Dlaczego liniowe regulatory napięcia mają minimalne napięcie wyjściowe> 0 V.

Próbuję wybrać liniowy regulator napięcia dla mojego projektu (zasilacz laboratoryjny).

Jestem zdumiony, że tylko nieliczne regulatory twierdzą, że mają regulowaną moc wyjściową na 0 V. Wydaje się, że wynika to z faktu, że generalnie używają pewnego rodzaju napięcia odniesienia połączonego szeregowo z pinem ADJ . Uproszczone schematy, znajdujące się w wielu arkuszach danych, znajdują się na poniższym schemacie.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Teraz pytanie…
Jaki jest powód posiadania tego napięcia odniesienia? (1,25 V na schemacie powyżej)

1. Czy ma to coś wspólnego ze stabilnością pętli sterowania / sprzężenia zwrotnego? W JAKI SPOSÓB?
2. Czy to prawidłowy sposób na obejście problemu minimalnego napięcia wyjściowego? Czy napotkam niestabilność / inny problem?
3. Jeśli nie # 2, jaki jest koszerny sposób tworzenia (wysokoprądowego) laboratorium. zasilacz regulowany do zera woltów? Czy muszę umieścić obciążenie między dwoma regulatorami?

PS: To jest moje pierwsze pytanie na tym forum, proszę nie od razu mnie ukamienować:] DUŻO szukałem / google, ale nie jestem pewien, czego dokładnie szukam ... wielkie dzięki za pomocną odpowiedź.

PPS: Wiem, że niektóre regulatory, takie jak LT3080, używają źródła prądu zamiast napięcia odniesienia, ale ten układ scalony jest prawdopodobnie regulowany do 0 V tylko dla bardzo małych obciążeń.

Dwa powody.

1,25 V jest wygodny napięcie do napięcia reference- Nazywa się odniesienie pasmo wzbronione i ma (względnie) współczynnik niskiej temperaturze, w temperaturze pokojowej. Możesz tworzyć inne rodzaje referencji i możesz wytwarzać różne napięcia z referencji 1,25 V ze wzmacniaczem lub tłumikiem, ale 1,25 V jest całkiem niezła. Państwo potrzebują napięcia (lub prądu odniesienia, który pochodzi od napięcia odniesienia zazwyczaj) wewnątrz lub nie można regulować do znanego napięcia.

Po drugie, 1,25 V to napięcie zarówno wystarczająco niskie, że niewielu (do niedawna) faktycznie potrzebuje tak niskiego zasilania (naprawdę nikt nie dba o wyposażenie laboratoryjne), i wystarczająco wysokie, aby napięcie przesunięcia wewnętrznego wzmacniacza operacyjnego nie wpłynęło na duża dokładność. Pozwala również na wewnętrzny obwód, który nie musi pracować do 0 V.

Stworzenie prostego regulowanego regulatora napięcia działającego do 0 V nie byłoby w żaden sposób szczególnie trudne, ale zwiększyłoby koszty i szpilki, a to nie jest starter dla części żelkowej.

Dodam jeszcze kilka uwag do doskonałej odpowiedzi Spehro Pefhany.

Producenci regulatorów napięcia osiągają zysk ze sprzedaży części, a nowoczesny przemysł elektroniczny osiąga zyski głównie z masowo produkowanych towarów, a nie z hiperspecjalizowanych produktów niszowych.

Regulatory napięcia odniosły ogromny sukces, ponieważ spełniają powszechne zapotrzebowanie w elektronice: zapewniają stabilne zasilanie napięciem do obwodów, które zasilają. Większość urządzeń elektronicznych używa mniej lub bardziej znormalizowanych wartości napięcia zasilania: 1,8 V, 2,5 V, 3,3 V i 5 V dla obwodów cyfrowych; 12 V lub 15 V dla stopni analogowych o większej mocy; 28 V na przykład dla wzmacniaczy mocy.

Dlatego producent ma przewagę w wytwarzaniu stałych stabilizatorów napięcia. Oczywiście posiadanie regulowanego regulatora ma również swoje zalety: możesz mieć niestandardową szynę zasilającą, możesz chcieć zapewnić sposób na zmniejszenie napięcia zasilającego, możesz dynamicznie zmieniać napięcie, aby dopasować się do złożonych zapotrzebowań na moc obwody itp.

Faktem jest, że „przypadek użycia zasilacza laboratoryjnego” jest prawie bez znaczenia dla producentów układów: porównaj, ile laboratoryjnych zasilaczy jest sprzedawanych każdego roku, z iloma wbudowanymi regulatorami mocy zbudowanymi w tym samym okresie!

Co więcej, każde napięcie poniżej ~ 1,5 V ma niewielkie zastosowanie jako napięcie szyny zasilającej w obecnej elektronice (może za 10 lat zobaczymy nową udaną rodzinę układów logicznych o napięciu 0,5 V, ale do tego czasu nie!), Więc nie ma zachęty aby stworzyć regulowane układy regulatora, które regulują do 0 V (jeśli jest to część projektu, dobrze, ale nie jest to nigdzie główny cel projektowania układów).

