Czy hałas jakiegokolwiek zasilacza przełączającego może być tłumiony, jeśli ustawię regulator liniowy przed wyjściem?

Przyjaciel powiedział mi, że hałas dowolnego przełączającego zasilacza można wytłumić, jeśli ustawię regulator liniowy przed wyjściem. Czy to prawda?

Na przykład, jeśli chcę zasilić wzmacniacz operacyjny + -12 V dla wzmacniacza, mogę użyć zasilacza impulsowego (SMPS), powiedzmy, z głośnym wyjściem 15 V, a następnie z wyjścia SMPS zasilić LM7812 i LM7912 .

Czy sygnały wyjściowe z LM7812 i LM7912 będą miały teraz bardzo bardzo niski poziom szumów w porównaniu z wejściami?

Jeśli to prawda, to niesamowite, ponieważ nie trzeba już używać transformatora.

Czy to naprawdę prawda, że ​​ciężki zasilacz wykorzystujący transformator do wzmacniaczy klasy A i B nie jest już potrzebny?

Tak, to prawda, że ​​dodanie regulatora liniowego po SMPS (zasilacz impulsowy) zmniejszy hałas, ale nadal należy zachować ostrożność. Wyniki mogą być bardzo dobre, ale wynik może nie być tak dobry, jak gdyby zastosowano transformator zasilany z sieci i regulator liniowy.

Rozważ wspólny regulator 5M LM7805 firmy Fairchild. Ma to specyfikację „odrzucania tętnienia” na poziomie minimum 62 dB. „Tętnienie” to szum wejściowy, ale zwykle związany z dwukrotnymi zmianami częstotliwości sieci w stosunku do rektyfikowanego i wygładzonego wejścia sieciowego. Jest to redukcja szumu o 10 ^ (dB_noise_rejection / 20) = 10 ^ 3,1 ~ = 1250: 1 To znaczy, jeśli na wejściu byłby 1 wolt „tętnienia”, to zostałby zmniejszony do 1 mV na wyjściu. Jednak jest to określone jako 120 Hz = dwa razy częstotliwość sieci w USA i nie podano specyfikacji ani wykresu dla redukcji szumów przy wyższych częstotliwościach.

Funkcjonalnie identyczny regulator 5M LM340 firmy NatSemi ma nieco lepszą specyfikację (minimum 68 dB, typowo 80 dB = 2500: 1 do 10 000: 1) przy 120 Hz.
Ale NatSemi uprzejmie dostarcza również wykres typowej wydajności przy wyższych częstotliwościach (lewy dolny róg strony 8).

.

Można zauważyć, że dla wyjścia 5 V tłumienie tętnienia jest zmniejszone do 48 dB przy 100 kHz (= 250: 1). Można również zauważyć, że spada około liniowo przy około 12 dB na dekadę (60 dB przy 10 kHz, 48 dB przy 100 kHz). Ekstrapolacja do 1 MHz daje tłumienie szumów 36 dB przy częstotliwości 1 MHz (~ = redukcja szumów 60: 1 ) . Nie ma gwarancji, że to rozszerzenie do 1 MHz jest realistyczne, ale rzeczywisty wynik nie będzie literowy i powinien (prawdopodobnie) nie będzie dużo gorzej.

Ponieważ większość (ale nie wszystkie) zasilaczy smps działa w zakresie od 100 kHz do 1 MHz, można przyjąć, że tłumienie szumów będzie rzędu 50: 1 do 250: 1 w zakresie 100-1000 kHz dla podstawowych częstotliwości szumów. Jednak smps będzie miał moc wyjściową inną niż podstawowa częstotliwość przełączania, często znacznie wyższą. Bardzo cienkie szybko rosnące skoki, które mogą wystąpić na zboczach przełączających z powodu indukcyjności upływowej w transformatorach i tym podobnych, będą mniej tłumione niż szumy o niższej częstotliwości.

Jeśli korzystasz z samego smps, zwykle spodziewałbyś się jakiejś formy filtrowania wyjściowego, a użycie pasywnych filtrów LC z liniowym regulatorem końcowym zwiększy jego wydajność.

Możesz uzyskać regulatory liniowe z lepszym i gorszym odrzuceniem tętnienia niż LM340 - a powyższe pokazuje, że dwa funkcjonalnie identyczne układy scalone mogą mieć nieco inne specyfikacje.

