Le circuit intégré de régulation de tension LM317 populaire est conçu pour ne pas fournir plus de 1,5 ampères, mais en ajoutant un transistor de suralimentation de courant externe au circuit, il devient possible de mettre à niveau le circuit de régulateur pour gérer des courants beaucoup plus élevés et jusqu'à tous les niveaux souhaités.
Vous avez peut-être déjà rencontré le Circuit régulateur de tension fixe 78XX qui sont mis à niveau pour gérer des courants plus élevés en y ajoutant un transistor de puissance externe, l'IC LM317 ne fait pas exception et la même chose peut être appliquée pour ce circuit régulateur de tension variable polyvalent afin de mettre à niveau ses spécifications pour gérer des quantités massives de courant.
Le circuit standard LM317
L'image suivante montre la norme Circuit régulateur de tension variable IC LM317 , en utilisant un minimum de composants sous la forme d'une seule résistance fixe, et un pot 10K.
Cette configuration est censée offrir une plage variable de zéro à 24V avec une alimentation d'entrée de 30V. Cependant, si l'on considère la plage de courant, elle ne dépasse pas 1,5 ampère quel que soit le courant d'alimentation d'entrée, car la puce est équipée en interne pour ne permettre que jusqu'à 1,5 ampère et inhiber tout ce qui peut être exigeant au-dessus de cette limite.
La conception illustrée ci-dessus qui est limitée à un courant maximum de 1,5 ampère peut être mise à niveau avec un transistor PNP hors-bord afin d'augmenter le courant au même niveau que le courant d'alimentation d'entrée, ce qui signifie qu'une fois cette mise à niveau mise en œuvre, le circuit ci-dessus conservera sa régulation de tension variable. encore sera en mesure d'offrir le courant d'entrée d'alimentation complet à la charge, en contournant la fonction de limitation de courant interne du CI.
Calcul de la tension de sortie
Pour calculer la tension de sortie d'un circuit d'alimentation LM317, la formule suivante peut être utilisée
VOU= VREF(1 + R2 / R1) + (IADJ× R2)
où est = VREF = 1,25
L'ADJ actuelle peut en fait être ignorée car elle est généralement d'environ 50 µA et donc trop négligeable.
Ajout d'un booster Mosfet hors-bord
Cette mise à niveau de l'amplification du courant peut être mise en œuvre en ajoutant un transistor PNP externe qui peut être sous la forme d'un BJT de puissance ou d'un mosfet à canal P, comme indiqué ci-dessous, nous utilisons ici un mosfet gardant les choses compactes et permettant une énorme mise à niveau du courant dans le spécifications.
Dans la conception ci-dessus, Rx devient responsable de fournir le déclencheur de porte pour le mosfet afin qu'il soit capable de conduire en tandem avec le LM317 IC et de renforcer le dispositif avec la quantité supplémentaire de courant spécifiée par l'alimentation d'entrée.
Initialement, lorsque l'entrée d'alimentation est fournie au circuit, la charge connectée qui pourrait être évaluée à beaucoup plus de 1,5 ampères essaie d'acquérir ce courant à travers le LM317 IC, et dans le processus une quantité proportionnelle de tension négative est développée à travers RX, provoquant le mosfet pour répondre et allumer.
Dès que le mosfet est déclenché, toute l'alimentation d'entrée a tendance à traverser la charge avec le courant excédentaire, mais comme la tension commence également à augmenter au-delà du réglage du potentiomètre LM317, le LM317 est polarisé en inverse.
Cette action éteint pour le moment le LM317 qui à son tour coupe la tension aux bornes de Rx et l'alimentation de grille pour le mosfet.
Par conséquent, le mosfet a également tendance à s'éteindre pour l'instant jusqu'à ce que le cycle se perpétue à nouveau, ce qui permet au processus de se maintenir indéfiniment avec la régulation de tension prévue et les spécifications de courant élevé.
Calcul de la résistance de grille Mosfet
Rx peut être calculé comme indiqué sous:
Rx = 10 / 1A,
où 10 est la tension de déclenchement optimale du mosfet, et 1 ampère est le courant optimal à travers le circuit intégré avant que Rx ne développe cette tension.
