Laborversorgungsschema - negative Schiene und Darlington-Transistorpaar

Beim Durchstöbern des Marktes für Labornetzteile und Beobachten der Preisspannen bin ich zu dem Schluss gekommen, dass ich mit einem eigenen Bau besser dran bin, da ich die meisten benötigten Teile sowieso habe.

Ich habe nach Schaltplänen gesucht und bin über den unten aufgeführten gestolpert. Es ist in vielerlei Hinsicht selbsterklärend, aber es gibt zwei Fragen, die mich immer wieder beschäftigen.

Der untere Teil des Schaltplans mit dem LM377L-Regler behandelt die negative Stromschiene für den TL082. Ich verstehe vollkommen, warum es bei Verwendung des TL082-Operationsverstärkers benötigt wird, da es sich nicht um einen Rail-to-Rail-Operationsverstärker handelt.

  • Die erste Frage ist: Warum nicht zum Beispiel einfach einen LM324-Rail-to-Rail-Operationsverstärker verwenden? Wird es Nachteile geben?

  • Die zweite Frage ist: Warum wird der Transistor BD139 auf der rechten Seite des Schaltplans überhaupt benötigt? Wenn es darum geht, die Stromverstärkung zu erhöhen - gibt es keine Hochleistungstransistoren mit höherem hFE, die anstelle des vorgeschlagenen 2N3055 verwendet werden könnten?

Der Schaltplan

Ja, es ist zur Stromverstärkung da, da es als Teil des Darlington verdrahtet ist, einschließlich dieses BJT auf dem Kühlkörper. Es gibt einige Hochleistungs-BJTs mit hohem Beta (der NPN D44H11 und der PNP D45H11 fallen mir ein.) Aber selbst das reicht wahrscheinlich nicht aus. Ich habe mir den Rest nicht angesehen, aber ich vermute, dass diese Laborversorgung in der Lage sein möchte, am Ausgang tatsächlich auf ECHTE 0 V herunterzukommen. Das schafft nicht einmal ein Rail-to-Rail. Sie brauchen einfach die zusätzliche Kopffreiheit.

Antworten (1)

Eine Spezifikation, die allen Netzteilen gemeinsam ist, ist die Lastregelung (normalerweise 1 bis 2 %). Dies bedeutet, dass bei (max V/max I) = R-Last die V um 1 bis 2 % abfällt. Nach dem Ohmschen Gesetz bedeutet dies, dass die Ausgangsimpedanz des Reglers gleich der Lastregelung (%) * R (bewertet) ist.

Wie berechnest du deine Lastregelung?

  • Unter der Annahme einer ausreichenden Eingangsleistung und -spannung untersuchen Sie das TL082-Schaltbild und sehen R out = 100 + 200 = 300 Ohm.
  • Wir wissen, dass Emitterfolger die Quellenimpedanz um hFE reduzieren.
  • Wir wissen, dass die negative Rückkopplung mit geschlossenem Regelkreis auch Zout um die Rückkopplungsverstärkung H(s) reduziert, aber wenn sie gesättigt ist, gibt es keine Verstärkung und nur Rout von 300 Ohm.

  • Wir erwarten auch, dass hFE in der Nähe der Nennströme schnell abfallen wird, aber wir können die Spezifikationen prüfen, um eine Schätzung zu erhalten.

    • Betrachten wir im ungünstigsten Fall den hochgesättigten Treiberausgang des Operationsverstärkers, dann beträgt die Nennlast für eine 30-V-/3-A-Versorgung 10 Ohm.
    • Wir erwarten, dass Zout <= 1 % oder 0,1 Ohm beträgt, daher benötigen Sie eine Gesamtstromverstärkung von 300/0,1 = 3000 = hFE für eine Lastregelung von 1 % bei maximaler Last.
    • Der 2N3055 hat einen hFE von 37 bei 3 A @ 2 V (aus der Interpolation von ON Semis Abbildung 5), sodass Sie nur 3000/37 = 81 = hFE für BD139 benötigen.

