Konfiguration des Opamp-Zener-Reglers

[Kein TL;DR bereitgestellt]

Ich bin ein Student der Elektrotechnik im Grundstudium und arbeite an der Entwicklung eines linearen Tischnetzteils mit Foldback-Strombegrenzung. Inspiriert von Designs im Internet (meistens 30V-3A-Typen) habe ich bereits ein vollständiges Design entwickelt und mit Hilfe von LTspice die meisten Oszillationsprobleme gelöst (soweit es mich betrifft, natürlich).

Zur Spannungs- und Stromeinstellung habe ich einen Zenerregler mit einem Operationsverstärker verwendet, um verschiedene Referenzspannungen zu erhalten, und ich habe festgestellt, dass die Welligkeiten und Transienten der Eingangsstromversorgung meine Referenzspannungen beeinflussen, was zu Oszillationen führt.

Meine Lösung bestand darin, die Zenerkonfiguration zu ändern, da ich das Problem mit einem trivialen Design gesehen habe. Da mein gesamtes Design irrelevant ist, poste ich den Teil des Zenerspannungsreglers:

Verschiedene Zener mit Operationsverstärker-Referenzspannungsschemata

Triviales Design war #3. Unter Angebotswelligkeit leidend, zu Nr. 4 geändert, aber dann erkannt, dass bessere (?) Alternativen Nr. 1 und Nr. 2 sind. Sie sind toll geworden.

Ich weiß, warum Nr. 1 und Nr. 2 Nr. 3 und Nr. 4 überlegen sind, im Grunde die Ablehnung der Stromversorgung. Simulationen bestätigten dies ebenfalls. Kleinsignalanalyse an einer Welligkeitsquelle mit nur Verstärkungsdiagrammen (ngspice) sind wie unten gezeigt:

AC-Analyse: Gain-Plot verschiedener Zener-Operationsverstärker-Spannungsreferenzen

Es ist offensichtlich, dass Nr. 1 und Nr. 2 großartig abschneiden, aber meine erste Frage ist, was ist besser? Gibt es einen Aspekt, warum das eine dem anderen vorgezogen werden sollte?

Und meine zweite Frage: Ist es möglich, die Leistung von Design Nr. 4 zu verbessern, indem man mit Kondensator-Widerstands-Werten spielt und gleichzeitig eine angemessene Einschwingzeit hat?

Vielen Dank im Voraus.

Wenn Sie auf 0 V herunterregeln möchten, müssen Sie eine negative Versorgungsschiene hinzufügen. Wenn Sie eine niedrige Spannung von etwa 1,2 V wünschen, gibt es mehr Auswahlmöglichkeiten. Suchen Sie in einem LM723 nach Ideen, das wurde alles schon einmal gemacht. Verwenden Sie moderne Referenzen wie in der einen Antwort, um von der Technologie zu profitieren. - google.com/search?q=lm723+internal+circuit&tbm=isch
Die Designs Nr. 1 und Nr. 2 können beide mit Ausgang auf Masse verriegeln, abhängig von der Offsest-Spannung am Operationsverstärker. Null gleich Null ist eine ausgeglichene Eingangsbedingung.
@KalleMP Diese Regler werden verwendet, um feste Spannungsreferenzen zu erzeugen, sodass keine Anpassung erforderlich ist (Ausgang deutlich über 1,2 V). Und ich kenne LM723, da es in meiner "Inspirationsliste" stand. Meine Oberseiten-Zener-Konfiguration stammt von LM723 und meine Frage ist, warum ich diese anstelle von anderen verwenden soll? Was könnte eine theorie-/intuitionsgestützte Argumentation sein?
@Whit3rd Sie haben in der Tat Recht, aber das Hinzufügen eines Diodenabfalls zur negativen Schiene (nur des Operationsverstärkers) wird das lösen. Mehr noch: Wenn der Operationsverstärker eine negative Schiene unter etwa -1 V hätte, wäre ein weiterer stabiler Punkt bei der Diode im Durchlassbereich der Fall, aber diese sind immer noch lösbar.
Ich nahm an, als Sie "einstellbar" schrieben, meinten Sie "variabel", mein Fehler. Die Kosten für das Design von über 10 Millionen Teilen sind null, daraus können wir schließen, dass die moderneren Teile bessere Designs verwenden. Jedes Design mit einem rohen Zenner wird als ziemlich schlecht angesehen, und das Entfernen der schlimmsten Fehler wird nur so weit gehen. Mein Bauchgefühl sagt mir, dass ich mein Referenzbauteil auf festen Untergrund stecken und in eine Gummizelle (elektrisch gesprochen) stecken soll. Die modernen Referenzen fügen der Gummizelle automatisch eine Schall- und Vibrationsdämmung hinzu.
@KalleMP kein Problem, hätte ich vorher klären sollen. Danke übrigens für die Vorschläge zur Gummizelle.

Antworten (2)

Obwohl ich Marcus zustimme, dass Option 1 am praktikabelsten erscheint, bin ich überrascht, dass Sie heute noch eine Zener-Spannungsreferenz in einem Netzteil für akzeptabel halten.

Seit vielen Jahren gibt es gute Shunt-Spannungsreferenzen, und seit einigen Jahren können AS431 und TL431 eine ganze Reihe von Zenerdioden mit viel besseren Eigenschaften ersetzen.
Intern unterscheiden sie sich nicht so sehr von Ihrer Schaltung, da nur 2 Widerstände erforderlich sind, um eine beliebige Referenzspannung von 2,5 V bis etwa 36 V einzustellen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

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Danke für den Vorschlag, aber wie gesagt, dies ist kein modernes Stromversorgungsprojekt. Betrachten Sie es als eine "analoge IQ-Test"-Frage (in gewissem Sinne). Wenn ich mich für moderne Optionen entschieden hätte, hätte ich spezialisierte einstellbare Netzteilchips verwendet (LT scheint viele Optionen wie LT3081 zu haben) und sogar einen Switching + LDO Linear-Hybridansatz mit MCU-Set-Referenzen.

Da die Präzisionsspannungsreferenz direkt auf Masse bezogen ist, was Sie wahrscheinlich auch für das Ausgangssignal wünschen, würde ich mich persönlich für 1 entscheiden.

Es sei denn natürlich, Sie müssen sich schnell von Kurzschlüssen/hohen Belastungen erholen. In diesem Fall könnte es einfacher sein, die Diode wieder in die Sättigung zu treiben, wenn der Widerstandsteil des Spannungsteilers auf der niedrigen Seite liegt. Aber das ist reine Spekulation. Da beide Optionen einfach zu simulieren oder zu bauen und tatsächlich zu testen sind, würde ich mich dafür entscheiden.

könnten Sie näher auf "(...) die Diode wieder in die Sättigung treiben" eingehen? Wie Sie sagten, ist Versuch und Irrtum einfach, aber ich würde gerne die Idee / Intuition dahinter bekommen?
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