Регулируемые источники питания - как они работают?

Я строю небольшой аудиоусилитель ( управляемый током вариант szekeres ), и ему, очевидно, нужен очень чистый, регулируемый источник питания. Из-за минимальных требований к заказу запчастей, я собираюсь в конечном итоге получить запасной lm317 и другие. Как я понимаю, и стандартный трансформаторный мостовой мостовой выпрямитель и коммутационные источники питания относительно шумны, поэтому, так как у меня есть запасные части, мне интересно, будет ли иметь значение изменение эталонной конструкции для создания регулятора напряжения, или если я должен просто использовать импульсный источник питания для его питания - я должен быть в состоянии найти напряжение 15-20 В, которое я планирую использовать в любом случае, и вообще не использовать регулятор напряжения для питания

Для этого вещества делает с помощью регулятора напряжений уменьшают рябь и шум, или это просто сложный делитель напряжения?

Коммутационная мощность шумная, в этом нет никаких сомнений - как правило, от килогерц до мегагерц диапазона, как CM, так и DM.

Я также думаю, что вы перепутали свои условия. Я полагаю, вы хотели сказать трансформатор и мостовой выпрямитель, а не мост Уитстона.

Вы можете использовать коммутатор для питания регулятора 317 и получения более чистой продукции и меньших потерь эффективности, чем полностью линейное решение (сетевой преобразователь частоты и др.)

A 317 активен и будет отклонять пульсации как функцию сети обратной связи по напряжению, управляющей последовательным транзистором в устройстве.

Регулятор напряжения не является прославленным делителем напряжения - он имеет внутренние опорные элементы и цепи обратной связи, которые позволяют ему активно поддерживать уровень мощности. Это не идеально (так что вы все еще получаете пульсацию), но это намного лучше, чем делитель напряжения.

Источники питания обычно оцениваются по двум критериям: линейное регулирование и регулирование нагрузки. Линейное регулирование - это способность источника питания компенсировать изменения входного напряжения. Это помогает уменьшить пульсации - если вы используете трансформатор и мост из пшеничного камня, у вас все равно будет некоторая пульсация после фильтрации нижних частот. Хорошее регулирование линии (низкий дельта Vout / дельта Vin) означает, что выходное напряжение противостоит этим колебаниям и является более чистым. Регулировка нагрузки связана с тем, насколько хорошо источник может подавать ток при сохранении напряжения. Если бы вы не получали ток от источника питания, скорее всего, вы получили бы правильное выходное напряжение. Но когда вы потребляете все больше и больше тока, большинство источников питания теряют напряжение.

Делители напряжения имеют ужасное регулирование линии или нагрузки - они просто устройства прямой связи, которые вообще не компенсируют свои выходы. Любая регулируемая поставка будет лучше, чем это. Посмотрите листы данных регуляторов и посмотрите, какие цифры они предоставляют для регулирования линии и нагрузки. Также важным будет пропускная способность. Регулятор имеет небольшой контур управления, который может учитывать только пульсации, которые он видит. Любая пульсация, выпадающая за пределы полосы пропускания, невидима и не может быть исправлена. Если вы видите конкретную проблему частоты, вам может потребоваться переключить регуляторы. Есть также некоторые замечания по применению от некоторых производителей, которые содержат информацию о том, как иногда расширять полосу пропускания регуляторов.

Удачи.

Регулируемая мощность (напряжение) питания:

Чтобы начать с более широкой и упрощенной перспективы, работа регуляторов напряжения, как переключающих, так и линейных, заключается в том, чтобы действовать как идеальный источник напряжения. То есть обеспечивать постоянное напряжение даже в случае изменения нагрузки и / или собственного источника питания.

Обычно это достигается с помощью обратной связи. При такой настройке измеряется выходное напряжение, и в случае, если оно падает ниже установленного значения, делается что-то, чтобы обеспечить больший выходной ток, что должно привести к возврату выходного напряжения к заданному значению (и обратному, если напряжение превышает заданное значение). Это «что-то» в линейных регуляторах состоит в том, чтобы заставить проходной элемент * 1) проводить больше тока от входа к выходу, регулируя базовый ток или напряжение затвора. При переключении регулятора обычно «что-то» должно регулировать частоту и / или рабочий цикл для достижения той же цели. Итак, в совокупности как линейные, так и импульсные регуляторы основной задачей является снижение колебаний выходного напряжения.

