27 (288)

Kuchnia konstruktora

LM317    . _c „„ .

ws    13,5-1 OmA

>- IN OUT -<f O

ADJ    t

LM317

Znakomita skądinąd kostka LM317 i pokrewne o wyższych napięciach i prądach (np LM317HV, LM350, LM338) niezbyt dobrze nadają się do budowy zasilaczy warsztatowych i laboratoryjnych. Wprawdzie mają dobre właściwości stabilizacyjne, mają też wbudowane zabezpieczenia przeciwzwarcio-we i termiczne, ale ich minimalne napięcie wyjściowe wynosi 1,25V, a w zasilaczach laboratoryjnych chcielibyśmy mieć też niższe napięcia, najlepiej od zera, a przynajmniej od 0,5V. Istotnym mankamentem jest fakt, że nie można regulować prądu ograniczania. A przecież w zasilaczach laboratoryjnych wręcz konieczne są regulowane obwody ograniczników prądu. Zabezpiecza to przed uszkodzeniem uruchamiane układy i pozwala na pracę zasilacza w trybie źródła prądowego.

Jeszcze większą wadą jest to, że trudno jest zdalnie regulować napięcie, ponieważ trzeba zmieniać wartość „dolnego” rezystora dzielnika, w praktyce potencjometru. A przecież w XXI wieku chcielibyśmy, za pomocą mikroprocesora nie tylko zdalnie ustawiać napięcie wyjściowe i prąd ograniczania, ale też mierzyć aktualne napięcie i prąd wyjściowy. Potencjometry elektroniczne nie wchodzą w grę przy wyższych napięciach. Teoretycznie można dodać wzmacniacz operacyjny według rysunku 51a. Można też byłoby brać pod uwagę wersję ze sprzężeniem zwrotnym z rysunku 51b, gdzie wzmacniacz operacyjny porównuje napięcie wyjściowe ze sterującym. Taka wersja pozwoliłaby zachować zabezpieczenia termiczne i zwarciowe. Nie miałaby jednak możliwości regulacji prądu ograniczania, a znaczącą wadą jest też wymagane znaczne minimalne napięcie wejście-wyjście

Rys. 52

(U drop) , wynoszące nawet ponad 2V, jak pokazuje rysunek 52. Na pewno nie jest to zaletą, bo oznacza ograniczenie zakresu napięć wyjściowych i dodatkowe straty.

Owszem, można byłoby wykorzystać podobny zasilacz typu LDO o mniejszym napięciu minimalnym, ale nadal pozostałaby kwestia zdalnej regulacji oraz pomiaru napięcia i prądu.

Naszym celem jest budowa modułu zasilacza laboratoryjnego, o napięciu wyjściowym regulowanym najlepiej od zera, o jak największym prądzie wyjściowym. Napięcie i ewentualnie prąd maksymalny byłyby ustawiane zdalnie za pomocą podawanych z zewnątrz napięć Us, Iogr, a na zewnątrz modułu przez wyjścia Up, Ip, temp, stab byłyby wyprowadzane aktualne wartości napięcia, prądu, temperatury elementu czynnego i ewentualnie sygnalizacja braku stabilizacji - rysunek 53. Taka koncepcja wymaga wprawdzie rozwiązania szeregu problemów, między innymi z masą, ale taki moduł byłby bardzo atrakcyjny, bo mógłby współpracować albo z mikroprocesorem, albo w prostszej wersji z potencjometrami i ewentualnie z modułami woltomierzy. Na początek można byłoby zrealizować

- najprostsze

sterowanie za pomocą

Rys. 51

LM317

Jf 3.0

Dropout Voltage

potencjometrów, a potem dobudować różne obwody sterowania i odczytu parametrów za pomocą mikroprocesora i ewentualnie także zapewnić sterowanie z komputera przez łącze USB. Taka modułowa budowa pozwalałaby też na bezproblemowe ulepszanie modułu analogowego zasilacza, przy zachowaniu tych samych układów sterujących.

Przyjmijmy więc, że napięcia sterujące i pomiarowe takiego modułu będą zawierać się w zakresie 0...+5V. Przyjmijmy też, że będą one 10-krotnie mniejsze od napięcia wyjściowego, czyli IV napięcia Us czy Up będzie oznaczał 10V napięcia Uwy. Analogicznie niech IV napięć oznaczonych Iogr. Ip oznacza 1A prądu wyjściowego. Pozwoli nam to budować proste i bardziej skomplikowane moduły zasilaczy do 50V, 5A. Na początek nie precyzujmy, jakie sygnały będą występować na pozostałych wyjściach modułu: temp, stab i ewentualnych innych. Sygnał temperatury mógłby pochodzić z kostki LM35 ze współczynnikiem 10mV/K, ale tańszy i lepszy jest układ LM335, a z pewnych względów praktycznych, znacznie wiarogodniejszy

AV_oul=100mV

Rys. 53

1.5 A

p 2.5

S 1.5

500 mA

200 mA

20 mA

Us Ugr Up Ip temp stab

ii ii 11

moduł

sterownika

stabilizatora

^Wwy

0...U™

■25    0    25    50    75    100 125 150

Tj, JUNCTION TEMPERATURĘ (°C)

Elektronika dla Wszystkich Listopad2010 31