Fuente de alimentación con LM723

Vea al final para detalles específicos de la operación de su circuito.

Si necesita reparar este circuito con componentes originales, será posible hacerlo. Pero probablemente pueda lograr un resultado más fácil usando el Q3/Q4 existente (SI aún no están dañados) más un LM317 (o LM317HV versión de mayor voltaje). El LM317 se usa para proporcionar un suministro de voltaje de salida variable Y para controlar Q3/Q4 para proporcionar más corriente que la que puede proporcionar el LM317 por sí solo.

Aún más fácil, puede obtener LM317 que proporcionan hasta aproximadamente 1.5A, por lo que uno de estos puede hacer lo que necesita por sí mismo. Si es así, necesitaría usar el disipador de calor que usan actualmente Q3/Q4. Puede poner en paralelo los LM317; idealmente, agregue una pequeña resistencia de salida entre Vout y la red de resistencia de retroalimentación para lograr compartir la corriente.

AGREGADO:

1 x LM317 posiblemente hará lo que quieras.
Dos en paralelo bien pueden funcionar si agrega aproximadamente 1/4 Ohm en la salida de cada uno para ayudar a compartir la corriente. Coloque el divisor de resistencia de sentido en el lado Vout de las resistencias.

Puede obtener una versión de alta corriente del LM317 = LM350

Hoja de datos de LM350 aquí
Disponible Digikey $2.09/1. 35V 3A Aproximadamente 2V de espacio libre (= Vin-Vout min) a 2A. Consulte la figura 8 en la hoja de datos. Salida mínima de 1,2 V. ¡Asegúrese de que Vin no supere los 35 V!. Con 35 V de entrada, puede obtener alrededor de 1,2 - 33 V de salida. Consulte la hoja de datos para conocer las clasificaciones de disipación que establecen el máximo Vdrop x Iout que puede usar.

Diseño original:

LM723 fue el controlador regulador de voltaje de las rodillas de las abejas y quizás también el único disponible 'hace mucho tiempo'.

Menciona 2N3055 en los comentarios pero no en el diagrama o en la pregunta.
2N3055 fue el transistor de potencia caballo de batalla del día.

uA723 = LM723.
Ficha técnica del LM723 aquí

Pinout LM723 a continuación. He agregado números pin DIP ya que coinciden con lo que muestra.

El pin 6 proporciona un voltaje de referencia amortiguado, el precursor de una referencia de banda prohibida moderna.

El amplificador de error (4 5 entradas) se utiliza para comparar un voltaje de referencia con el voltaje a controlar.

El transistor de salida (10, 11) impulsa el elemento de paso externo.

El zener (10,9) proporciona un voltaje estable al que puede bajar la salida.

Q1 es impulsado por el transistor de salida del '723 y, a su vez, impulsa Q3.

Q2 es un limitador de corriente. Cuando el voltaje de carga a través de R10 excede aproximadamente 0,6 V, enciende Q2, que sujeta Q1 Vbe para reducir el voltaje. El límite de corriente es de aproximadamente I= V/R = 0,6/R10. Para 2A, el límite de corriente R10 es de aproximadamente 0,3 ohmios, probablemente algo menos para evitar comenzar a sujetar demasiado pronto.

Tu circuito:

Vref aparece en el pin 6.
Esto se divide por R3/R4 y se alimenta al pin 5 de entrada no inv del amplificador de error. Esto se comparará con una muestra del voltaje Vout. Pin 4 = la entrada inversora del amplificador de error se alimenta con un arreglo interesante. Vin se divide y se coloca encima como un "pedestal" hecho de Vref reducido por Vr y R5.