Co więcej, zasilanie laboratoryjne prawie nigdy nie jest zrobione z jednego regulatora: potrzebujesz znacznie bardziej wyrafinowanych obwodów (chyba, że ​​jest to zabawka hobbysty), aby zmniejszyć hałas, zapewnić dobrą reakcję przejściową, uniknąć przekroczenia mocy wyjściowej, ograniczenia napięcia i prądu itp. , tj. wszystkie te cechy, które sprawiają, że warto zasilać laboratorium. Dlatego nie będzie „zapasów na chipie”, ponieważ każdy producent materiałów laboratoryjnych zoptymalizuje swoje projekty na różne sposoby, a „catch-all” chip nie będzie przydatny, a przynajmniej nie będzie potrzebny być masowo produkowany.

Nie mam nic do dodania do pytania zadanego w tytule, ale mam możliwe rozwiązanie dla twoich drugich / trzecich punktów, jak pokonać barierę 1,25 V. Jak zapewne się zorientowałeś, napięcie wyjściowe LM317 jest o 1,25 V większe niż Vadj, dlatego potrzebujesz ujemnego źródła zasilania, aby Voutobniżyć napięcie do zera. Dawno temu zbudowałem podwójny zasilacz 5A i osiągałem bardzo dobre wyniki, dopóki ktoś go nie upuścił podczas przeprowadzki. Nigdy nie próbowałem go odbudowywać, ale był on oparty na obwodzie poniżej. Pominąłem elementy transformatora / prostowania / wygładzania, ponieważ w tym przypadku nie są one niczym specjalnym. Wygładzone, nieuregulowane dostawy prądu stałego idą do +VDCi -VDC.

Wykorzystuje jeszcze kilka twoich ciężko zarobionych monet, używając wzmacniaczy operacyjnych, aby zapewnić stabilność Vadj, co z kolei wymaga pewnego rodzaju regulatora, aby zapewnić zasilanie +/- 12V dla TL074. Każdy regulator zrobi w tym przypadku, stały lub regulowany, w odpowiednim zakresie.

Jak to robi to, co robi:

Bardzo prosto. U1:Abuforuje napięcie dzielone przez rezystor zmienny R_ADJ. U1:Codwraca to w ten sposób U1:Di U1:Bkończy na jednakowych, ale przeciwnych napięciach na nieodwracających wejściach. Di Bsą niezbędne do zapewnienia stabilnej impedancji dla R2+/-(zakreślone na czerwono).

[Jeśli chcesz mieć osobne napięcia + ve i -ve, podłącz U1:B+do własnego dzielnika napięcia i pozostaw U1:Aouttylko R9.]

Dwa R2rezystory łączą się w pary z odpowiednimi R1rezystorami i są zgodne ze standardowym Voutrównaniem podanym na kartach danych dla tego regulatora i jego kuzynów, z tym wyjątkiem, że następnie odejmij napięcie V_BIAS+(lub dodaj napięcie o V_BIAS-), aby uzyskać rzeczywistą wartość Vout. To do Ciebie należy wybrać wartości R2+i R2-- a także R6, R7i R_ADJ- aby dać Ci dopuszczalne wahania napięcia. Zauważ, że R2wartości nie będą zgodne ze względu na prąd Iadj, który różni się nieznacznie między poszczególnymi układami scalonymi, ale na pewno od LM317 do LM337. W przeważającej części związek między VadjiIadj jest liniowy (z doświadczenia), ale rzeczy nieco się zmieniają, gdy zaczniesz pobierać znaczny prąd do obciążenia - stąd:

Regulacja wysokiego prądu :

Q1/2i R3-5(zakreślone na niebiesko) wykonują pracę osła, jeśli chodzi o prąd. Jednak zależy to od starannego wyboru wartości rezystorów. Uwaga: „2R” i „R” nie oznaczają odpowiednio „2 Ohm” i „1 Ohm”; odnoszą się one do tego, że jeden jest podwójny w stosunku do drugiego. Temat ten jest omawiany w kilku wersjach zestawień danych dla tych organów regulacyjnych oraz w Internecie, więc nie będę go tutaj powtarzał. Ostatecznie celem jest odwrócenie jak największej ilości prądu od regulatora i przepchnięcie go przez tyle tranzystorów, ile potrzebujesz, ale będziesz musiał określić najlepsze wartości dla własnych potrzeb.

Nie próbuj pobierać zbyt dużego prądu przy niższych napięciach - oznacza to znacznie wyższe rozpraszanie mocy z układów scalonych i znacznie wyższe temperatury. Jeśli +VDCwynosi 18 +V_outV, +Ioutwynosi 3,3 V i wynosi 3 A, będziesz mieć 44 W + zamieniane w ciepło. Uważam, że spycha skromnie radiatorową parę TIP147 do punktu krytycznego.