Ich habe eine sentimentale Zuneigung zu meinem HP 721A DC-Netzteil: http://hpmemoryproject.org/pict/wall_a/anim/721a_q90/viewer.htm
Robust, zuverlässig und ungefähr so alt wie ich, ist es auch ziemlich temperaturempfindlich. Am oberen Ende seiner Ausgangsspannung (30 V) kann es vom morgendlichen Einschalten (~19 °C) bis zur Hitze am späten Nachmittag (~25 °C) leicht um 700 mV driften.
Ich glaube, dies liegt hauptsächlich an der primitiven, auf Emitterfolgern basierenden Spannungsreferenzschaltung, die verwendet wird:
(vollständiger Schaltplan hier: http://www.kennethkuhn.com/hpmuseum/scans/hp721a_sch.gif )
V.ref
ist -V.zener + V.BE des Germanium PNP (Q4) und hat eine Temperaturschwankung von etwa 26.000 ppm im Laufe der Temperaturschwankungen des Tages.
Ich dachte daran, eines meiner fünf Exemplare einer experimentellen Operation zu unterziehen, um zu sehen, ob ich die Temperaturempfindlichkeit verbessern könnte, ohne den Rest des Schaltkreises zu stören. (Die sentimentale Zuneigung, die ich erwähnt habe, kombiniert mit niedrigen eBay-Preisen, hat dazu geführt, dass ich eine Reihe dieser Einheiten "adoptiert" habe :)
Keine Notwendigkeit für übermäßige Präzision; Eine Schaltung mit einem TC von Hunderten von ppm wäre eine enorme Verbesserung. Ich hätte gerne etwas mit diskreten Komponenten, wenn es mit beispielsweise zwei oder drei Transistoren funktionieren würde. Ich erwäge auch eine hochpräzise Niederspannungsreferenz (~ 1,22 V), die mit einem LM358-Operationsverstärker mit einer Verstärkung von etwa 6 gepuffert ist, wollte aber die mögliche Notwendigkeit einer Kompensationsgymnastik vermeiden, wenn eine einfache diskrete Schaltung dies ergeben würde Verbesserung, die ich suche.
Welche Optionen könnte man empfehlen?
Ersetzen Sie möglicherweise Q4 und die Referenzdiode durch einen supergünstigen (ein paar Cent in Menge) TO-92 TL431 und zwei 1% -Widerstände, die so eingerichtet sind, dass sie die -6,9-V-Spannung aufrechterhalten, an der der Emitter von Q4 angeschlossen ist. Der 560R-Widerstand kann bleiben, wenn er 1/4 W oder besser ist, entfernen Sie einfach Q4
Widerstände wären etwa 4,99 K und 2,80 K.
Mit anderen Worten, schließen Sie einen Shunt-Regler zwischen 0 V und -6,9 V Knoten an und verwenden Sie den vorhandenen 560R-Widerstand, um 16 mA durch den Shunt-Regler zu leiten. Er driftet typischerweise um etwa 50 ppm/°C. (Der 560R-Widerstand befindet sich auf der anderen Seite im Vergleich zum folgenden Schema)
Natürlich gibt es viel bessere Shunt-Regler, aber ich bin mir nicht sicher, ob der Unterschied es wert wäre.
Ergebnisbericht
Der von @Spehro vorgeschlagene Ansatz hat sehr gut funktioniert und eine sehr steife Spannungsreferenz (für Teile im Wert von buchstäblich 10 Cent) erzeugt, die ich mit R1 und R2 auf ungefähr 7,5 V programmiert habe. Der spezifische Wert ist nicht kritisch, da es in der Schaltung ein Trimmpotentiometer gibt, das die Versorgung auf den verwendeten Wert kalibriert.
Das Schema des Ersatzes sieht so aus:
Ich konnte es auf der Originalplatine installieren, im Grunde als Ersatz für CR7, die Original-Zenerdiode:
Q4 und R22 wurden entfernt. R23 wurde durch einen etwas größeren Wert ersetzt, um den ursprünglichen Strom durch die Ausgangsspannungs-Abtastschaltung aufrechtzuerhalten. Die jetzt leeren Emitter- und Basisanschlüsse für Q4 wurden mit einem Draht kurzgeschlossen, um den Stromkreis zu vervollständigen.
Ich habe den LM431 "Sub-Circuit" in einem 2 x 5-Loch-Stück Prototyping-PCB verdrahtet:
Die Referenzspannung ist jetzt steinhart und weist zwischen 25 °C und 50 °C Gehäuseinnentemperatur höchstens 2 mV Drift auf. Das Original driftete um 135 mV für denselben Temperaturbereich. Das ist also eine massive Verbesserung der Stabilität.
Die schlechte Nachricht ist, dass die Temperaturempfindlichkeit der Gesamtversorgung sehr viel besser ist, aber immer noch leicht um einige hundert Millivolt driftet, etwas abhängig von Last und Ausgangsspannung; etwa 40 % der ursprünglichen Drift. Es gibt also noch mehr zu tun.
Es sieht so aus, als ob die verbleibende Temperaturempfindlichkeit vom Emitter-Basis-PN-Übergang in Q3 kommt, dessen Spannungsabfall den effektiven Fehlerverstärker-Erfassungspunkt bestimmt. Dieser Spannungsabfall am PN-Übergang variiert zwischen 0,18 und 0,12 V. Da es sich außerhalb der Rückkopplungsschleife befindet, ändert diese Verschiebung der Abtastspannung den Ausgang um ungefähr 7 mV/mV.
Aber das ist ein Thema für eine separate Frage. Nochmals vielen Dank @Spehro, dass du mich in die richtige Richtung gewiesen hast :)
KalleMP
WasRoughBeast
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