Dobry projekt pomoże w eliminacji hałasu przez smps. Temat jest zbyt skomplikowany, aby zrobić więcej, niż wspominać o tym tutaj, ale w Internecie jest wiele dobrych rzeczy na ten temat (i w poprzednich odpowiedziach wymiany stosów). Czynniki te obejmują prawidłowe wykorzystanie płaszczyzn uziemienia, separację, minimalizację obszaru w pętlach prądowych, nie przerywanie ścieżek powrotnych prądu, identyfikowanie ścieżek przepływu wysokich prądów i utrzymywanie ich w odległości krótkiej i z dala od wrażliwych na zakłócenia części obwodu (i wiele więcej).

Tak - tak, liniowy regulator może pomóc zmniejszyć szum wyjściowy smps i może być wystarczająco dobry, aby umożliwić zasilanie wzmacniaczy audio bezpośrednio w ten sposób (i może wiele konstrukcji właśnie to robi), ale liniowy regulator nie jest „magiczną kulą” w ta aplikacja i dobry projekt są nadal niezbędne.

Regulator liniowy ma ograniczoną szerokość pasma, na której może regulować. Wysokie częstotliwości są przekazywane. To, jak dobrze regulator tłumi częstotliwości, znajduje się w odrzuceniu tętnienia. Wyszukaj arkusz danych LM317 i wyszukaj wykresy współczynnika odrzucania tętnienia względem częstotliwości:

Zależy to od prądu obciążenia, napięć wejściowych i wyjściowych i najwyraźniej również od umieszczenia kondensatora na pinie Adj. Ponadto spada gwałtownie z częstotliwością. Większość specyfikacji jest wykonywana przy niskiej częstotliwości, więc działa idealnie po transformatorze (który prawdopodobnie będzie tętnieniem 100 Hz lub 120 Hz).

Jeśli otrzymasz typowy SMPS w tych dniach, może on przełączać się przy kilkuset kHz. Najwyraźniej LM317 z kondensatorem 10 uF na sworzniu regulacyjnym zarządza tylko 40 dB przy 100 kHz i 20 dB przy 1 MHz. Tętnienie 1 MHz 1 V _pp nadal będzie przechodzić, gdy dojdzie do rozerwania 0,1 V _pp . Przy wyższych częstotliwościach będzie tylko gorzej i spadnie do 0 dB, co nie oznacza wzmocnienia ani tłumienia.

Jest to tani regulator LM317, są lepsze na rynku. LDO zazwyczaj nie są tak dobre w odrzucaniu tętnień, ponieważ są nieco mniej stabilne.

Alternatywnie możesz użyć filtra LC do wytłumienia dźwięku o wysokiej częstotliwości. Zauważ jednak, że filtr LC ma częstotliwość rezonansową, która może tłumić określoną częstotliwość kilkadziesiąt razy!

Nie widzę (chyba że twój regulator oscyluje) liniowy regulator zamiast tego wzmacniałby hałas. Jasne, zawsze będzie dodawał szum o szerokim spektrum (szum temperaturowy, migotanie itp.), Ale także tranzystory, rezystory, opampy, diody itp.

Ponieważ jednak mówisz o dźwięku, chciałbym dodać do tej konkretnej sytuacji:

• Wzmacniacz operacyjny ma również swój PSRR (współczynnik odrzucenia zasilacza). Niektóre elementy nie mają wykresów dla tej figury, ale dodaje to również do twojego liniowego regulatora. Precyzyjny wzmacniacz operacyjny AD8622 ma tłumienie około 20 dB - 40 dB przy 100 kHz. (Dodatnie zapasy są zazwyczaj lepiej tłumione niż ujemne zapasy).
• Jeśli SMPS przełącza się powyżej 400 kHz, czy miałbyś coś przeciwko / słyszeć hałas?

Jak mówi Hans, liniowy regulator nie zatrzyma szumu wysokiej częstotliwości z SMPS. Ty można filtrować jeśli z pasywnych, takich jak kondensatory i cewki. Ponieważ zaangażowane częstotliwości są znacznie wyższe niż tętnienie 100 Hz, którego musisz się pozbyć w klasycznym zasilaniu, nie będziesz potrzebować tak dużych elektrolitów. (Te elektrolityki muszą być duże, ponieważ najczęściej są one jedynym sposobem „regulacji” wyprostowanego napięcia.)
Tak więc słowo pasywne odsprzęganie to słowo. Jeśli naprawdę chcesz użyć regulatora liniowego, możesz użyć LDO, ponieważ jego napięcie wejściowe nie będzie się zmieniać.

