Até agora neste site, estudamos os circuitos de alimentação linear baseados no LM317, aqui aprenderemos como um LM317 pode ser executado como um modo de comutação 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, o que tem uma séria desvantagem de dissipação de energia por meio do aquecimento. Além disso, essa topologia também requer que a entrada seja, no mínimo, 3 V mais alta do que a saída desejada, adicionando mais restrições à configuração do regulador dada.

Aqui, discutimos como o mesmo IC poderia ser simplesmente implementado como um Fonte de alimentação variável 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 LM317 IC comum em uma contraparte de fonte de alimentação de regulador de chaveamento com base em indutor, conforme mostrado no diagrama a seguir:

Diagrama de circuito

Referindo-se ao diagrama mostrado acima, podemos ver que o LM317 está configurado em seu usual regulador variável modo, 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 em conjunto. 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 formam um padrão circuito conversor de buck que é controlado pelo PWM explicado acima gerado pelo circuito LM317.

Isso implica que, enquanto o potenciômetro R4 é variado, a largura do pulso de tensão desenvolvida em R1 também varia proporcionalmente, fazendo com que Q1 comute L1 de acordo com os PWMs variáveis.

Larguras de pulso maiores 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 do modo chaveado LM317 proposto, uma vez que o IC LM317 não está diretamente envolvido com o manuseio da corrente de carga, ele é impedido de dissipar a corrente e, assim, garante uma regulação eficiente da alta tensão de entrada para os níveis de baixa tensão de saída desejados.

O projeto 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.

O L1 pode ser construído enrolando fio de cobre esmaltado bifilar sobre qualquer núcleo de ferrite adequado.

“Controlador de velocidade do motor CA trifásico ”

Embora este circuito SMPS LM317 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:

Senhor. Swagatam:
Sou um EE aposentado, mas continuo a ter interesse em várias áreas. Aconteceu de encontrar seu site quando estava pesquisando fontes de alimentação usando LM317.
Viu o interessante esquema da fonte de alimentação do modo de comutação usando o LM317.
Acontece que 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 LTSpiceVII (que é gratuito para baixar e usar) 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 um e-mail para você, caso você queira publicá-las com o esquema para outras pessoas que possam estar interessadas em um pouco mais de detalhes.
Cumprimentos,
Denton Conrad
Raleigh, NC