El amplificador de error interno LM723 tiene 6,5 V aplicados a la entrada + (sin inversión).
Actúa para producir 6,5 V en la entrada -. Se puede demostrar que Vpot varía de 7,15 V máx. (parte superior del recipiente conectado a Vref = 7,15 V) a teóricamente 2,85 V (parte inferior del recipiente con 3k3 a tierra). Digo teóricamente como la alimentación de 10k de OA- + resistencia de Vout ( 100k?) hace que el voltaje en el limpiaparabrisas no sea muy rígido a medida que varía el potenciómetro. Suficientemente cerca. El aumento de Vpot DISMINUYE Vout.
Relación de llamadas de R6:R7 = K El valor de R6 no se muestra en el diagrama, pero probablemente sea 100k, por lo que K = 10.

Con opamp actuando para mantener la unión R6/R7 a 6,5 ​​V (= OA+)
, Vout debe ser kx (6,5-Vpot).
Reorganice esto para dar
Vout = 6.5 x (k+1) - Vpot xk
At pot = 7.15 V Vout = 0
At pot = 2.85V = min Vout = 43V.
es decir, la olla tiene un alcance más que suficiente.
La fórmula anterior da este gráfico

El circuito es MUCHO más fácil de entender si lo dibuja con las partes internas del 723 que se muestran y lo organiza alrededor del 723 de manera lógica.

Cambio de rango de voltaje:

Arriba nombré la proporción de R6:R7 como "k". Se establece k = 10, lo que hace que R6 = 100k, ya que produjo exactamente cero voltios en el valor máximo del potenciómetro (ignorando la carga del potenciómetro), que es probablemente la intención de los diseñadores.

Si cambia k en pasos de 2,5 de 2,5 a 20:1, obtendrá la familia de curvas que se muestra a continuación. es decir, el rango de suministro se puede modificar cambiando R6, sujeto a que sean suficientes Vin y nada explote por sobretensión.
Por supuesto, el Vout negativo no ocurrirá con un suministro de entrada positivo con referencia a tierra, pero sería posible si se hiciera referencia a Vin con algún valor negativo.
El punto cero común de 6,5 V se produce cuando Vout = Vpot = 6,5 V = entrada de referencia dividida a opamp.

R6 = kx R7 = kx 10k

No he terminado la descripción funcional anterior, pero el material agregado debería brindarle una muy buena idea del funcionamiento.

AGREGADO:

Entonces, ¿cómo funcionan los transistores? Tengo una comprensión básica de su funcionamiento, familiarizándome más con las características de las señales pequeñas, etc., pero además de saber que el 3055 es el transistor de paso y el transistor de potencia, eso es todo. ¿Qué intervino en el diseño de esa parte, especialmente con el transistor de retroalimentación? ¿Por qué usar eso en lugar del sentido/límite actual?

Diseño: Comenzaron con un 2N3055 porque estaba disponible, era barato y tenía mucha potencia. El Modelo T del mundo de los transistores de potencia.

PERO era NPN, por lo que para encenderlo necesitaba corriente de V +.
PERO el 723 hunde la corriente a tierra cuando se enciende (aunque puede invertir el sentido del amplificador de error y usar una resistencia pullup para superar esto)
y, pero el 723 solo proporciona 150 mA como máximo.
Para un 2N3055 con una corriente alta, generalmente asume una beta (ganancia de corriente) de 10, por lo que para 2A necesita 200 mA (2A/10), por lo que el 723 está bien pero tirando a tierra. Si usa una resistencia para encender el 3055 y el 723 para apagarlo, el 723 deberá absorber la mayor parte de la corriente cuando esté inactivo y, por lo tanto, debe usarse cerca de su clasificación actual con frecuencia.
Entonces, agrega Q1 un PNP con emisor a V +, de modo que cuando 723 se enciende y el pin 11 baja, enciende Q1 y esto proporciona una unidad base Y el 723 necesita proporcionar menos corriente como si Q1 tuviera solo una ganancia de 10 entonces el 723 necesita proporcionar 20 mA para obtener una unidad base de 200 m para el 3055.
Q1 puede proporcionar tanta unidad base 3055 como desee, ya que no hay una resistencia en serie entre Q1 y la base 3055; esto es, si no es un "error" de diseño, al menos una debilidad de diseño. Si las cosas van mal y Vout no es tan alto como debería ser debido a una falla en algún lugar, entonces Q1 intenta arrancar los brazos del 3055 (es decir, aplica demasiado voltaje base); si el 3055 es más resistente que Q1, entonces Q1 puede perder en su lugar . Como Q1 es un paquete TO92 con disipación muy por debajo de 1 vatio, esta es probablemente la razón por la que explotó: summat se aglae, el 723 intentó encenderse para hacer que Vout aumentara al encender Q1 para encender Q3, el cct no cumplió, por lo que siguió encendiendo Q1 y se rindió durante la corriente base del 3055.
R10 que pasa a OC probablemente causaría esto, ya que ningún V + llegaría al 3055, por lo que Q1 sigue intentándolo. En 2A, R10 se disipa alrededor de V x I = 0,6 x 2A = 1,2 W. Debe tener una clasificación de al menos 2 W y usaría 5 W, ya que son igual de baratos y mucho más seguros. Si es de 1 vatio puede durar mucho tiempo. Verifique si está O/C.

