Стабилизатор напряжения на полевике и ИТ

Для тех, кто не только слушает, но и делает аппаратуру для прослушивания музыки

Стабилизатор напряжения на полевике и ИТ

Непрочитанное сообщение AndrejE » 01 мар 2016, 18:30

Хочу попробовать такой стабилизатор напряжения.

Описание принципа работы Показати текст
Схема представляет собой разновидность умножителя емкости с возможностью регулировки выходного напряжения резистором R1. Прекрасные звуковые свойства схемы обусловлены отсутствием общей цепи обратной связи (имеется только местная обратная связь, характерная для используемой схемы истокового повторителя). Регулирующим элементом является полевой транзистор Q2, который отслеживает на своем истоке (выходе стабилизатора) изменение напряжения на затворе. Обеспечив на затворе Q2 не зависящее от внешних условий напряжение, мы тем самым стабилизируем и выходное напряжение. Для этих целей используется генератор тока Q1, стабилизирующий ток для резистора R1, на котором и выделяется подающееся на затвор Q2 стабилизированное напряжение. Величину R1 придется подбирать под конкретный экземпляр Q1. Для улучшения фильтрации всевозможных помех используется конденсатор С1, который должен быть пленочным, желательно высокого качества и
максимальной возможной емкости. Параметр крутизны полевого транзистора Q2 является основополагающим при выборе его типа и возможной замене. В схеме на его затворе указана ориентировочная величина напряжения в рабочем режиме. Минимальное напряжение на источнике тока Q1 1N5297 также должно быть не менее 1,5В, что ограничивает минимальное значение входного напряжения стабилизатора величиной 10В при любых изменениях в питающей сети. Значительно лучшими параметрами, в качестве источника тока Q1, обладает LM334, падение напряжения на котором должно быть не менее 1В. Данный стабилизатор обладает низкоомным выходом с пассивным характером поведения в условиях динамической нагрузки и, повторим, прекрасными звуковыми качествами, что позволяет рекомендовать его для использования как в самостоятельно изготавливаемых конструкциях, так и для замены штатных стабилизаторов серии 78ХХ и им подобных в готовых покупных устройствах. Единственным серьезным недостатком описанной конструкции можно считать относительно плохую температурную стабильность, определяемую в первую очередь температурной стабильностью
генератора тока на Q1, который всегда можно заменить более совершенной схемой по Вашему усмотрению (при использовании LM334 этот показатель приобретает уже прекрасные параметры).

Возник такой вопрос.
Насколько я понимаю, одно и то же напряжение на затворе транзистора можно получить разными комбинациями стабилитрона (хотя я буду использовать LM334) и резистора, т.е. от того, какой мы выберем ток стабилитрона и будет зависеть номинал резистора. А вот каким выбрать ток? От чего это завист и на что повлияет?
В даташите на LM334 вычитал, что "internal heating can have a significant effect on current regulation for Iset greater than 100μA, поэтому напрашивается решение не превышать 100мкА, например взять 90, или даже 50 мкА. Но это будет оптимальным током только для работы самой LM334, а может быть для эффективной работы в целом стабаилизатора напряжения это не лучший режим? Тем более, какая-то слишком маленькая (чисто умозрительно) цифра получается... В примере схемы на рисунке показан стабилитрон на 1мА. Но не известно, на какую нагрузку расчитан этот пример (и имеет ли это значение)? Мне трудно оценить все нюансы, помогите разобраться.
Последний раз редактировалось AndrejE 14 авг 2017, 12:06, всего редактировалось 3 раз(а).
Слава Україні!
Аватара пользователя
AndrejE
участник
 
Цитата
Откуда: Васильків

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и стабилитроне

Непрочитанное сообщение Eugene » 01 мар 2016, 22:03

На рисунке показан не стабилитрон, а двухвыводной источник тока. В принципе, величину тока можно выбирать произвольно и в достаточно больших пределах (есть разные другие соображения по его выбору), десятки микроампер – десятки миллиампер. Я бы рекомендовал единицы миллиампер (или по минимальному допустимому току источника тока). Вместо двухвыводного источника тока можно использовать любой другой известный тип источников тока, в том числе и трехвыводные стабилизаторы в таком режиме. В соответствии с выбранным током потом выбирают номинал резистора – I*R+Ugs=Uout.

Ну, а насчет непревзойденных звуковых качеств, и вредности цепей ОС в стабилизаторах – некоторое преувеличение.

С уважением.
Аватара пользователя
Eugene
слушатель
 
Цитата
Откуда: Odessa

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и стабилитроне

Непрочитанное сообщение AndrejE » 02 мар 2016, 10:52

Eugene писал(а):На рисунке показан не стабилитрон, а двухвыводной источник тока.

