Ρυθμιζόμενη πηγή/κατανάλωση ρεύματος με το LM317

Μέτρηση ηλεκτρικών και άλλων επιστημονικών μεγεθών.
Άβαταρ μέλους
GeorgeVita
Διαχειριστής
Δημοσιεύσεις: 491
Εγγραφή: 04 Σεπ 2013, 21:51
Ονομα: Γιώργος
Επικοινωνία:

Ρυθμιζόμενη πηγή/κατανάλωση ρεύματος με το LM317

Δημοσίευσηαπό GeorgeVita » 09 Μάιος 2016, 18:54

Ρυθμιζόμενη πηγή/κατανάλωση ρεύματος με το LM317

Μια πηγή/κατανάλωση ρεύματος είναι χρήσιμη για τον χαρακτηρισμό εξαρτημάτων (καμπύλη I-V), τον έλεγχο φωτεινότητας LED καθώς και την ασφάλιση κυκλωμάτων κατά την δοκιμή τους.

Η ιδέα παρουσιάστηκε στο EDN (John Guy, NSC, 2008) και βασίζεται στο απλό κύκλωμα πηγής σταθερού ρεύματος με το LM317:

Εικόνα

Η αντίσταση ρύθμισης παίρνει τιμές παραλληλίζοντας τις κατάλληλες αντιστάσεις μέσω διακοπτών σε κώδικα BCD (περιστρεφόμενοι, thumbwheels ή dip switches):

Εικόνα

Μπορούμε να λειτουργήσουμε το κύκλωμα με δύο τρόπους:
α. πηγή σταθερού ρεύματος
Τροφοδοτούμε με θετική τάση το LM317 (στο Vin, κόκκινος ακροδέκτης στο σχέδιο) και την έξοδό του την συνδέουμε στο δοκιμαστικό/ελεγχόμενο φορτίο/κύκλωμα το οποίο θα τροφοδοτείται "εν σειρά" μέσα από το LM317.
β. κατανάλωση σταθερού ρεύματος
Συνδέουμε το μαύρο ακροδέκτη με το 0V/GND του εξωτερικού κυκλώματος ή τροφοδοτικού. Αν οδηγήσουμε με σήμα/τάση τον κόκκινο ακροδέκτη θα "τραβήξει" το προγραμματισμένο ρεύμα προς το 0V/GND. Για παράδειγμα μπορούμε να κάνουμε εκφόρτιση μιας μπαταρίας με σταθερό ρεύμα.

Σημείωση: το LM317 δημιουργεί μια πτώσης τάσης 2-3V οπότε στην περίπτωση κατανάλωσης ρεύματος η πηγή δεν θα "δει" ποτέ 0V.

Αν θέλετε προγραμματιζόμενη πηγή/κατανάλωση για 1-99mA χρησιμοποιήστε το LM317L παραλείποντας το ένα ψηφίο ρύθμισης.

Για να μην έχουμε υπερθέρμανση των αντιστάσεων θα υλοποιήσουμε τις μικρές τιμές παραλληλίζοντας αντίστοιχες μεγαλύτερες. Ετσι λ.χ. η αντίσταση του 1.55Ω θα είναι 8x 12.4Ω συνδεδεμένες παράλληλα. Με αντιστάσεις του ¼W θα έχουμε τελική δυνατότητα για 1W. Το LM317 πρέπει να μπει σε ψύκτρα και οι διακόπτες να αντέχουν το ρεύμα που θα περάσει από την αντίστοιχη αντίσταση (μέγιστο 1Α).

Άβαταρ μέλους
GeorgeVita
Διαχειριστής
Δημοσιεύσεις: 491
Εγγραφή: 04 Σεπ 2013, 21:51
Ονομα: Γιώργος
Επικοινωνία:

Re: Ρυθμιζόμενη πηγή/κατανάλωση ρεύματος με το LM317

Δημοσίευσηαπό GeorgeVita » 26 Νοέμ 2016, 14:11

Χρειάστηκα μια καταγραφή καμπύλης εκφόρτισης μπαταρίας σε σταθερό ρεύμα οπότε έφτιαξα και δοκίμασα την παραπάνω ιδέα την οποία υλοποίησα με αντιστάσεις 0.6W 1%. Διάλεξα αντιστάσεις των 62Ω για τις δεκάδες mA και 620Ω για τις μονάδες mA.:

