Como criar uma fonte de corrente constante usando LM338

Fontes de tensão e corrente são dois tipos fundamentais de fontes elétricas usadas em circuitos eletrônicos. Uma fonte de tensão, como uma bateria, é comumente usada em muitos dispositivos. É um dispositivo de dois terminais que mantém uma tensão constante em seus terminais, independentemente da corrente que flui pela fonte.

Uma fonte de corrente normalmente é menos discutida e mais difícil e cara de projetar. É também um dispositivo de dois terminais, mas mantém uma corrente constante através dos seus terminais, independentemente da tensão na fonte. Isso significa que é usado para garantir uma corrente constante, mesmo se a carga flutuar.

Neste experimento, projetaremos uma aplicação de fonte de corrente constante usando um regulador buck linear.

Especificações

• O regulador linear Buck LM338
• Faixa de tensão de entrada – 1,2 a 32V
• Corrente máxima de saída – 5A

Diagrama de bloco

Diagrama de circuito

Princípio
Ao usar qualquer regulador linear como fonte de corrente, o circuito funciona segundo o princípio de um circuito de feedback.

O regulador consiste em um pino de feedback (o pino de ajuste) que devolve a saída ao regulador e mantém uma tensão fixa na rede de feedback. Esta rede é um resistor, que determina a corrente de saída na saída.

Projeto de circuito
Aqui estão as etapas para o projeto do circuito.

1. Fonte de entrada – 24V CC
2. Conversor buck linear – CI LM338

Recursos do LM338

• Proteção contra sobrecarga – em caso de sobrecarga, o dispositivo reduzirá sua corrente de saída até que a sobrecarga seja removida
• Regulação térmica
• Proteção contra curto-circuito de saída

3. Conjunto de corrente de saída – a corrente de saída é baseada na rede de feedback, que é o resistor

A equação para calcular o resistor de feedback…
Aplicando a famosa lei de Ohm, obtemos:. V_referência = referência de tensão do regulador

Regulador LM338, V_referência =1,25 V

Corrente de saída constante desejada, I_fora = 4A

Resistor de realimentação, R_Facebook =V_referência / EU_fora

R_Facebook = 1,25/5

R_Facebook = 0,33E

4. Classificação de potência do resistor de feedback

A equação para calcular a potência nominal do resistor…

P_R = eu²*R_Facebook

P_R = (4*4)*0,33

P_R = 5,28W (mínimo)

5. Filtragem – tO capacitor, que está na entrada, aterra todas as ondulações e picos da fonte. Para reduzir a ESR total, podemos conectar um capacitor cerâmico junto com um eletrólito.

6. Sistema de refrigeração – o dissipador de calor deve ser montado com o regulador porque estamos consumindo uma grande quantidade de corrente. Isso produzirá muito calor na superfície do IC e poderá incendiá-lo. Portanto, é importante usar um ventilador ou dissipador de calor para reduzir sua temperatura.

Como funciona o circuito
Em nossa fonte de corrente constante, o circuito de realimentação mantém uma tensão de saída fixa no resistor de realimentação. De acordo com a lei de Ohm, com um valor fixo de tensão e um resistor, uma quantidade constante de corrente fluirá.

Isto irá gerar uma corrente constante na saída, independentemente da carga.

Regulação da corrente de saída
Todas as fontes de corrente fornecem uma corrente regulada, mas apenas para uma faixa de carga específica.

É possível calcular o limite de carga do regulador linear usando a seguinte equação…

V_fora = 12 – 3

V_fora = 9V…………………………Eq.2

V_R = 5*4,7

V_R = 23,5 V

O regulador não é capaz de fornecer 23,5 V na saída. Portanto, devemos primeiro calcular o limite de carga de saída usando a equação abaixo…

O valor máximo da carga resistiva, R_eu = 2,25E

Resultados dos testes
Inicialmente, projetamos a fonte de corrente para 5A, já que o IC é classificado para corrente de saída de 5A. No entanto, o IC não conseguiu manter uma corrente de saída constante de 5A e começou a diminuir seu valor mesmo com dissipador de calor e ventoinha de resfriamento.

Isso pode ser devido à regulação térmica interna do IC, que tenta manter sua temperatura e diminui a corrente se estiver em estado de dissipação de alta potência.

Então, em vez disso, testamos o circuito usando uma corrente de 3,7A e funcionou perfeitamente com o dissipador de calor.

Observação

A corrente de saída começa a se estabilizar com uma carga de 1 Ohm. A diferença na corrente de saída se deve aos valores de tolerância do resistor.

Limitações do circuito

1. Fonte de entrada – Uma fonte de entrada de alta tensão é necessária para aumentar o limite máximo de carga
2. Custo – Um resistor de feedback de alta potência aumenta o custo
3. Eficiência – Há menos eficiência devido à dissipação de alta potência através do resistor de feedback

Gerenciamento termal
Para dissipação extra de calor, o calor é conectado ao IC. Também é possível utilizar um ventilador para dispersar o ar quente.

Formulários

1. Carregamento da bateria
2. Na polarização do transistor
3. Sistemas de iluminação
4. Fornecimento regulamentado

Precauções

1. Certifique-se de que a potência nominal do resistor de feedback esteja de acordo com os requisitos do produto.
2. Sempre coloque uma carga abaixo dos limites da fonte de corrente.
3. Um capacitor deve ser conectado entre o pino de entrada e o terra para regular a tensão de entrada CC.
4. O capacitor do circuito deve ter uma tensão nominal mais alta que a tensão de alimentação de entrada. Caso contrário, o capacitor irá vazar corrente devido ao excesso de tensão em suas placas e estourar.
5. Certifique-se de que todos os capacitores estejam descarregados antes de trabalhar em uma fonte de alimentação CC.
6. Não forneça uma tensão de entrada mais alta do que a faixa de tensão de entrada operacional.
7. Sempre conecte um dissipador de calor ou ventilador para dissipação de calor ao redor do IC.

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