Офф:
Та ото ж разбираюсь, как свинья в апельсине... :) Спасибо, исправил.

Eugene писал(а):величину тока можно выбирать произвольно и в достаточно больших пределах (есть разные другие соображения по его выбору)


Так вот я и хотел узнать про эти самые соображения. В конечном итоге. что нам надо от стабилизатора? Низкое выходное сопротивление, низкий собственный шум, скорость реакции на изменения тока в нагрузке, точность стабилизации. Возможно, я что-то ещё упускаю... Так вот, будет ли величина тока Q1 влиять на эти параметры?
Ну, а в качестве Q1 я как раз собираюсь использовать трёхвыводной стабилизатор тока LM334. У него нижний предел регулирования 1мкА. Полная схема будет такая.

С такими номиналами LM334 стабилизирует 90мкА. Выходное напряжение схемы 5В.
Последний раз редактировалось AndrejE 14 авг 2017, 12:24, всего редактировалось 1 раз.
Слава Україні!
Аватара пользователя
AndrejE
участник
 
Цитата
Откуда: Васильків

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и стабилитроне

Непрочитанное сообщение ms142 » 02 мар 2016, 11:12

AndrejE писал(а):В конечном итоге. что нам надо от стабилизатора? Низкое выходное сопротивление, низкий собственный шум, скорость реакции на изменения тока в нагрузке, точность стабилизации. Возможно, я что-то ещё упускаю...
Крайне важна зависимость этого самого сопротивления от частоты.
ms142
слушатель
 
Цитата
Возраст: 49
Откуда: г.Киев

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и ИТ

Непрочитанное сообщение AndrejE » 21 мар 2016, 18:23

Попытался ещё раз вчитаться в даташит на LM334. Обратил внимание на такой график:

Насколько этот параметр важен для данной схемы, и на какую скорость нужно ориентирваться? А то мне эти вольты в микросекунды ни о чём не говорят - много это или мало?
Слава Україні!
Аватара пользователя
AndrejE
участник
 
Цитата
Откуда: Васильків

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и ИТ

Непрочитанное сообщение shalayev » 05 июл 2016, 12:03

AndrejE писал(а):А вот каким выбрать ток? От чего это завист и на что повлияет?


Добрый день. Позвольте мне высказать свои соображения по поводу этой схемы.

Здесь резистор совместно с входной (затворной) емкостью транзистора образуют RC-фильтр. То есть, попросту говоря, резистор определяет граничную частоту, выше которой никакой стабилизации не будет.
На приведенной схеме резистор 8.2 кОм. Транзистор IRFZ46N имеет входную емкость 1696 pF (из даташита). В итоге - 11 кГц.
Много это или мало - зависит от потребителя. Если потребитель - пара светодиодов в индикации, то хватит за глаза. Если это аналоговый каскад - явно маловато. Если цифровая схема - ваще никак.

То есть, сначала надо определиться с необходимой рабочей полосой частот устройства. Потом посчитать резистор. И только потом выбирать способ подать на резистор необходимый ток.
shalayev
новичок
 
Цитата
Откуда: Киев

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и ИТ

Непрочитанное сообщение AndrejE » 05 июл 2016, 20:22

shalayev писал(а):На приведенной схеме резистор 8.2 кОм. Транзистор IRFZ46N имеет входную емкость 1696 pF (из даташита). В итоге - 11 кГц.

Научите считать. :blush:
Схема на первом рисунке абстрактная, а вот от той, которая на втором, я хочу подать аналоговое питание на АЦП. От такой же схемы на 3,3В - DSP и кварцевый генератор. Т.е. вопрос актуален.
Слава Україні!
Аватара пользователя
AndrejE
участник
 
Цитата
Откуда: Васильків

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и ИТ

Непрочитанное сообщение Djem » 05 июл 2016, 21:00

AndrejE писал(а):Научите считать. :blush:
Схема на первом рисунке абстрактная, а вот от той, которая на втором, я хочу подать аналоговое питание на АЦП. От такой же схемы на 3,3В - DSP и кварцевый генератор. Т.е. вопрос актуален.

Советую обратить внимание на назаровские стабы, особенно применительно к аналоговому питанию АЦП. Для питания генераторов я бы поставил приличный маломощный интегральный стаб, типа LP5907, LP5900, ADP150.
не вступаю в суперечки з альтернативно обдарованими
Аватара пользователя
Djem
участник
 
Цитата
Возраст: 56
Откуда: Харьков

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и ИТ

Непрочитанное сообщение AndrejE » 05 июл 2016, 21:07

Djem писал(а):Советую обратить внимание на назаровские стабы, особенно применительно к аналоговому питанию АЦП. Для питания генераторов я бы поставил приличный маломощный интегральный стаб, типа LP5907, LP5900, ADP150.


