Pan. Swagatam:
Jsem EE v důchodu, ale nadále se zajímám o různé oblasti. Stalo se, že jsem narazil na váš web, když jsem zkoumal napájecí zdroje pomocí LM317.
Zajímavé schéma spínaného napájecího zdroje bylo vidět na LM317.
Jak se ukázalo, přesný obvod se objevuje v příručce National Semiconductor Voltage Regulator Handbook z roku 1978, s dalšími slovy vysvětlujícími jeho chování.
Zjistil jsem však, že je ještě užitečnější simulovat obvod pomocí LTSpiceVII (který je zdarma ke stažení a použití), abych získal lepší představu o tom, jak obvod pracuje se změnami hodnot komponent.
Každopádně jsem se rozhodl naskenovat dvě stránky z příručky z roku 1978 a poslat vám e-mail pro případ, že byste je chtěli zveřejnit se schématem pro ostatní, které by mohly zajímat trochu podrobněji.
Pozdravy,
Denton Conrad
Raleigh, NC