Vor- und Nachteile von integrierten Low-Power-Serienspannungsreglern gegenüber Shunt-Reglern

TL431 (und gleichwertige) Shunt-Regler sind heutzutage Jellybean-Teile und ziemlich billig. Dasselbe gilt für den einstellbaren Serienregler TL317 (Low-Power-Version des LM317).

Bei der Stromversorgung von leichten Lasten (< 100 mA) sind sie sowohl sehr effektiv als auch einfach zu verwenden. Trotz ihrer unterschiedlichen internen Topologie scheinen sie recht austauschbar in der gleichen Rolle verwendet werden zu können.

Ich habe mich gefragt, was die Vor- und Nachteile der Verwendung des einen oder anderen sind, oder allgemeiner, was die Vor- und Nachteile der Verwendung eines stromsparenden Shunts im Vergleich zu einem linearen Serienregler sind. Was sind die Designentscheidungen, die einen Designer dazu bringen können, sich für eines der beiden zu entscheiden?

Mir ist bewusst, dass beispielsweise Serienregler eine beträchtliche Abfallspannung haben können (2,5 V für TL317), was Shunt-Regler nicht haben (aber stattdessen einen höheren Mindestvorspannungs- / Ruhestrom haben können). Aber unter Berücksichtigung der LDOs-Aufsichtsbehörden scheint dies heutzutage nicht mehr so ​​überzeugend zu sein.

Gibt es am Ende auffällige Vorteile einer Topologie gegenüber der anderen (und in welchem ​​​​Fall), insbesondere bei der Versorgung von Lasten mit geringer Leistung?

Hinweis: Ein direkter Vergleich der beiden von mir erwähnten Jellybean-Teile wird ebenso geschätzt wie ein allgemeinerer Vergleich zwischen Topologien. Du wählst. Wichtig ist, dass ich praktische Überlegungen auf der Grundlage tatsächlicher Designerfahrung oder Kenntnisse über halbwegs aktuelle Produkte oder Systeme haben möchte. Mit anderen Worten "warum und wann ein Konstrukteur einen über dem anderen verwenden würde".

Anscheinend würden die Designer, die die Beispiele im TL431-Datenblatt geschrieben haben, es niemals als Regler (sondern als Referenz) verwenden.

Antworten (3)

Für mich besteht der entscheidende Unterschied darin, wie sie mit Lasten mit unterschiedlichem Leistungsbedarf umgehen.

Ein Shunt-Regler nimmt immer die gleiche Leistung aus der Versorgung auf, auch wenn die Stromaufnahme der Last reduziert wird. In einigen Szenarien könnte dies ein positives Merkmal sein.

Ein Reihenregler nimmt weniger Strom aus der Versorgung auf, wenn der Laststrom abfällt. In einigen Szenarien könnte dies ein positives Merkmal sein. Dies macht den Reihenregler auch toleranter gegenüber schlampigem Design – Sie müssen die maximale und minimale Leistung, die von der Last benötigt werden könnte, nicht genau kennen, um mit dem Reihenregler zu entwerfen, und Ihr Design wird nicht bestraft ( mit zusätzlicher Wärmeentwicklung), wenn Sie den Strombedarf des Verbrauchers überschätzen.

Ein Shunt-Regler, der von einer Konstantstromquelle gespeist wird, kann einige der leisesten Spannungen der Welt erzeugen, mit ausgezeichneter Welligkeitsunterdrückung bei allen Oberwellen der 120-Hertz-Vollwellengleichrichtung.

Beispiel ist das diyAudio-Forum/Thread "Simplistic NJFET RIAA" Phonograph PreAmp. Ihr Ziel ist beim ShuntReg kein präzises VDD, sondern ein sehr leises VDD.

Ich habe viele der frühen Posts gelesen; Es gibt über 16.000 Beiträge in den letzten 11 Jahren, und ich bin zu dem Schluss gekommen, dass das Grundrauschen ihres ShuntReg ungefähr 1 Nanovolt für 60/120-Hz-Brummen beträgt.

Der allererste Beitrag dieses Threads enthält ein PDF mit Schaltplänen für den RIAA-Vorverstärker und für den ShuntReg. Viel Designaufwand fließt in das raw_DC-Design, die Transformatorauswahl und die Erdung. Einige der DIY-Leute schreiben über die absolute Stille, die aus ihren Lautsprechern kommt, wenn der Gain auf Maximum steht und die Telefonkassette aus dem Vinyl gehoben wird.

Interessant. Möchten Sie einige Links zu den Dingen hinzufügen, die Sie zitieren?

Hier ist einer der ShuntRegs, der verwendet wird, um den zweistufigen NJFET RIAA mit Strom zu versorgen; der 24V DC Ausgang wäre für einen MOVING MAGNET Preamp Lowgain nötig.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Hier ist ein Beispiel des RIAA-Vorverstärkers für 250 uV MOVING COIL, der eine hohe Verstärkung und damit hohe VDD (große Rdrain-Werte) benötigt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Im ShuntReg ist die Planung des Ground eine große Sache, sodass die Stromstöße der Gleichrichterdiode keine I * R-Abfälle in der Kupferfolie verursachen, die von der "sauberen" Ausgangsspannung geteilt werden. Die "diyAudio"-Experimentatoren haben sich auf Remote-Boxen für das Netzkabel, den Transformator, die Gleichrichter und die erste Roh-DC-Filterung konzentriert; Oft geben sie $$ für Induktivitäten für die Roh-DC-Filterung aus, um die Stromstöße weiter zu verlangsamen.

Dann bringt ein 2 Meter langes Gleichstromkabel den ungeregelten Gleichstrom in die PreAmp-Box, wo ShuntRegulators (einer für den linken Kanal, einer für den rechten Kanal) den Gleichstrom mit ausgezeichneter Stabilität auf ein extrem leises Grundrauschen (1 Nanovolt) reduzieren, sodass die NJFET-Transkonduktanzen des PreAmp konstant bleiben und die Links-Rechts-Verstärkungsbalance bleibt konstant (innerhalb von 0,1 dB, um die Tonstufe aufrechtzuerhalten).

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