Спасибо! Возьму на заметку. Тем не менее, хотелось бы разобраться с сабжем.
Слава Україні!
Аватара пользователя
AndrejE
участник
 
Цитата
Откуда: Васильків

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и ИТ

Непрочитанное сообщение shalayev » 07 июл 2016, 00:35

AndrejE писал(а):Научите считать.


Как любая RC-цепочка. f=1/(2*pi*R*C), сопротивление в Омах, емкость в Фарадах, частота получится в Герцах.
shalayev
новичок
 
Цитата
Откуда: Киев

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и ИТ

Непрочитанное сообщение AndrejE » 07 июл 2016, 10:40

shalayev писал(а):f=1/(2*pi*R*C)

..., где
pi - 3,14?
R - сопротивление резистора R7?
С - ёмкость конденсатора С3?
А куда подставлять упомянутую Вами входную ёмкость IRFZ46N?
Изображение
Слава Україні!
Аватара пользователя
AndrejE
участник
 
Цитата
Откуда: Васильків

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и ИТ

Непрочитанное сообщение Eugene » 07 июл 2016, 10:59

shalayev писал(а): Позвольте мне высказать свои соображения по поводу этой схемы.

Ваши соображения неверны по двум пунктам:

1. Входная емкость транзистора приводится для схемы включения общий исток и нулевом напряжении на затворе. Фактически, это емкость, которую надо перезарядить в ключевом режиме. В линейном режиме (когда напряжение затвор-исток выше порогового), она будет заметно меньше. Транзистор вообще включен как истоковый повторитель, собственная входная емкость определяется классически для линейного режима и обычно находится для мощных MOSFET транзисторов в пределах 50 – 150 pF.
2. В динамике, так как резистор R7 зашунтирован емкостью С3, эквивалентное сопротивление генератора в цепи затвора и определится эквивалентным сопротивлением этой емкости. В первом приближении его можно считать близким к нулю.

С уважением.

P.S. Еще хочу заметить, что влияние уровня широкополосного шума на выходе ЛИНЕЙНОГО источника питания – тоже сильно преувеличено.
Последний раз редактировалось Eugene 07 июл 2016, 15:51, всего редактировалось 1 раз.
Аватара пользователя
Eugene
слушатель
 
Цитата
Откуда: Odessa

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и ИТ

Непрочитанное сообщение shalayev » 07 июл 2016, 14:01

Eugene писал(а):Ваши соображения неверны по двум пунктам:

1. Входная емкость транзистора приводится для схемы включения общий исток и нулевом напряжении на затворе. Фактически, это емкость, которую надо перезарядить в ключевом режиме. В линейном режиме (когда напряжение затвор-исток выше порогового), она будет заметно меньше. Транзистор вообще включен как истоковый повторитель, собственная входная емкость определяется классически для линейного режима и обычно находится для мощных MOSFET транзисторов в пределах 50 – 150 pF.
2. В динамике, так как резистор R7 зашунтирован емкостью С3, эквивалентное сопротивление генератора в цепи затвора и определится эквивалентным сопротивлением этой емкости. В первом приближении его можно считать близким к нулю.


Ваши соображения на счет режима включения транзистора не вызывают сомнения. Конечно, это истоковый повторитель. И у него всё не так, как у схемы с общим эмиттером.
Только вот, руководствуясь этими соображениями очень легко получить неожиданные эффекты. А всего-то - не надо пренебрегать входной емкостью. Посмотрите, как ведет себя напряжение на затворе в этой схеме при переменной нагрузке.

Безусловно, шунтирующий конденсатор всё меняет, и влияние затворной емкости падает. Но мелочей не бывает.
shalayev
новичок
 
Цитата
Откуда: Киев

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и ИТ

Непрочитанное сообщение orthodox » 15 июл 2016, 00:11

AndrejE писал(а):..., где
pi - 3,14?
R - сопротивление резистора R7?
С - ёмкость конденсатора С3?
А куда подставлять упомянутую Вами входную ёмкость IRFZ46N?
Изображение

Не стоит употреблять полевики такого типа без резистора в затворе (в разрыве провода, ведущего непосредственно к затвору).
Номинал 10—47 Ом, в этих пределах. Размещать поближе к выводу самого затвора. Вообще лучше, чтобы это вошло в привычку.
Жизнь — замечательное приключение.
Аватара пользователя
orthodox
ветеран
 
Цитата
Возраст: 57

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и ИТ

Непрочитанное сообщение AndrejE » 16 июл 2016, 00:19

orthodox писал(а):Не стоит употреблять полевики такого типа без резистора в затворе (в разрыве провода, ведущего непосредственно к затвору).
Номинал 10—47 Ом, в этих пределах.


