Até agora neste site estudamos circuitos de fonte de alimentação linear baseados em LM317, aqui vamos aprender como um LM317 pode ser executado como um modo de alimentação variável ou SMPS com perda zero.
LM317 como regulador linear
Todos nós sabemos que um IC LM317 é projetado internamente para funcionar como um IC regulador de tensão linear, que tem uma séria desvantagem de dissipação de energia por aquecimento. Além disso, essa topologia também exige que a entrada seja no mínimo 3V superior à saída desejada, adicionando mais restrições à configuração do regulador.
Aqui discutimos como o mesmo IC pode ser implementado simplesmente como uma fonte de alimentação variável de 0-40V usando a topologia SMPS e, portanto, eliminando as perdas mencionadas no parágrafo acima.
Modificando o circuito LM317 em um circuito regulador de comutação PWM
O circuito SMPS variável LM317 explicado aqui converte sem esforço um IC LM317 comum em uma contraparte de fonte de alimentação reguladora de comutação baseada em indutor, conforme exibido no diagrama a seguir:
Diagrama de circuito
Referindo-se ao diagrama mostrado acima, podemos ver que o LM317 está configurado em seu modo de regulador variável usual, mas com algumas peças adicionais na forma de R6, C3 e D1.
Também podemos ver um indutor conectado com D1 e uma potência associada BJT Q1.
Como funciona
Aqui o LM317 IC executa duas tarefas juntas. Ele varia a tensão de saída através do potenciômetro R4 indicado e, por sua vez, faz com que um PWM seja iniciado para a base de Q1.
Basicamente, a introdução de R6/C3 transforma o circuito regulador LM317 em um circuito oscilador de alta frequência, forçando a saída do LM317 a ligar/desligar rapidamente com um PWM variável, que depende da configuração de R4.
O BJT Q1 junto com o indutor L1 e D1 forma um circuito conversor buck padrão que é controlado pelo PWM explicado acima gerado pelo circuito LM317.
Isto implica que enquanto o potenciômetro R4 é variado, a largura de pulso de tensão desenvolvida através de R1 também varia proporcionalmente, fazendo com que Q1 comute L1 de acordo com os PWMs variáveis.
Larguras de pulso mais altas permitem que o indutor produza tensões mais altas e vice-versa.
O capacitor C4 garante que a saída flutuante de L1 na saída seja adequadamente suavizada e eliminada, o que consequentemente aumenta a corrente de ondulação em uma CC estável.
No circuito de fonte de alimentação de modo de comutação LM317 proposto, uma vez que o IC LM317 não está diretamente envolvido com o manuseio da corrente de carga, é restrito à dissipação de corrente e, portanto, garante uma regulação eficiente da alta tensão de entrada nos níveis de tensão de saída baixos desejados.
O design também permite que o usuário atualize o circuito em um circuito SMPS de alta corrente simplesmente alterando a classificação Q1, L1, D1 de acordo com as especificações de corrente de saída exigidas.
L1 pode ser construído enrolando fio de cobre esmaltado bifilar sobre qualquer núcleo de ferrite adequado.
Embora este circuito LM317 SMPS prometa uma saída de perda quase zero, Q1 deve ser montado em um dissipador de calor e algum grau de dissipação pode ser esperado dele.
Feedback interessante de um dos leitores ávidos:
Sr. Swagatam:
Sou um EE aposentado, mas continuo a ter interesse em várias áreas. Por acaso encontrei seu site quando eu estava pesquisando sobre fontes de alimentação usando o LM317.
Vi o interessante esquema da fonte de alimentação comutada usando o LM317.
Como se vê, o circuito exato aparece no National Semiconductor Voltage Regulator Handbook de 1978, com palavreado adicional para explicar seu comportamento.
No entanto, achei ainda mais útil simular o circuito usando o LTSpiceVII (que é gratuito para download e uso) para ter uma ideia melhor de como o circuito opera com alterações de valor de componente.
De qualquer forma, decidi digitalizar as duas páginas do Manual de 1978 e enviar por e-mail para você, caso queira publicá-las com o esquema para outras pessoas que possam estar interessadas em um pouco mais de detalhes.
Cumprimentos,
Denton Conrad
Raleigh, Carolina do Norte
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FONTE
Nota: Este conteúdo foi traduzido do Inglês para português (auto)
Pode conter erros de tradução
Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…
Veja na FONTE até ser revisado o conteúdo.
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