Netzteil LM317 mit variablem Schaltmodus (SMPS)

Netzteil LM317 mit variablem Schaltmodus (SMPS)

Bisher haben wir auf dieser Website lineare Stromversorgungsschaltungen auf LM317-Basis untersucht. Hier erfahren Sie, wie ein LM317 als verlustfreie Leistung im variablen Schaltmodus oder SMPS ausgeführt werden kann.

LM317 als Linearregler

Wir alle wissen, dass ein LM317-IC intern als linearer Spannungsregler-IC ausgelegt ist, was einen schwerwiegenden Nachteil der Verlustleistung durch Erwärmung aufweist. Darüber hinaus erfordert eine solche Topologie auch, dass der Eingang mindestens 3 V höher als der gewünschte Ausgang ist, was der gegebenen Reglerkonfiguration weitere Einschränkungen hinzufügt.



Hier diskutieren wir, wie derselbe IC einfach als implementiert werden kann 0-40V variable Stromversorgung Verwendung der SMPS-Topologie und damit Beseitigung der im obigen Absatz genannten Verluste.



Ändern der LM317-Schaltung in eine PWM-Schaltreglerschaltung

Die hier erläuterte variable SMPS-Schaltung LM317 wandelt mühelos einen gewöhnlichen LM317-IC in ein Gegenstück zur Stromversorgung eines Schaltreglers auf Induktivitätsbasis um, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:

Schaltplan

Anhand des oben gezeigten Diagramms können wir sehen, dass der LM317 wie gewohnt konfiguriert ist variabler Regler Modus, aber mit einigen zusätzlichen Teilen in Form von R6, C3 und D1.



Wir können auch einen Induktor sehen, der mit D1 und einem zugehörigen Leistungs-BJT Q1 verbunden ist.

Wie es funktioniert

Hier führt der LM317 IC zwei Aufgaben zusammen aus. Es variiert die Ausgangsspannung durch den angegebenen Topf R4 und bewirkt wiederum, dass eine PWM für die Basis von Q1 initiiert wird.

Grundsätzlich wandelt die Einführung von R6 / C3 die Reglerschaltung LM317 in eine Hochfrequenzoszillatorschaltung um, wodurch der Ausgang des LM317 gezwungen wird, mit einer variierenden PWM, die von der Einstellung von R4 abhängt, schnell ein- und auszuschalten.



Der BJT Q1 bildet zusammen mit den Induktoren L1 und D1 einen Standard Abwärtswandlerschaltung Dies wird durch die oben erläuterte PWM gesteuert, die von der LM317-Schaltung erzeugt wird.

Dies impliziert, dass, während der Topf R4 variiert wird, die über R1 entwickelte Spannungsimpulsbreite auch proportional variiert, was bewirkt, dass Q1 L1 gemäß den variierenden PWMs schaltet.

Höhere Impulsbreiten ermöglichen es dem Induktor, höhere Spannungen zu erzeugen und umgekehrt.

Der Kondensator C4 stellt sicher, dass der schwankende Ausgang von L1 am Ausgang ausreichend geglättet und beseitigt wird, wodurch der Welligkeitsstrom in einen stabilen Gleichstrom erhöht wird.

In der vorgeschlagenen LM317-Schaltmodus-Stromversorgungsschaltung ist der IC LM317, da er nicht direkt an der Handhabung des Laststroms beteiligt ist, von der Verlustableitung ausgeschlossen und gewährleistet somit eine effiziente Regulierung der hohen Eingangsspannung in die gewünschten niedrigen Ausgangsspannungspegel.

Das Design ermöglicht es dem Benutzer auch, die Schaltung in eine Hochstrom-SMPS-Schaltung aufzurüsten, indem einfach die Nennwerte Q1, L1, D1 gemäß den erforderlichen Ausgangsstromspezifikationen geändert werden.

L1 kann durch Aufwickeln eines bifilar emaillierten Kupferdrahtes über einen beliebigen geeigneten Ferritkern aufgebaut werden.

Obwohl diese SMPS-Schaltung LM317 einen Verlustverlust nahe Null verspricht, muss Q1 auf einem Kühlkörper montiert werden, und von ihm kann ein gewisser Verlust erwartet werden.

Interessantes Feedback von einem der begeisterten Leser:

Herr. Swagatam:

Ich bin ein pensionierter EE, habe aber weiterhin Interesse an verschiedenen Bereichen. Zufällig bin ich auf Ihre Website gestoßen, als ich nach Netzteilen mit LM317 gesucht habe.

Ich habe das interessante Schaltnetzteil mit dem LM317 gesehen.

Wie sich herausstellt, wird die genaue Schaltung im National Semiconductor Voltage Regulator Handbook von 1978 mit zusätzlichen Worten zur Erklärung seines Verhaltens angezeigt.

Ich fand es jedoch noch hilfreicher, die Schaltung mit LTSpiceVII (das kostenlos heruntergeladen und verwendet werden kann) zu simulieren, um eine bessere Vorstellung davon zu erhalten, wie die Schaltung mit Änderungen des Komponentenwerts funktioniert.

Wie auch immer, ich habe mich entschlossen, die beiden Seiten aus dem Handbuch von 1978 zu scannen und Ihnen eine E-Mail zu senden, falls Sie sie mit dem Schaltplan für andere Personen veröffentlichen möchten, die an etwas mehr Details interessiert sein könnten.

Grüße,

Denton Conrad

Raleigh, NC




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