Спасибо! А почему?
Слава Україні!
Аватара пользователя
AndrejE
участник
 
Цитата
Откуда: Васильків

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и ИТ

Непрочитанное сообщение Eugene » 16 июл 2016, 11:07

Мощные MOSFET транзисторы в линейных режимах склонны к самовозбуждению. Резистор в цепи затвора позволяет сорвать паразитную генерацию (образуется фильтр с собственными емкостями транзистора). Я бы рекомендовал использовать резистор порядка 100-200 Ом, и припаивать его непосредственно к выводу затвора транзистора.

С уважением.
Аватара пользователя
Eugene
слушатель
 
Цитата
Откуда: Odessa

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и ИТ

Непрочитанное сообщение AndrejE » 16 июл 2016, 11:18

Eugene писал(а):Мощные MOSFET транзисторы в линейных режимах склонны к самовозбуждению. Резистор в цепи затвора позволяет сорвать паразитную генерацию (образуется фильтр с собственными емкостями транзистора). Я бы рекомендовал использовать резистор порядка 100-200 Ом, и припаивать его непосредственно к выводу затвора транзистора.


А если монтаж организовать так, что к затвору непосредственно припаяется R7 (ну, и вывод R6 в ту же точку) - это не поможет? Или это не одно и то же и отдельный резистор на затвор всё-равно нужен?
Слава Україні!
Аватара пользователя
AndrejE
участник
 
Цитата
Откуда: Васильків

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и ИТ

Непрочитанное сообщение Eugene » 16 июл 2016, 11:57

Нет, нужен именно последовательный резистор в цепи затвора, и как можно ближе к выводу транзистора.

С уважением.
Аватара пользователя
Eugene
слушатель
 
Цитата
Откуда: Odessa

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и ИТ

Непрочитанное сообщение AndrejE » 14 авг 2017, 13:06

Для таких стабилизаторов, как например LM317 и TL431 существует предельный минимальный ток нагрузки. А что будет с обсуждаемым стабилизатором (LM334+полевик), если отключить нагрузку? Ничего не сгорит?
Последний раз редактировалось AndrejE 14 авг 2017, 16:04, всего редактировалось 1 раз.
Слава Україні!
Аватара пользователя
AndrejE
участник
 
Цитата
Откуда: Васильків

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и ИТ

Непрочитанное сообщение ms142 » 14 авг 2017, 15:55

AndrejE писал(а):Для таких стабилизаторов, как например LM317 и TL431 существует предельный минимальный ток нагрузки. А что будет с этим стабилизатором, если отключить нагрузку? Ничего не сгорит?

Так это два принципиально разных стабилизатора.
Если все правильно расчитано (речь в первую очередь о ТЛ431, в ЛМ317 сложно что-то поломать :) ), то ничего не сгорит.
ms142
слушатель
 
Цитата
Возраст: 49
Откуда: г.Киев

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и ИТ

Непрочитанное сообщение AndrejE » 14 авг 2017, 16:03

ms142 писал(а):Так это два принципиально разных стабилизатора.
Если все правильно расчитано (речь в первую очередь о ТЛ431, в ЛМ317 сложно что-то поломать :) ), то ничего не сгорит.


Я неудачо сформулировал (сейчас исправлю, хотя вроде и так яcно, что тема не про LM317 и не про TL431). Под "этим" я подразумевал сабжевый стабилизатор. О нём вопрос. LM317 и TL431 упомянул только для примера.
Последний раз редактировалось AndrejE 14 авг 2017, 19:51, всего редактировалось 3 раз(а).
Слава Україні!
Аватара пользователя
AndrejE
участник
 
Цитата
Откуда: Васильків

Re: Стабилизатор напряжения на полевике и ИТ

Непрочитанное сообщение Eugene » 14 авг 2017, 16:04

Вы взяли два устройства работающих существенно по-разному. Применительно к ним обоим – Ваш вопрос становится не корректным. У TL431 есть минимальный режимный ток, а у некоторых типов интегральных последовательных стабилизаторов нормируется минимальный ток нагрузки. Так что – читайте datasheet.

С уважением.
Аватара пользователя
Eugene
слушатель
 
Цитата
Откуда: Odessa


Вернуться в Своими руками

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: Karmadon и гости: 8