Теперь ничто в жизни не является идеальным, и обе реализации одной и той же цели имеют (серьезные) ограничения. Существует множество факторов, которые необходимо учитывать (линия, регулирование нагрузки, скорость регулирования, стабильность, выходной шум, рабочее напряжение на входе / выходе / диапазон тока и многое другое), но для упрощения (чрезмерного) линейные регуляторы лучше при обеспечении беспроблемного выходного сигнала затем переключается за счет эффективности (это означает, что регулятор с переключенным диапазоном вводит свою собственную пульсацию, но, в свою очередь, более эффективен и может выполнять действия, которые не могут выполнять линейные регуляторы, такие как повышение напряжения).

Для случая из вопроса:

A) В этом приложении действительно нужен хороший, регулируемый источник питания, так как слышны пульсации 50 Гц / 60 Гц (100 Гц / 120 Гц) от сети (так называемый гул линии электропередачи). Кроме того, усилители, связанные с усилителем, обменивают устойчивость к изменению предложения для простоты.

B) LM317 от DS имеет типичное подавление пульсаций 80 дБ * 2) при 120 Гц (линия электропередачи x2). То есть, если на входе имеется пульсация 1 В pk-pk, ваша пульсация на выходе должна быть 0,1 мВ (10-кратное затухание). Не цитируйте меня об этом (поскольку есть много факторов, о которых нужно позаботиться), но, похоже, этого должно быть более чем достаточно для этого приложения.

C) Импульсный регулятор / источник питания может быть достаточно хорошим при условии, что он очень хорошо подавляет 100 Гц / 120 Гц (80 дБ, как в случае с LM317, было бы неплохо). Даже несмотря на то, что он создает более сильную пульсацию (трудно найти собственную пульсацию на выходе менее 5 мВ), если они выше 20 кГц (и для большей части импульсного источника питания это так), вам не нужно беспокоиться об этом, поскольку эти пульсации будет вне частотного диапазона, который слышит человеческое ухо.

Кстати, вы можете рассматривать линейные регуляторы как «сложные делители напряжения»), что на самом деле является достаточно хорошей аналогией (так как проходной элемент можно рассматривать как «регулируемое» сопротивление). Обратите внимание, однако, что это «осложнение» дает вам 80 дБ отклонения пульсации :)

* 1) пассивный элемент - обычно это транзистор, BJT или MOSFET, подключенный между входом и выходом регулятора. Контур обратной связи настроит его на более «открытое» или «закрытое» состояние, так что этот элемент будет пропускать больше или меньше тока для поддержания выходного напряжения.

* 2) вам нужно правильно оформить его, то есть обеспечить достаточное количество развязывающих колпачков, убедиться, что он будет работать с соответствующим падением для поддержания регулирования и т. Д. Документация - ваш друг.

Линейный регулятор представляет собой регулятор напряжения на основе активного устройства, такого как биполярный переходный транзистор (BJT) или полевой транзистор (FET), работающий в своей линейной области. Это очень неэффективно по сравнению с импульсным источником питания, поскольку разница между входным и выходным напряжением рассеивается в виде тепла.

LM317 имеет три клеммы: вход, выход и настройка. Регулятор развивает номинальное опорное напряжение 1.25V между выходными сигналом и корректировать терминалы. Это постоянное напряжение подается на резистор, вызывая постоянный ток. Этот постоянный ток протекает через второй резистор, связанный с землей. Изменяя значение второго резистора, напряжение на нем будет меняться, и, следовательно, можно установить выходное напряжение.

Хотя LM317 можно использовать без конденсаторов, добавление конденсатора 1 мкФ на входе и выходе даст более чистый выход.

Эта страница полезна для расчета значений резисторов. Вот еще один.

Регулятор напряжения сравнивает выходное напряжение с опорным напряжением (часто встроенным в сам регулятор), поэтому, если бы не было никаких недостатков, выходное напряжение было бы полностью независимым от входного напряжения, выходного тока, температуры и т. Д.

Регулятор переключения не обязательно может быть плохой идеей, если вы можете быть уверены, что шум переключения всегда находится за пределами частотного диапазона вашего сигнала (в данном случае 20 Гц ~ 20 кГц) - тогда он так же хорош, как и линейный регулятор напряжения. На практике это может быть не так легко проверить (шум модулируется откликом петли и т. Д.)