Ausgangsspannung des Einheitsverstärkungspuffers variiert mit dem Strom?

Ich arbeite an einem VLC + IR-Sender, der mit Batterien betrieben wird. Ich entschied mich für einen LM317, damit die Entladung der Batterie den Strom durch die LEDs nicht wirklich beeinflusst. (Haftungsausschluss: Ich habe noch nie in meinem Leben mit diesem IC gearbeitet.) Ich benutze TINA für Simulationen und habe irgendwo im Internet ein Spice-Modell des 317 gefunden.* Seine Ausgangsspannung fiel beim Anschließen der LEDs ab, also habe ich a angeschlossen Unity-Gain-Puffer-Operationsverstärker zwischen den beiden.

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Der Sender hat zwei "Ausgänge": eine weiße und eine IR-LED. Sie können zusammen oder einzeln arbeiten. VG1 und VG2 sind Rechteckwellen mit einer Frequenz von 1 MHz. Wenn ich SW-SPST2 oder SW-SPST3 ausschalte, funktioniert der andere ordnungsgemäß. Wenn ich jedoch versuche, sie gleichzeitig zu bedienen, verhält sich einer von ihnen nicht mehr normal. Ich habe die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers (VM3) überprüft und sie ändert sich ungefähr zwischen 2 und 5 Volt. Ich verstehe nicht warum, da der Operationsverstärker eine sehr niedrige Ausgangsimpedanz hat und daher die Ausgangsspannung nicht durch die Last beeinflusst werden sollte.

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Also meine Frage: Erstens, was ist die Ursache? Einfach ein Simulationsfehler? Zweitens bin ich nicht wirklich davon überzeugt, dass das LM317-Modell korrekt ist. Gehe ich also richtig davon aus, dass seine Ausgangsspannung mit einer Last abfällt?

Bearbeiten: Ja, ich habe einen Fehler gemacht, indem ich einen 2k-Widerstand an den LM317 angeschlossen habe. Ich wollte nur stabile ~4 Volt erzeugen. Jetzt habe ich es durch 540 Ohm ersetzt, den Nennwert, für den der Ausgang etwa 4,06 V beträgt. Die Probleme sind immer noch da, egal ob ich den Operationsverstärker verwende oder nicht. Wenn ich es nicht benutze, fällt die Spannung ab, nachdem ich die Last angeschlossen habe. Wenn ich es verwende, kann ich immer noch nicht beide LEDs gleichzeitig verwenden.

„Ich habe mich für einen LM317 entschieden, damit die Entladung des Akkus den Strom durch die LEDs nicht wirklich beeinflusst.“ Außer es ist nicht in einer CCS-Konfiguration.
Was bedeutet das?
Der LM317 kann im Konstantstrommodus verwendet werden, indem ein Widerstand zwischen OUT und ADJ gesetzt wird, ohne weitere Verbindungen zu ADJ. Einzelheiten finden Sie im Datenblatt. Aber der Operationsverstärker stört dies, da er selbst als Quelle fungiert.
Nun, ich möchte nicht wirklich einen konstanten Ausgangsstrom, ich möchte nur die Auswirkung einer sich entladenden Batterie auf die Helligkeit des Lichts negieren.
Deshalb willst du Konstantstrom. Sobald die Spannung ein Minimum erreicht, hat sie keinen Einfluss auf die LED-Helligkeit.
Sorry, aber ich verstehe deinen Punkt nicht wirklich. Der Strom der LED wird mit einer Rechteckwelle moduliert, ein konstanter Strom wäre nicht in der Lage, Informationen zu transportieren.
Der Eingang zum LM317 ist 6V? Der LM317 hat 2k Anpassung an GND? Die Ausgabe ist ungefähr 1,25 * R1 / R2 und das wird größer sein als die Eingabe! Werde den Operationsverstärker los (Was macht er?)
Ja, das ist seltsam, wie gesagt, das Modell könnte etwas abweichen, weil es nicht mit dem übereinstimmt, was Online-LM317-Rechner sagten. Der Operationsverstärker sollte die Spannung puffern, damit sie bei Last nicht abfällt. Das mag dumm sein, aber alles ist in meiner Frage detailliert. Ich habe noch nie mit einem LM317 gearbeitet.

Antworten (2)

Die Widerstände R1 und R2 setzen die Ausgangsspannung des LM317 auf 11,7 Volt. Allerdings beträgt die Eingangsspannung nur 6 Volt, sodass der LM317 niemals auch nur annähernd regeln kann.

