Hoy aprenderemos cómo usar el LM317 como interruptor para encender y apagar la carga de energía. Todavía tiene las mismas propiedades protectoras. Incluso con frecuencias más altas. Todo comenzó cuando Dave preguntó: «¿Funcionará esto con una batería de 22 VCC para proporcionar 22 VCA a 60 Hz?» en el circuito generador de impulsos de reloj de 60 Hz.
Entonces creo que resolver este problema es una gran oportunidad para enseñar Chayaporn. Vamos a aprender sobre el generador de impulsos de potencia LM317. Y creo que también te puede resultar útil.
El CMOS MM5369, que hemos usado antes, se usa a menudo como base de tiempo de precisión cuando se trabaja con un cristal de cuarzo y la red RC.
Normalmente, MM5369 requiere una amplia gama de voltajes (3V-15V). Por lo tanto, definitivamente no se puede utilizar con un nivel de voltaje de 22 V. Y genera una corriente muy baja porque es un pequeño circuito integrado centrado en el ahorro de energía.
El concepto de este circuito.
Ahora veamos el diagrama de bloques de lo que queremos lograr. Nos ayudará a visualizar la idea del circuito que necesitaríamos.
Cada bloque se puede dividir en:
- La fuente de 22 V CC es la única fuente de alimentación en este circuito.
- El regulador de 12 V proporcionará 12 voltios constantes cuando se alimente con 22 voltios. Porque MM5369 requiere una fuente de alimentación de voltaje estable (voltaje fijo de 12 V).
- El bloque MM5369 es un generador de impulsos o base de tiempo de 60 HZ.
- El controlador actúa como un interruptor general de encendido y apagado. Conectará la alta potencia de la fuente de CC a la salida controlando la señal del MM5369.
- Una carga es un dispositivo utilizado para probar el circuito. Está conectado a la salida y requiere una corriente alta.
El punto importante es que la señal de salida debe tener la misma forma de onda que la señal del MM5369. Pero también tendrá un nivel de voltaje más alto, de aproximadamente 11V a 20V.
Elegir componentes
Siguiente paso: elijamos componentes de acuerdo con nuestros requisitos específicos, como rendimiento, tamaño y precio.
El bloque regulador de 12V:
Utilizamos un regulador de diodo Zener para proporcionar un voltaje estable de 12 V. Dado que IC1 requiere menos corriente, un circuito simple como este es suficiente.
Podemos calcular fácilmente el valor de R1 mediante:
R1 = (Vin-Vic1)/ Iic1 = (22V-12V)/0,02 = 500
Entrada = 22 V, VIC1 = 12 V, IIC1 = 0,02 A
La potencia nominal del R1 no necesita más de 0,5 vatios. Porque la potencia (P=VxI) transporta solo 0,02A x 10V = 0,2 vatios.
Entonces, usamos R1 que es 470 ohmios 0.5W
Además, agregamos C1 para aumentar la eficiencia de este circuito.
Bloque controlador:
El método más simple y popular es un transistor. Es un buen cambio. Podemos usar el nivel de bajo voltaje en la base para controlar la carga de mayor voltaje en el CE, como un relé. Pero funciona mucho mejor en altas frecuencias.
Probamos con el transistor NPN S9013. Pero sólo se puede utilizar con una carga que no consuma más de 0,2A. La forma de la señal en la salida de IC1 y en la carga sigue siendo la misma, pero con diferentes amplitudes.
Pero cuando queremos usar la carga, eso consume más energía. Es necesario cambiar el transistor por uno que pueda soportar un aumento de corriente, como BD139 o TIP41.
Usando LM317 como interruptor
Pero ahora tenemos muchos reguladores de voltaje LM317. Son muy eficientes y bastante económicos en comparación con un transistor TO-220 convencional.
Entonces, es genial que aprendamos a usarlo más.
Mirando la hoja de datos, el LM317 puede aceptar un voltaje máximo de 40 V y un voltaje de salida máximo de 37 V, y una corriente de salida alta de 1,5 A.
Pero, curiosamente, tiene un buen sistema de protección cuando se produce un cortocircuito o una sobrecorriente.
Hagamos un experimento. En el circuito siguiente, desconecte R2 e inserte el interruptor de botón S1.
Cuando no se presiona S1, el voltaje de salida es de aproximadamente 20 V. Pero cuando presionamos S1, el voltaje se reduce a aproximadamente 1,2 V.
Luego cambiamos la posición S1 para que Q1 actúe como un interruptor. Y mueva S1 e intente presionar S1 nuevamente. Para ver el efecto más claramente, añadimos como carga una lámpara de 24V 3W. (Usamos una bombilla de 12V 3W en serie).
Cuando soltemos S1, ambas bombillas se encenderán, pero cuando presionemos S1, ambas bombillas se apagarán normalmente.
A continuación, intentemos juntar todas las piezas, convirtiéndolo en un circuito completo.
Veremos bombillas encendidas. Y la señal medida por un osciloscopio resultó bastante completa.
La señal en el punto A (la salida de IC1) y el punto B (la salida) tiene una diferencia de fase de 180 grados, o una fase invertida.
La salida de un LM317 está desfasada 180 grados con la señal de entrada de un MM5369.
Al cambiar la carga a una que consuma más energía, el LM317 sigue funcionando normalmente. Puede suministrar una corriente máxima de 1,5A. También podemos ajustar la amplitud de la señal de salida con VR1, como a 15V o 18V, etc.
Conclusión
Para resolver este problema, hemos utilizado LM317. Lo cual funciona bien. Aunque no es perfecto, nos ayuda a aprender a usar más el LM317.
Estamos bastante satisfechos con el LM317 como interruptor porque es muy flexible.
Pero tiene algunas limitaciones:
El nivel mínimo de voltaje no es 0V (sino 1,2V).
Cuando el nivel de frecuencia es superior a 1 kHz, la señal puede distorsionarse.
Siempre hay un nivel de pérdida dentro del LM317. Como se ve en el experimento, si el voltaje de entrada del sistema es de 22 V, el voltaje que sale solo será de unos 20 V.
Si desea reducir esta pérdida de voltaje, se deben utilizar transistores en su lugar. Pero como todavía no tenemos este transistor, no podemos experimentar con él ahora. En el futuro lo intentaríamos.
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