El límite actual es crudo en el sentido de que no tiene acción de "retroceso": limita el AT 2A actual si intenta dibujar demasiado. Si, por ejemplo, corta Vout, entonces el 3055 se disipará alrededor de 2A x ~ 30 V = ~ 60 W. Un 3055 probablemente sobrevivirá si el disipador de calor es lo suficientemente bueno.

El límite de corriente funciona al dejar caer el voltaje en R10. Cuando esto alcance ~~~= 0.6V, encenderá Q2, lo que corta la unidad base a Q1 para que el 3055 se apague lo suficiente como para mantener el equilibrio.

El 723 tiene un limitador de corriente interno que funciona exactamente de la misma manera con b & e en los pines 2 y 3 y el colector conectado internamente para apagar el transistor de paso interno. SIN EMBARGO, esto depende de que el transistor de paso interno sea el transistor de conmutación principal y pueda enrutar Iout a través de una resistencia de detección en los pines 2 y 3, lo que no se hace aquí debido al transistor de paso 3055 externo.

Retrospectiva: el diseño siguió de forma relativamente lógica a lo que estaba disponible en ese momento. El 2N3055 era la opción lógica de transistor de paso y, como era NPN, necesitabas Q1 para invertir la polaridad de la unidad y dar ganancia de corriente. Si quería un límite actual, el arreglo utilizado era simple, obvio y tarifa estándar. Si quería ir a cero Vout, necesitaba algo de astucia debido al voltaje de referencia distinto de cero, por lo que se utilizó el sistema de polaridad de potenciómetro al revés. No estoy demasiado familiarizado con esas cosas, pero sospecho que probablemente era una práctica estándar en ese día.

SI desea abandonar este cct pero mantenerlo funcionando Si puede tolerar 1,25 V min Vout Use 2 x LM317 (o 1) o un LM350 como se indica arriba. Pero, si lo hubieras hecho antes de averiguar cómo funcionaba, habrías aprendido mucho menos :-).

El LM723 es uno de los primeros circuitos integrados reguladores lineales de voltaje variable producidos. Se introdujo por primera vez a principios de la década de 1970. Todavía está disponible hoy y se usa en algunos diseños, aunque ahora hay mejores opciones disponibles, según la aplicación específica.

La función principal prevista del LM723 es "regular" un voltaje de CC. "Regular" en este contexto significa que puede procesar un voltaje más alto variable o "variable" en un voltaje más bajo "constante". Estos términos parecen bastante genéricos e inocentes, pero tienen un significado especial en el contexto de los reguladores de voltaje. Es la terminología que a menudo confunde a los principiantes.

Si no tiene a mano una hoja de datos de LM723, debe descargar una de DigiKey o Mouser. Luego estudie los circuitos de aplicación de ejemplo que se dan en él. Puede encontrar que hay varias hojas de datos disponibles de diferentes fabricantes. Obtenga cada uno ya que generalmente contienen la misma información presentada de diferentes maneras. Esto puede ser útil si es un principiante que intenta descifrar la terminología.