Par conséquent, Rx pourrait être une résistance de 10 ohms, avec une puissance nominale de 10 x 1 = 10 watts
Si un BJT de puissance est utilisé, le chiffre 10 peut être remplacé par 0.7V
Bien que l'application d'augmentation de courant ci-dessus utilisant le mosfet semble intéressante, elle présente un sérieux inconvénient, car la fonction supprime complètement le circuit intégré de sa fonction de limitation de courant, ce qui peut faire exploser le mosfet ou brûler au cas où la sortie serait courte. en circuit.
Pour contrer cette vulnérabilité de surintensité ou de court-circuit, une autre résistance sous forme de Ry peut être introduite avec la borne source du mosfet comme indiqué dans le schéma suivant.
La résistance Ry est censée développer une contre-tension sur elle-même chaque fois que le courant de sortie est dépassé au-dessus d'une limite maximale donnée de sorte que la contre-tension à la source du mosfet inhibe la tension de déclenchement de la grille du mosfet forçant une coupure complète du mosfet , et empêchant ainsi le mosfet de se brûler.
Cette modification semble assez simple, mais le calcul de Ry pourrait être peu déroutant et je ne souhaite pas l'étudier plus en profondeur car j'ai une idée plus décente et plus fiable qui devrait également exécuter un contrôle de courant complet pour le transistor de suralimentation externe LM317 discuté circuit d'application.
Utilisation d'un BJT pour le contrôle du courant
La conception pour rendre la conception ci-dessus équipée d'un courant de suralimentation et également d'une protection contre les courts-circuits et les surcharges peut être vue ci-dessous:
Un couple de résistances et un BC547 BJT sont tout ce qui peut être nécessaire pour insérer le protection contre les courts-circuits au circuit de suralimentation modifié pour le CI LM317.
Maintenant, calculer Ry devient extrêmement facile et peut être évalué avec la formule suivante:
Ry = 0,7 / limite de courant.
Ici, 0,7 est la tension de déclenchement du BC547 et la `` limite de courant '' est le courant maximum valide qui peut être spécifié pour un fonctionnement sûr du mosfet, disons que cette limite est spécifiée à 10 ampères, alors Ry peut être calculé comme:
Ry = 0,7 / 10 = 0,07 ohms.
watts = 0,7 x 10 = 7 watts.
Alors maintenant, chaque fois que le courant a tendance à franchir la limite ci-dessus, le BC547 conduit, mettant à la terre la broche ADJ du circuit intégré et coupant le Vout pour le LM317.
Utilisation des BJT pour le boost de courant
Si vous n'êtes pas trop enclin à utiliser mosfet, dans ce cas, vous pouvez probablement appliquer des BJT pour l'augmentation de courant requise, comme indiqué dans le diagramme suivant:
Courtoisie: Texas Instruments
Régulateur de courant élevé LM317 de tension / courant réglable
Le circuit suivant montre une alimentation à courant élevé à base de LM317 hautement régulée, qui fournira un courant de sortie de plus de 5 ampères et une tension variable de 1,2 V à 30 V.
Dans la figure ci-dessus, nous pouvons voir que la régulation de tension est implémentée dans la configuration standard LM317 via le pot R6 qui est connecté à la broche ADJ du LM317.
Cependant, la configuration de l'ampli opérationnel est spécifiquement incluse pour offrir un ajustement utile à pleine échelle de courant élevé allant du contrôle minimum au maximum de 5 ampères.
L'amplification de courant élevé de 5 ampères disponible à partir de cette conception peut être encore augmentée à 10 ampères en améliorant de manière appropriée le transistor extérieur MJ4502 PNP.
La broche d'entrée inverseuse n ° 2 de l'ampli opérationnel est utilisée comme entrée de référence qui est définie par le potentiomètre R2. L'autre entrée non inverseuse est utilisée comme capteur de courant. La tension développée aux bornes de R6 via la résistance de limitation de courant R3 est comparée à la référence R2 qui permet à la sortie de l'ampli opérationnel de devenir faible dès que le courant maximum réglé est dépassé.
La faible sortie de l'ampli opérationnel met à la terre la broche ADJ du LM317, la coupant ainsi que l'alimentation de sortie, ce qui réduit rapidement le courant de sortie et rétablit le fonctionnement du LM317. Le fonctionnement ON / OFF continu garantit que le courant ne peut jamais dépasser le seuil réglé ajusté par R2.
Le niveau de courant maximal peut également être modifié en ajustant la valeur de la résistance de limite de courant R3.
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