Εικόνα

Εικόνα

Παρατήρησα ότι είχα δυνατότητα ρύθμισης ανάλογη των ψηφίων ρύθμισης, δηλαδή βήματα περίπου 1 mA, αλλά η τελική ακρίβεια ήταν 1.3%-2.2% από 10mA και πάνω. Το σφάλμα προέρχεται από τις αντιστάσεις (1%) και της απόκλιση τάσης αναφοράς στο LM317L:

Ρύθμιση-Μέτρηση
00 mA - 0.45 mA
01 mA - 1.32 mA
02 mA - 2.09 mA
03 mA - 3.12 mA
04 mA - 4.13 mA
05 mA - 5.15 mA
06 mA - 6.17 mA
07 mA - 7.19 mA
08 mA - 8.21 mA
09 mA - 9.23 mA
10 mA - 10.21 mA
11 mA - 11.23 mA
12 mA - 12.25 mA
13 mA - 13.28 mA
14 mA - 14.29 mA
15 mA - 15.31 mA
16 mA - 16.34 mA
17 mA - 17.36 mA
18 mA - 18.38 mA
19 mA - 19.40 mA
20 mA - 20.36 mA
...
30 mA - 30.51 mA
...
40 mA - 40.59 mA
...
50 mA - 50.73 mA
51 mA - 51.80 mA
52 mA - 52.82 mA
53 mA - 53.84 mA
54 mA - 54.84 mA
55 mA - 55.86 mA
56 mA - 56.89 mA
57 mA - 57.92 mA
58 mA - 58.94 mA
59 mA - 59.96 mA
60 mA - 60.89 mA
61 mA - 61.93 mA
62 mA - 62.96 mA
63 mA - 63.99 mA
...
70 mA - 70.99 mA
...
80 mA - 81.01 mA
...
90 mA - 91.12 mA
91 mA - 92.16 mA
92 mA - 93.19 mA
93 mA - 94.22 mA
94 mA - 95.25 mA
95 mA - 96.26 mA
96 mA - 97.29 mA
97 mA - 98.32 mA
98 mA - 99.35 mA
99 mA - 100.37 mA


Τη δουλειά μου την έκανα αλλά σίγουρα η κατασκευή δεν είναι "όργανο" ρύθμισης! Ισως να έχουμε καλύτερα αποτελέσματα αν επιλέξουμε προσεκτικά τις τιμές αντιστάσεων κάθε κλάδου ρύθμισης σύμφωνα πάντα με το συγκεκριμένο LM317L ή ακόμη καλύτερα LM317T για σταθερότερη λειτουργία όταν ζεσταθεί.

Άβαταρ μέλους
GeorgeVita
Διαχειριστής
Δημοσιεύσεις: 491
Εγγραφή: 04 Σεπ 2013, 21:51
Ονομα: Γιώργος
Επικοινωνία:

Re: Ρυθμιζόμενη πηγή/κατανάλωση ρεύματος με το LM317

Δημοσίευσηαπό GeorgeVita » 04 Δεκ 2016, 18:21

Η απλή υλοποίηση με 1 ψηφίο για ρύθμιση σε βήματα δεκάδων mA (10-20-30...90mA).

Εικόνα

Οι συνδέσεις του διακόπτη και οι τιμές των αντιστάσεων για τα 4 ψηφία:

Εικόνα

"8" 124Ω (2x 62Ω σε σειρά)
"4" 62Ω
"2" 31Ω (2x 62Ω παράλληλα)
"1" 15.5Ω (4x 62Ω παράλληλα)
Ο κοινός ακροδέκτης "C" του διακόπτη θα συνδεθεί με το "ADJUST" του LM317.
Το κοινό σημείο όλων των αντιστάσεων συνδέεται με το "OUT" του LM317.

Οι ακροδέκτες των LM317L και LM317T:

Εικόνα

Μπορούν να χρησιμοποιηθούν και διακόπτες BCD πλακέτας, εφόσον αντέχουν ρεύμα 100mA στις επαφές τους:

Εικόνα


Επιστροφή σε “Οργανα μετρήσεως”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 2 επισκέπτες