Gibt es eine gute Topologie zum Aufteilen einer Gleichstromversorgung von einigen LM2576 und LM2577?

Ich werde hier nicht versuchen, eine vollständige Antwort zu geben. Ein komplettes Design wäre als Antwort verrückt. (Nicht, dass ich nicht verrückt wäre. Weil ich es bin. Aber weil ich einfach nicht so verrückt bin.)

Ich würde mit einem grundlegenden Verhaltensmodell wie dem folgenden beginnen:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Hier sieht man, dass der Schienensplitter allem vorangeht. Sie können einen IC bekommen, um dies bereitzustellen, aber er wird nicht viel Laufwerkskapazität haben. Sie können also genauso gut Ihre eigenen entwerfen (meine Meinung). Der Rest des Materials, das ich am Ende hinzugefügt habe, soll "eine Vorstellung davon vermitteln", was danach passiert, wenn Sie einfach und linear bleiben und Umsteiger vermeiden. Es wird nicht effizient sein. Aber es ist einfach zu entwerfen und zu arbeiten, und Sie können Dutzende verwandter Designs finden. Aber es ist NICHT als tatsächliches Design gedacht. Möglicherweise benötigen Sie beispielsweise Transistor-Bypässe um die Linearreglerboxen herum. Und der Dual-Tracker ist nur ein funktionaler Blob, der auch entworfen werden muss. Aber es bringt die Idee rüber?

Natürlich können Sie die Doppeltracker- und Linearabschnitte für beliebig viele Tracking-Versorgungsschienen nachbauen. Es ist einfach mehr Zeug (das interagieren kann – na ja.)

Die Sziklai-Anordnung ist nicht viel anders als die, die für einen Audio-Leistungsverstärker verwendet werden könnte. Es würde in etwa so aussehen:

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Hier ist die Grundidee, dass Sie eine „Mittelpunkt“-Referenz haben. Dies können entweder zwei einfache Widerstände sein ($R_7$Und$R_8$) oder auch ein Rail-Splitter-IC, wenn Sie es vorziehen. Wenn Sie keinen Rail-Splitter-IC verwenden, können Sie auch Kondensatoren hinzufügen, möglicherweise mit Bootstrap, um das Widerstandspaar zu versteifen. Aber beginnen Sie mit dieser Idee, wie sie ist, und kümmern Sie sich später um Verbesserungen (neue Fragen?)

Der Operationsverstärker dient dazu, den 2-Quadranten-Sziklai-Leistungstreiber anzutreiben, um die Masse auf der Mittelpunktspannung zu halten. Wenn etwas an dem befestigt ist$+15\:\text{V}$Die Schiene zieht für einen Moment mehr Strom, dann zieht dieser Strom stärker als zuvor an der Bezugsmasse nach oben. Der Operationsverstärker sieht dies so, dass die Masse etwas höher erscheint als die Mittelpunktspannung (der Wert, der an seinem nicht invertierenden Eingang vorhanden ist) und reagiert, indem er seinen Ausgang senkt und somit mehr Strom durch den Sziklai-Abschnitt des unteren Quadranten und damit sinkt Boden wieder nach unten ziehen, wo er sein muss. ($R_9$ist da, um beim Ausgleich von Bias-Stromproblemen mit dem Operationsverstärker zu helfen.)

Die Werte von$R_1$Und$R_4$sind sehr klein. Sie wollen nicht mehr als ein paar Zehntel Volt bei vollem Ausgangsstrom (was immer noch einen erheblichen Leistungsverlust bedeutet). Sie sind unter anderem aus thermischen Gründen da. Aber auch hier kann der Opamp sehr hilfreich sein. Setzen Sie sie also einfach ein und rechnen Sie damit, die Dinge ein wenig anzupassen, bis Ihnen die Ergebnisse gefallen. (Ich möchte nicht viel Zeit mit diesem Thema verbringen.)

Sie müssen ein Mittel finden, um eine Stromquelle in den zu liefern$V_{BE}$Multiplikator. Außerdem zeige ich keine Methode zum Anpassen des Werts von$V_{BE}$Multiplikator, aber Sie werden dort eine Methode brauchen (variabler Widerstand, oder einfach nur optimieren, bis es richtig ist.) Und die$V_{BE}$Multiplikator ist ein ganz anderes Thema. Es benötigt einen Kollektorwiderstand, der beim Googeln nicht oft angezeigt wird, um die thermische und Early-Effect-Kompensation zu bewältigen. Das ist vielleicht eine andere Frage? (Auch hier möchte ich nicht viel Zeit mit diesem Thema verbringen.)

$R_3$Und$R_6$sind nicht oft wichtig, können aber hundert Ohm oder so sein. Sie sind manchmal Teil eines Strombegrenzungssystems, das hier nicht gezeigt wird. Sie können sie vollständig entfernen.$R_{10}$Und$R_{11}$sind natürlich Emitterdegeneration, tun aber eigentlich mehr, um einigen Tendenzen zur HF-Oszillation entgegenzuwirken. Auch hier können Sie sie oft einfach entfernen.

Endlich erreichen wir die Sziklai. Dazu müssen Sie den Wert für berechnen$R_2$Und$R_5$. Zuerst müssen Sie den gewünschten Ruhestrom für den Betrieb berechnen. Dies sollte ungefähr sein:

Wo$A$ist ein Faktor, der das Verhältnis zwischen dem maximalen und dem minimalen Kollektorstrom für angibt$Q_2$Und$Q_4$. Dies ist wichtig, weil die$V_{BE}$variiert je nach Kollektorstrom. Und in einer perfekten Welt würdest du das NICHT wollen$V_{BE}$überhaupt vom Kollektorstrom abhängen. Es ist schlimm genug, dass es stark mit der Temperatur variiert.