"Variable" en este contexto significa "cualquier voltaje dentro del rango especificado del LM723". Hay dos aspectos en esto. Primero, el LM723 tiene un voltaje de entrada máximo permitido de 40 voltios. ¡Ve por encima de esto y kaput! -- se fue para siempre. En segundo lugar, el voltaje de entrada debe ser al menos 3,0 voltios más alto que el voltaje de salida configurado. ("Configurado" significa cómo configura la relación de resistencia de las resistencias de retroalimentación. En su caso, estas serían R3 y R4). Si rompe esta especificación de 3,0 voltios, el voltaje de salida no se mantendrá tan constante como cuando la diferencia de voltaje es superior a 3,0 voltios.

"Constante" significa que el voltaje de salida mantendrá un valor sólido independientemente de cuánta corriente extraiga de la salida del LM723 y cuánto varíe el voltaje de entrada dentro del rango legítimo de voltaje de entrada del LM723.

Por lo tanto, "regular" significa: mantener el voltaje de salida configurado sin importar cuánto pueda "variar" el voltaje de entrada y cuánto se haga variar la carga adjunta (lo que está conduciendo en los terminales J5 y J8 de su circuito). Todo entendido como "dentro de los límites legítimos de las capacidades del LM723".

Cuando estudie las hojas de datos, verá que puede usar el LM723 "solo", aunque con algunas resistencias y condensadores externos necesarios. Sin embargo, solo regulará una corriente de salida máxima de unos 150 miliamperios. Para obtener más voltaje de salida, necesita usar transistores de "refuerzo". En su caso, estos son Q1, Q2 y Q3/4. Siendo esta última una designación muy curiosa. ¿Significa que en realidad hay dos transistores conectados en paralelo? Con los transistores de refuerzo, puede aumentar el rango de corriente de salida útil del LM723 a varios amperios. Pero de nuevo, todo con ciertas limitaciones.

La mayoría de los transistores "explotan" en situaciones experimentales porque están mal conectados. En contextos no experimentales, explotan porque se aplica inadvertidamente un voltaje inverso a través de sus terminales, o pasa una corriente muy grande a través de sus terminales.

No veo un "diodo zener" en el esquema. ¿Quizás está confundido por el símbolo circular con la "V" adjunta atada a los terminales de salida (J5 y J8)? Este es el símbolo esquemático convencional para un voltímetro.

Si solo está tratando de construir una fuente de alimentación de 0-30 voltios y 2 amperios, hay mejores formas de hacerlo en 2014. "Mejor" significa menos componentes y menos trampas fatales para los incautos.

La salida del '723 es un transistor de paso con el zener Vz (pin 9) conectado a tierra, de modo que tira de Vc (pin 11) hacia abajo para aumentar el voltaje de salida. Si el zener no está conectado a tierra, no funcionará correctamente.

Eso aumenta la corriente de base a través de Q1, lo que eleva la base de los transistores de paso de salida principal paralelos (?) Q3 y Q4.

Q2 es para protección contra cortocircuitos: detecta el voltaje en R10.

Si Q1 está fallando, eso implica que Q3 y/o Q4 están muertos (por lo que el pequeño A1015 Q1 intenta suministrar toda la corriente de carga), así que desconéctelos y pruébelos para empezar.

Hace unos 15 años trabajé para una empresa de suministro de energía HV. Se utilizó un 723 para regular la salida HV (15KV). Usando un nuevo lote de 723, la salida HV comenzó a aumentar y no estar regulada.

El problema se rastreó hasta el 723. El viejo tenía 2 de los pines abiertos mientras se usaban para la detección de retroalimentación de voltaje. El nuevo reemplazo del 723 tenía estos dos pines en cortocircuito internamente.

Solo quería mencionar esto como algo en lo que pensar durante la resolución de problemas. Lo siento, no recuerdo qué pines. Pero si su fuente de alimentación es muy antigua y ha reemplazado el IC. Algo para verificar.