Fuente de alimentación de modo de conmutación variable (SMPS) LM317

Fuente de alimentación de modo de conmutación variable (SMPS) LM317

Hasta ahora, en este sitio web hemos estudiado los circuitos de suministro de energía lineal basados ​​en LM317, aquí aprenderemos cómo un LM317 se puede ejecutar como un modo de conmutación variable de energía o SMPS con pérdida cero.

LM317 como regulador lineal

Todos sabemos que un LM317 IC está diseñado internamente para funcionar como un IC regulador de voltaje lineal, lo que tiene un serio inconveniente de disipación de potencia a través del calentamiento. Además, dicha topología también requiere que la entrada sea un mínimo de 3 V más alta que la salida deseada, lo que agrega más restricciones a la configuración del regulador dada.

Aquí discutimos cómo el mismo IC podría implementarse simplemente como un Fuente de alimentación variable 0-40V utilizando topología SMPS y por tanto eliminando las pérdidas mencionadas en el párrafo anterior.



Modificación del circuito LM317 en un circuito regulador de conmutación PWM

El circuito SMPS variable LM317 que se explica aquí convierte sin esfuerzo un IC LM317 ordinario en una contraparte de fuente de alimentación de regulador de conmutación basada en inductor, como se muestra en el siguiente diagrama:

Diagrama de circuito

Refiriéndonos al diagrama mostrado arriba podemos ver que el LM317 está configurado en su habitual regulador variable modo pero con algunas partes adicionales en forma de R6, C3 y D1.

También podemos ver un inductor adjunto con D1 y una potencia asociada BJT Q1.

Cómo funciona

Aquí el LM317 IC realiza dos tareas juntas. Varía el voltaje de salida a través del potenciómetro R4 indicado y, a su vez, hace que se inicie un PWM para la base de Q1.

Básicamente, la introducción de R6 / C3 transforma el circuito regulador LM317 en un circuito oscilador de alta frecuencia, lo que obliga a que la salida del LM317 se encienda / apague rápidamente con un PWM variable, que depende de la configuración de R4.

El BJT Q1 junto con el inductor L1 y D1 forman un estándar circuito convertidor buck que está controlado por el PWM explicado anteriormente generado por el circuito LM317.

Esto implica que mientras se varía el potenciómetro R4, el ancho de pulso de voltaje desarrollado a través de R1 también varía proporcionalmente haciendo que Q1 cambie L1 de acuerdo con los PWM variables.

Los anchos de pulso más altos permiten que el inductor produzca voltajes más altos y viceversa.

El condensador C4 se asegura de que la salida fluctuante de L1 en la salida se suavice y elimine adecuadamente, esto en consecuencia mejora la corriente de ondulación en una CC estable.

En el circuito de fuente de alimentación de modo de conmutación propuesto LM317, dado que el IC LM317 no está directamente involucrado con el manejo de la corriente de carga, no puede disipar la corriente y, por lo tanto, garantiza una regulación eficiente del alto voltaje de entrada en los niveles de voltaje de salida bajos deseados.

El diseño también permite al usuario actualizar el circuito a un circuito SMPS de alta corriente simplemente cambiando la clasificación Q1, L1, D1 según las especificaciones de corriente de salida requeridas.

L1 se puede construir enrollando alambre de cobre esmaltado bifilar sobre cualquier núcleo de ferrita adecuado.

Aunque este circuito SMPS LM317 promete una salida de pérdida cercana a cero, Q1 debe montarse en un disipador de calor y se puede esperar cierto grado de disipación de él.

Comentarios interesantes de uno de los lectores ávidos:

Señor. Swagatam:

Soy un EE. UU. Jubilado, pero sigo interesado en varias áreas. Sucedió que encontré su sitio web cuando estaba investigando fuentes de alimentación con LM317.

Vi el interesante esquema de la fuente de alimentación del modo de conmutación utilizando el LM317.

Resulta que el circuito exacto aparece en el Manual del regulador de voltaje de semiconductores nacional de 1978, con verborrea adicional para explicar su comportamiento.

Sin embargo, me pareció aún más útil simular el circuito usando LTSpiceVII (que se puede descargar y usar gratis) para tener una mejor idea de cómo funciona el circuito con los cambios de valor de los componentes.

De todos modos, decidí escanear las dos páginas del Manual de 1978 y enviarle un correo electrónico en caso de que desee publicarlas con el esquema para otras personas que podrían estar interesadas en un poco más de detalle.

Saludos,

Denton Conrad

Raleigh, Carolina del Norte




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