Der$V_{BE}$Multiplikator wird, wenn richtig ausgelegt und thermisch angeschlossen$Q_2$Und$Q_4$, verfolgen ziemlich gut und liefern unabhängig von der Temperatur einen relativ stabilen Ruhestromwert. Aber versuchen, einen zu machen, der auch Laststromschwankungen verfolgt? Das wäre für solche Zwecke wahnsinnig schwer. Da will man NICHT hin.

Sie wollen also NICHT viel Abwechslung$V_{BE}$In$Q_2$Und$Q_4$Überlastströme ein$Q_1$Und$Q_3$. Das bedeutet, dass Sie keine großen Schwankungen ihrer Kollektorströme wünschen. Und das bedeutet, dass Sie dieses ausgefallene Verhältnis wollen$A$relativ klein sein. Glücklicherweise,$Q_2$Und$Q_4$wird etwa 100% der Ruhestromlast haben, aber nur$\frac{I_{PEAK}}{\beta_{PEAK}}$bei Spitzenlaststrom. (Siehe Hinweis bzgl$\beta_{PEAK}$Und$I_{PEAK}$Am Ende.)

(Das$V_{BE}$Der Multiplikator BJT sollte thermisch gekoppelt sein$Q_2$Und$Q_4$, aber nicht zwingend$Q_1$Und$Q_3$. Das ist ein weiterer guter Grund für das Sziklai-Arrangement über dem Darlington.)

Wenn Sie den Ruhestrom des 2-Quadranten-Systems auf einen bestimmten Wert einstellen, dann$Q_1$Und$Q_3$wird "meistens AUS" sein und dieser Ruhestrom wird meistens vorhanden sein$Q_2$Und$Q_4$. Aber bei vollem Strom ($I_{PEAK}$) erreicht ist, möchten Sie, dass sich die Kollektorströme von ihnen beim Umgang mit den Basisströmen nicht zu stark ändern$Q_1$Und$Q_3$. Weil das$V_{BE}$wird in etwa variieren$\frac{n k T}{q}\cdot\operatorname{ln}\left(A\right)$. Wenn Sie einstellen$A=5$oder so, das bedeutet nur$42\:\text{mV}$ändern. Und das ist erträglich.

Der Wert von$\Delta V_{BE}$in der obigen Gleichung kann als alles genommen werden, was Sie wollen zwischen etwa$80-120\:\text{mV}$. Normalerweise werfe ich einen kurzen Blick auf die Datenblätter, aber in Ihrem Fall würde ich die Verwendung empfehlen$100\:\text{mV}$und es gut nennen. Es ist$60\:\text{mV}$pro Jahrzehnt Änderung des Stroms und ich denke$100\:\text{mV}$deckt hier mehr als genug ab.

Sie erhalten den Wert für$V_{BE_{PEAK}}$indem Sie sich das Datenblatt ansehen$Q_2$Und$Q_4$bei ihrem maximalen Kollektorstrom (der die Basisströme für liefern wird$Q_1$Und$Q_3$bei$I_{PEAK}$.) Einige Leistungstransistoren haben niedrigere Werte als einige kleine Signalgeräte. Aber es ist trotzdem nur eine Diagrammsuche. Wenn Sie es nicht wissen und / oder nicht suchen möchten, können Sie einfach so etwas anschließen$750\:\text{mV}$und nenne es einen Tag. Das ist kein Hexenwerk.

Sobald du hast$I_Q$, dann sind die Widerstandswerte gerade$R=R_2=R_5=\frac{V_{BE_{PEAK}}-\Delta V_{BE}}{I_Q}$.

Offensichtlich,$I_{PEAK}$ist der Worst-Case-Strom, den Sie erwarten. Stellen Sie es entsprechend ein. Auch,$\beta_{PEAK}$ist der Wert, den Sie für die verwendeten Transistoren als finden$Q_1$Und$Q_3$bei der Versorgung$I_{PEAK}$, und nicht die Werte für$Q_2$Und$Q_4$.

Sie müssen später Ihre anpassen$V_{BE}$Multiplikator, damit Sie den Wert von erhalten$I_Q$richtig angeordnet. Sie können dies messen, indem Sie die Spannung darüber betrachten$R_1$oder$R_4$(oder beides, nehme ich an, in Reihe.) Dies ist übrigens ein weiterer Grund für die Einbeziehung dieser beiden Widerstände.

Endlich, das$V_{BE}$Der Multiplikator muss so konzipiert und optimiert werden, dass er über den Temperaturbereich, den Sie unterstützen möchten, eine parabolische Spannungsreaktion auf die Temperatur aufweist. Hier kommt der erwähnte Kollektorwiderstand zum Tragen. Und das ist ein ganz anderer Prozess mit neuen Überlegungen. Du kannst natürlich auch einfach einstecken$V_{BE}$und passen Sie es an und ignorieren Sie vollständig die thermische Stabilität und die Early-Effect-Bits. Du wirst überleben. Aber um die Dinge mit diskreten Teilen richtig zu machen, kann selbst dieser Leckerbissen in dieser Schaltung eine Art Schmerz sein.

Die Ableitung der$I_Q$Gleichung ist vielleicht für einen anderen Tag ...