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LM317 com circuito de reforço de corrente externo. (Driver de corrente)
O popular IC regulador de tensão LM317 é projetado para fornecer não mais do que 1,5 amperes, no entanto, adicionando um transistor de reforço de corrente externa ao circuito, torna-se possível atualizar o circuito regulador para lidar com correntes muito mais altas e até quaisquer níveis desejados.
Você já pode ter encontrado o circuito regulador de tensão fixa 78XX que é utilizado para lidar com correntes mais altas adicionando um transistor de potência externo a ele, o IC LM317 não é exceção e o mesmo pode ser aplicado a este versátil circuito regulador de tensão variável e também pode lidar com grandes quantidades de corrente empregando transistores ao circuito.
O circuito LM317 padrão
A imagem a seguir mostra o circuito regulador de tensão variável IC LM317 padrão , usando um mínimo de componentes na forma de um único resistor fixo e um potenciômetro de 10K.
Esta configuração deve oferecer uma faixa variável de zero a 24 V com uma alimentação de entrada de 30 V. No entanto, se considerarmos a faixa de corrente, não é mais do que 1,5 ampere, independentemente da corrente de alimentação de entrada, já que o chip é equipado internamente para permitir apenas até 1,5 ampere e inibir qualquer coisa que possa exigir acima deste limite.
O design mostrado acima, que é limitado a uma corrente máxima de 1,5 amp, pode ser atualizado com um transistor PNP externo para aumentar a corrente no mesmo nível da corrente de alimentação de entrada, o que significa que, uma vez que esta atualização seja implementada, o circuito acima manterá sua regulação de tensão variável ainda será capaz de oferecer a corrente de entrada de alimentação total para a carga, contornando o recurso de limitação de corrente interna do IC.
Calculando a tensão de saída
Para calcular a tensão de saída de um circuito de fonte de alimentação LM317, a seguinte fórmula pode ser usada
V O = V REF (1 + R2 / R1) + (I ADJ × R2)
onde é = V REF = 1,25
A corrente de ADJ pode ser realmente ignorada, pois geralmente é em torno de 50 µA e, portanto, é muito insignificante.
Adicionando um transistor Mosfet externo
Esta atualização de reforço atual pode ser implementada adicionando um transistor PNP externo que pode ser na forma de um BJT de potência ou um mosfet de canal P, como mostrado abaixo, aqui usamos um mosfet para manter as coisas compactas e permitir uma grande atualização de corrente no especificações.
No projeto acima, Rx se torna responsável por fornecer o gatilho de porta para o mosfet de forma que ele seja capaz de conduzir em conjunto com o IC LM317 e reforçar o dispositivo com a quantidade extra de corrente especificada pela fonte de entrada.
Inicialmente, quando a entrada de energia é alimentada para o circuito, a carga conectada que poderia ser classificada em muito mais do que 1,5 amperes tenta adquirir esta corrente através do LM317 IC, e no processo uma quantidade proporcional de voltagem negativa é desenvolvida em RX, causando o mosfet para responder e ligar.
Assim que o mosfet é acionado, toda a alimentação de entrada tende a fluir através da carga com a corrente excedente, mas como a tensão também começa a aumentar além da configuração do potenciômetro LM317, faz com que o LM317 seja polarizado reversamente.
No momento, essa ação desliga o LM317, que por sua vez desliga a tensão em Rx e o fornecimento de porta para o mosfet.
Portanto, o mosfet também tende a desligar por um instante até que o ciclo se perpetue novamente, permitindo que o processo seja sustentado infinitamente com a regulação de tensão pretendida e especificações de alta corrente.
Calculando o resistor Mosfet Gate
Rx pode ser calculado conforme indicado em:
Rx = 10 / 1A,
onde 10 é a tensão ideal de disparo do mosfet e 1 ampere é a corrente ótima através do IC antes que Rx desenvolva esta tensão.
Portanto, Rx pode ser um resistor de 10 ohms, com uma classificação de potência de 10 x 1 = 10 watt
Se um BJT de alimentação for usado, a figura 10 pode ser substituída por 0,7V
Embora o aplicativo de aumento de corrente acima usando o mosfet pareça interessante, ele tem uma séria desvantagem, pois o recurso retira completamente do LM317 seu recurso de limitação de corrente, o que pode causar o estouro do mosfet ou queimar caso a saída seja curto-circuitada.
Para combater esta vulnerabilidade de sobrecorrente ou curto-circuito, outro resistor na forma de Ry pode ser introduzido com o terminal de fonte do mosfet conforme indicado no diagrama a seguir.
O resistor Ry deve desenvolver uma tensão do gate (do mosfet) em si mesmo sempre que a corrente de saída é excedida acima de um determinado limite máximo, de modo que a tensão do gate na fonte do mosfet inibe a tensão de disparo do gate do mosfet, forçando um desligamento completo do mosfet , evitando que o mosfet seja queimado.
Usando um transistor BJT para controle de corrente
O projeto para fazer o projeto acima equipado com uma corrente de reforço e também uma proteção contra curto-circuito e sobrecarga pode ser visto abaixo:
Um par de resistores e um BJT BC547 é tudo o que pode ser necessário para inserir a proteção de curto-circuito desejada para o circuito de reforço de corrente modificado para o IC LM317.Agora o cálculo do Ry se torna extremamente fácil e pode ser avaliado com a seguinte fórmula:Ry = 0,7 / limite de corrente.Aqui, 0,7 é a tensão de disparo do BC547 e o "limite de corrente" é a corrente máxima válida que pode ser especificada para uma operação segura do mosfet, digamos que este limite seja especificado como 10 amperes, então Ry pode ser calculado como:Ry = 0,7 / 10 = 0,07 ohms.watts = 0,7 x 10 = 7 watts.Portanto, agora, sempre que a corrente tende a ultrapassar o limite acima, o BC547 conduz, aterrando o pino ADJ do IC e desligando o Vout do LM317.
Usando transistor BJTs para o driver de corrente.
Se você não estiver muito interessado em usar o mosfet, nesse caso você provavelmente poderia aplicar BJTs para o aumento de corrente necessário, conforme mostrado no diagrama a seguir:
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