BTW, nadal potrzebujesz transformatora w swoim SMPS, w przeciwnym razie wzmacniacz może być szokującym doświadczeniem. Ale możesz sprawić, że będzie znacznie mniejszy niż te klasyczne.

Najważniejszą rzeczą, którą musisz zrobić, to odpowiednio poprowadzić swoje ślady. W przypadku podłączenia sygnału audio na ziemię tuż obok SMPS, a następnie mieć liniowy regulator po tym, że nie będzie Pan jakieś dobre. Musisz „potokować” ślady uziemienia z jednego etapu do drugiego i podłączyć swój obwód audio do ziemi przy pokrywie wyjściowej regulatora liniowego.

Przewody nie są idealnymi przewodnikami, a głośny prąd przepływający przez węzeł uziemienia spowoduje wahania napięcia. Użycie zmiennego gruntu jako odniesienia audio oznacza, że ​​fluktuacje stają się częścią sygnału.

Dławiki Torroidal i czapki Low ESR zmniejszają również tętnienia, które mogą być prostsze w celu zmniejszenia 40 db lub więcej i eliminują potrzebę stosowania regulatora LDO.

http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an101f.pdf

oto kilka dodatkowych informacji na temat kilku opcji, które Russell wyjaśnił już bardzo szczegółowo.

Na pewno warto zwrócić uwagę na stronę (9) dołączonego przeze mnie artykułu, ponieważ krzywe charakterystyczne koralików ferrytowych są kolejnym doskonałym aspektem tłumienia wysokich częstotliwości, ale bardzo rzadko są stosowane.

Znowu nie ma magicznej kuli, a ferryt ma mniejsze okno przydatnego zastosowania niż wspólny obwód LC lub RC, ponieważ jego działanie nie jest tak drastyczne, ale dużym problemem jest impedancja bez wspólnych skutków ubocznych związanych z pozostałymi dwoma i zastosowane we właściwym miejscu, ferryt może mieć wyjątkowy wpływ na stabilność.

Jak wcześniej zapytał Peter, w odniesieniu do słyszalnego szumu, jest prawdą, że filtrowanie w słyszalnym paśmie częstotliwości, powiedzmy 20hz-20khz; może być szybkim sposobem uczynienia zasilacza bardzo użytecznym. Cały czas widzimy to w filtrach RC we wzmacniaczach gitarowych. Z mojego doświadczenia, szczególnie w przypadku wzmacniaczy instrumentów audio, staje się to bardziej prawdziwe, gdy inżynier >> end, w rzeczywistości jest tradycyjnym transformatorem wyjściowym, który ma częstotliwość graniczną ogólnie między 20kHz-10kHz, który następnie łączy się z tradycyjnym głośnikiem z metalową ramą, i tak jak w przypadku gitary, głośniki te są zwykle tłumione, aby mieć odcięcie około 8 kHz.

Zaczynamy więc unosić brew nawet przy hałasie 100 kHz, co nie jest warte wysiłku.

Ale w praktyce jest to inna historia, ponieważ, jak wiemy, podstawowa częstotliwość zainteresowania nikogo nie sprzyja i naturalnie tworzy harmoniczne samego siebie, rozciągając się aż do słyszalnego zakresu. Jeśli częstotliwością podstawową jest z natury hałas, staje się to nieuchwytnym środkiem kontrolnym, ponieważ tak często czasy obejmują więcej niż jedną częstotliwość podstawową, a użycie zarówno filtrów RC, jak i LC może mieć efekt odkładania poprzez zmianę „tonu” szumu bardziej niż traktując to. W ten sposób możesz zobaczyć, jak łatwo te efekty mogą stworzyć bieg na papierze.

Dlatego, aby sobie z tym poradzić, znalezienie odpowiedniego boiska może czasem być równie łatwe, znając wybrane przez nas cechy Ic lub dowolne nieodłączne cechy wybranego przez nas zasilacza. Po tym punkcie, upewniając się, że podchodzisz do hałasu z równymi względami, zarówno w zakresie częstotliwości słyszalnej, jak i wysokich częstotliwości, można uzyskać głębokie wyniki.