Der LM317 und andere Linearregler mit drei Anschlüssen können die Eingangsspannung nur reduzieren, nicht erhöhen. Außerdem benötigen sie einen gewissen Headroom, um korrekt zu funktionieren. Ich erinnere mich (ohne auf ein Datenblatt zu schauen), dass der LM317 erfordert, dass die Eingangsspannung mindestens 2 Volt über der Ausgangsspannung liegt, um zu regulieren.

Sobald Sie den LM317 in die Regulierung gebracht haben, werden Sie feststellen, dass er eine viel größere Stromkapazität hat als der Operationsverstärker.
Irgendwie bekomme ich trotzdem 4V am Ausgang (DC Analyse). Das Modell muss einen Fehler haben, ich werde ihn los. Könnten Sie bitte auch die eher theoretischen Fragen beantworten?
@hryghr: Das Modell ist in Ordnung, das bedeutet "Headroom". Das Problem ist Ihr Schaltungsdesign.
Ich habe alles außer der Batterie, dem LM317 und R1, R2, C1, C2 abgeklemmt. Trotzdem beträgt der Ausgang 4,07 V.
@hryghr: ... Das ist etwa 2 V niedriger als die Eingangsspannung, genau das, was Sie für diesen Chip erwarten würden.
Okay, ich bin offiziell ein Idiot. Verzeihung.

Es scheint, dass Sie erwarten, dass der LM317 eine Ausgangsspannung erzeugt, die größer als die Eingangsspannung ist. In diesem Fall ist ein Umdenken erforderlich - es handelt sich lediglich um einen einfachen Spannungsregler, der die Ausgangsspannung nicht über die Eingangsspannung anheben kann.

Wenn Sie 11 Volt (oder so ungefähr) von einer 6-Volt-Versorgung wollen, verwenden Sie einen Aufwärtsregler wie diesen: -

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Dies benötigt eine Eingangsspannung von etwa 5 V und erzeugt 12 Volt, könnte aber durch Ändern von R3 auf 11 Volt eingestellt werden. Hier ist das Datenblatt und das zeigt Ihnen, dass die Eingangsspannung 6 Volt umfassen kann.

Nun, leider führt Sie der Fehler, den ich ganz am Anfang gemacht habe (und meine Unklarheit über die gewünschte Spannung), in die Irre. Ich habe meine Frage bearbeitet, bitte werfen Sie einen Blick darauf, wenn Sie etwas Zeit haben.
@hryghr Sie können den obigen Chip als Buck-Boost-Regler verwenden, um einen 4-Volt-Ausgang zu erzeugen, selbst wenn die Eingangsspannung auf 2,5 Volt abfällt. Der LM317 benötigt mindestens einen Stromversorgungseingang, der 2,5 Volt über dem Ausgang liegt, um bei einer Ansteuerung von 1,5 Ampere korrekt zu funktionieren. Dies sinkt bei niedrigen Stromlasten auf unter 2 Volt, und ich vermute auch, dass Ihre Batteriespannung unter Last abfällt und das Problem spiralförmig wird. Entscheiden Sie sich für einen Buck-Boost-Regler, wenn Sie das Beste aus Ihrer variierenden Eingangsspannung herausholen möchten.
Ich danke Ihnen für Ihre Hilfe! Ich bin jedoch immer noch daran interessiert, was zu tun ist, wenn ich beispielsweise nur einen LM317 hatte und verhindern wollte, dass seine Ausgangsspannung durch eine Last abfällt.
Wie viel nehmen beide LEDs Strom?
Jeweils etwa 20 mA (50 % Einschaltdauer, Rechteckwelle, 20 mA Spitze). Die Funktion AM2 ist das, was ich für beide erreichen möchte.
Ich denke darüber nach, wie hoch der Vorwärtsspannungsabfall an jeder LED bei 20 mA ist und möglicherweise den LM317-Ausgang auf 3,7 Volt herunterdrückt oder möglicherweise einen geeigneten LowDropOut-Regler verwendet.
Es wären etwa 3,5 und 1,5 Volt für Weiß bzw. IR. Daher wollte ich nicht wirklich nach unten gehen, denn diese 3,5 ist nur ein typischer Wert, aber er kann laut Datenblatt bis zu 4 V betragen (Angaben für 20 mA).
Verwenden Sie dann einen LDO-Regler - etwas, das weniger Headroom zwischen Eingang und Ausgang benötigt.
Wird es nicht von einem Lastabfall wie diesem betroffen sein?
Vorausgesetzt, die Eingangsspannung bleibt um mehr als die "Dropout"-Spannung über der Ausgangsspannung, dann nein.
Ich werde dann nach einem LDO-Regler suchen, danke für deine Hilfe!
Ausgangsspannung des Einheitsverstärkungspuffers variiert mit dem Strom?
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