hFE=3000. Deshalb brauchen Sie einen Darlington!

p.s

  • Dann wollt ihr wahrscheinlich wissen, wie ich hFE=38 @ 3A, 2Vce so einfach aus Abbildung 5 interpolieren kann, aber das ist eine andere Frage.
    • Natürlich wird es diesbezüglich eine Toleranz geben.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Abschluss

Dieses Design hat eine "nominale" Lastregelung <1 % bei Volllast mit gesättigtem Operationsverstärkerausgang. (Schlimmsten Fall)

Bonusinfos

Die anfängliche Annahme war, dass Sie DIY-Netzteile billiger herstellen können als sie zu kaufen, da Sie alle Teile haben. Bedenken Sie, dass Laptop-Ladegeräte 0,25 bis 0,50 $/W kosten und Ihr Netzteil eine Nennleistung von 90 W hat und dass Sie bei 15 V 3 A einen Wirkungsgrad von < 50 % haben oder > 50 W in den 2N3055 einspeisen. Bedenken Sie auch, dass es möglich ist, universelle 19-V-85-W-Laptop-Ladegeräte leicht auf bis zu 30 V zu modifizieren, indem Sie die Rückkopplungsspannung variieren und die Nennspannungen der Kappe überprüfen. Ich habe das schon einmal gemacht, um einen 80W LED-Dimmer zu machen.

Sie können es rauscharm machen, indem Sie ein variables SMPS mit einem guten Pi (CLC)-Filter danach verwenden.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Vielen Dank für Ihre Antwort! Nur noch ein paar Fragen. 1) Wie hast du Rout = 100 + 200 = 300 Ohm bekommen? 2) Verstehe ich es richtig, dass die Erhöhung der maximalen Ausgangsleistung problematisch sein wird, da ich die Gesamtleistung noch weiter erhöhen muss?
Die Verwendung eines Laptop-Ladegeräts kommt für mich übrigens nicht infrage. Ich brauche eine gut stabilisierte rauscharme Ausgangsleistung. Die High-Power-Situation ist nur "für den Fall der Fälle". Da es sich hier um ein Labornetzteil handelt und nicht um ein Netzteil in einem Consumer-Produkt, spielt die Stromverschwendung für mich keine so große Rolle.
300 Ohm ergeben sich aus dem Wissen, wo man in Datenblättern nachschauen muss, und jahrzehntelanger Erfahrung. (Ich werde es posten) Ja, eine Erhöhung des Ausgangsstroms erfordert möglicherweise nur dann eine höhere Stromverstärkung, wenn Sie eine geringe Welligkeit von der Lastregelung wünschen. bei max V und I, für eine niedrigere V-Lastregelung verbessert sich durch negative Rückkopplung.
Was ist, wenn ich nur einen Operationsverstärker mit einem niedrigeren Ausgangswiderstand verwende? Wie zum Beispiel der NE5532. ti.com/lit/ds/symlink/sa5532.pdf Es scheint einen Ausgangswiderstand von etwa 15 Ohm zu haben.
Das funktioniert besser bei <30 V, da Vdropout 2 ~ 3 V von Vcc beträgt und dann bei> 45 mA abgeschaltet wird. est. aber vielleicht nicht bei 30 V, .. hängt vom V-Abfall ab. Sie haben einen 33-V-Eingang. also 3V Abfall bei 30V Ausgang. Dann 1,5 V Ausfall von Darlington. Lied. Eine bessere Wahl wäre ein Halbbrücken-FET mit einer Nennleistung von 50 W, dann erhalten Sie 0 ~ 33 V
Die Halbbrücke erfordert eine schwierigere Vorspannung, um sie im linearen Modus zu verwenden.
Vielen Dank. Übrigens scheint die Dropout-Spannung in Ordnung zu sein, da der Leistungstransistor nicht von den 33 V nach dem LM317 versorgt wird
Laborversorgungsschema - negative Schiene und Darlington-Transistorpaar
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