Wie funktioniert diese Stromversorgungsschaltung? (MCU + LM317)

Schaltkreis

Ich habe diesen Schaltplan studiert, den ich beim Suchen im Internet gefunden habe. Ich verstehe den Sinn von PWM - es ermöglicht uns, die durchschnittliche Spannung, die dem Operationsverstärker zugeführt wird, genau zu variieren. Die Filter R1, R2 und C1 integrieren die PWM-Wellenform.

Aber was ist der Sinn des Operationsverstärkers? Es sieht für mich wie ein nicht invertierender Verstärker aus, dessen Verstärkung von R6 und R7 eingestellt wird - wenn ich mich nicht irre. Aber warum muss die integrierte Gleichspannung verstärkt werden?

Vielleicht verstehe ich diesen Teil nicht, weil ich nicht verstehe, wie der Lm317 in Verbindung mit der MCU funktioniert. Ich verstehe, dass LM317 eine Referenz von 1,25 V zwischen dem OUT- und ADJ-Pin (der in Bezug auf die Schaltung über R5 liegen sollte) abfällt und der Vout als 1,25 (1 + R2 / R5) + I (adj.) * R2 definiert ist. (aus Datenblatt)

Da die einzige Variable in der obigen Gleichung I (adj) ist, verstehe ich richtig, dass die integrierte Gleichspannung tatsächlich den Strom und damit die Ausgangsspannung ändert?

Jeder Einblick wäre willkommen.

Antworten (1)

Der Operationsverstärker bewirkt, dass die Verbindung von R6 und R7 die gleiche Spannung wie Vc hat. Und der R6/R7-Übergang ist ein fester Anteil von V1. So

  • Vl = Vc x (R6 + R7) / R7.

Weil - der Operationsverstärker arbeitet, um seine Eingangsanschlüsse gleich einzustellen, wenn eine negative Rückkopplung angelegt wird. Der nicht invertierende Eingang wird durch PWM auf die Zielspannung gesetzt. Wenn der Rückkopplungspunkt R6 / R7 (nennen Sie dies Vf) zu niedrig ist, steigt der Ausgang des Operationsverstärkers positiv an, um Vadj auf LM317 zu erhöhen, wodurch Vl und damit Vf erhöht werden. Umgekehrtes gilt, wenn Vf zu hoch ist.

Der Rest ist "Engineering" (oder auch nicht :-) )

Der Operationsverstärker bildet effektiv einen dynamischen Wert des "R2 des Datenblatts" in Reihe mit R4 auf der Schaltung.

R5 fällt konstruktionsbedingt um 1,25 V ab, also lässt R4 alles andere fallen, was erforderlich ist, damit der Operationsverstärker die Dinge wie oben ausgleichen kann.

Dadurch kann der Ausgang des Operationsverstärkers mit einer niedrigeren Spannung als V1 betrieben werden. Dies ist hier nicht besonders erforderlich, da der Operationsverstärker von V2 aus arbeitet, das mindestens 3+ Volt über dem maximalen Pegel liegt, den Vl erreichen kann (aufgrund des LM317-Designs), sodass R4 tatsächlich die niedrigste Spannung begrenzt, die von Vl erreicht werden kann (aufgrund der Teilung von R5 und R4.)

Für beste Flexibilität hier R4 = 0 Ohm!. Einige Operationsverstärker gehen nicht auf volle Vdd, aber hier gibt es reichlich Headroom für fast jeden Operationsverstärker, da Vs-Vl = LM317 Vdropout_min + 1,25 V oder etwa 3,5 V. Ein zB LM324 oder LM358 würde dort OK funktionieren.

R3 ist so etwas wie ein Mysterium - es wird nicht benötigt, damit die Schaltung funktioniert. Es fügt der PWM-Spannung einen positiven Offset hinzu, der nicht benötigt werden sollte. Der Schaltungsdesigner hatte vielleicht etwas Besonderes im Sinn, als er es hinzufügte. Kannst du den Originalartikel verlinken?

Ich denke, R2 und R3 sind da, um einen definierten Ausgang zu haben, auch wenn der Controller die PWM nicht liefert. Könnte nützlich sein, um einen Lüfter zu steuern.
R2 & R3 stellen möglicherweise eine "gesunde" Spannung ein, wenn der Mikrocontroller-Pin während des Bootens schwebt. Abhängig von ihren Werten in Bezug auf R1 können sie auch eine Vorgabespannung bestimmen, auf die das Mikro nur begrenzt Einfluss hat.
Dies ist der Link zum Originalartikel: electronicdesign.com/article/digital/… Ich versuche zu verstehen, wie Sie auf die Beziehung für Vl gekommen sind. Ich verstehe, dass die Spannung am V-Eingang VL * (R7 / (R6 + R7)) ist.
Hauptformel geändert in Vc = ... (war V0 = ...) Beide sind richtig, aber Vc= ist das, was ich wirklich meinte.
Beschreibung des Schaltungsbetriebs direkt unter der Hauptformel hinzugefügt.
die Ausgangsspannung wird gegen die Versorgungsspannung des Mikrocontrollers referenziert. Der LM317 wird als schicker Transistor mit Strombegrenzung verwendet, nicht als Regler.
@markrages Meine Beschreibung ist (AFAIK) korrekt - ich stimme zu, dass der LM317 nicht die Hauptregulierungsfunktion ausführt, aber dennoch als Regler fungiert. | Ich weiß, dass Sie Folgendes wissen: Der uC steuert LM317-Adj so an, dass Vout wie gewünscht ist - wenn der LM317 +1,25 V wrt adj ausgibt. Der LM317 verfügt über einen Überlaststromschutz und eine thermische Abschaltung, arbeitet aber per se nicht als Stromquelle. ||Ich nehme an, dass durch " ... gegen die Versorgungsspannung des Mikrocontrollers referenziert wird." Sie meinen (R3 ignorieren): Vout ~ = Vdd x PWM% x R2 / (R1 + R2) x (R6 + R7) / R7 -> also ist Vdd die Referenz
@RussellMcMahon Wir stimmen voll und ganz zu, außer vielleicht der Definition der Regulierungsbehörde. Ich denke, es ist wichtig darauf hinzuweisen, dass die Regelleistung dieser Schaltung vollständig von Komponenten abhängt, die nicht im Schaltplan dargestellt sind (was auch immer Vd liefert). Ein Konstrukteur, der sich auf die veröffentlichten Genauigkeitsspezifikationen der Regulierungsbehörde verlässt, wird in die Irre geführt. Ich habe gesehen, dass andere Designs so in die Irre gegangen sind, also dachte ich, ich würde darauf hinweisen.
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