Warum haben lineare Spannungsregler eine minimale Ausgangsspannung> 0 V.

Ich versuche, einen linearen Spannungsregler für mein Projekt auszuwählen (Labor. Stromversorgung).

Ich bin verblüfft, dass nur sehr wenige Regler behaupten, den Ausgang auf 0 V einstellbar zu haben. Es scheint darauf zurückzuführen zu sein, dass sie im Allgemeinen eine Art Spannungsreferenz verwenden, die in Reihe mit dem ADJ-Pin geschaltet ist . Vereinfachte Schaltpläne, die in zahlreichen Datenblättern enthalten sind, finden Sie im folgenden Diagramm.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Nun zur Frage ...
Was ist der Grund für diese Spannungsreferenz? (1,25 V im obigen Diagramm)

1. Hat das etwas mit der Stabilität des Regel- / Regelkreises zu tun? WIE?
2. Ist dies ein gültiger Weg, um das Problem der minimalen Ausgangsspannung zu umgehen? Oder werde ich auf Instabilität / ein anderes Problem stoßen?
3. Wenn nicht # 2, was ist die koschere Art, ein (Hochstrom-) Labor zu erstellen? Spannungsversorgung auf Null Volt einstellbar? Muss ich die Last zwischen zwei Regler legen?

PS: Dies ist meine erste Frage in diesem Forum, bitte steinigen Sie mich nicht sofort:] Ich habe versucht, VIEL zu suchen / googeln, bin mir aber nicht sicher, wonach ich genau suche ... vielen Dank für jede hilfreiche Antwort.

PPS: Mir ist bekannt, dass einige Regler wie LT3080 anstelle der Spannungsreferenz eine Stromquelle verwenden, aber dieser IC soll nur für sehr kleine Lasten auf 0 V einstellbar sein.

Zwei Gründe.

1,25 V ist eine geeignete Spannung, um eine Spannungsreferenz zu erstellen. Sie wird als Bandlückenreferenz bezeichnet und hat bei Raumtemperatur einen (relativ) niedrigen Temperaturkoeffizienten. Sie können andere Arten von Referenzen erstellen und Sie können andere Spannungen als eine 1,25-V-Referenz mit einem Verstärker oder Dämpfungsglied erzeugen, aber 1,25 V sind ziemlich gut. Sie benötigen eine Spannung (oder eine Stromreferenz, die normalerweise von einer Spannungsreferenz abgeleitet wird) im Inneren oder können nicht auf eine bekannte Spannung regeln.

Zweitens ist 1,25 V eine Spannung, die sowohl niedrig genug ist, dass nur wenige (bis vor kurzem) tatsächlich eine so niedrige Versorgung benötigen (wirklich, niemand kümmert sich um Laborbedarf), als auch hoch genug, dass die Offset-Spannung des internen Operationsverstärkers die Spannung nicht beeinflusst Genauigkeit viel. Es ermöglicht auch einen internen Stromkreis, der nicht auf 0 V herunterarbeiten muss.

Es wäre in keiner Weise besonders schwierig, einen einfachen einstellbaren Spannungsregler herzustellen, der bis zu 0 V arbeitet, aber es würde Kosten und Stifte hinzufügen, und das ist kein Starter für ein Jellybean-Teil.

Ich werde der hervorragenden Antwort von Spehro Pefhany noch einige Überlegungen hinzufügen.

Hersteller von Spannungsreglern erzielen Gewinne durch den Verkauf ihrer Teile, und die moderne Elektronikindustrie erzielt Gewinne hauptsächlich aus Massenware, nicht aus hochspezialisierten Nischenprodukten.

Spannungsregler haben einen enormen Erfolg, da sie einen gemeinsamen Bedarf in der Elektronik erfüllen: Sie liefern eine stabile Spannungsversorgung für die von ihnen gespeisten Schaltkreise. Die meisten elektronischen Geräte verwenden mehr oder weniger standardisierte Spannungsversorgungswerte: 1,8 V, 2,5 V, 3,3 V und 5 V für digitale Schaltungen; 12 V oder 15 V für analoge Stufen mit höherer Leistung; Zum Beispiel 28V für Leistungsverstärker.

Daher hat ein Hersteller einen Vorteil bei der Herstellung von Festspannungsreglern. Natürlich hat ein einstellbarer Regler auch seine Vorzüge: Sie können eine nicht standardmäßige Spannungsversorgungsschiene haben, Sie möchten möglicherweise eine Möglichkeit zum Trimmen der Versorgungsspannung bereitstellen, Sie möchten möglicherweise die Spannung dynamisch ändern, um sie an komplexe Leistungsanforderungen anzupassen Schaltungen usw.

Tatsache ist, dass der "Anwendungsfall für Laborstromversorgungen" für Chiphersteller nahezu bedeutungslos ist: Vergleichen Sie, wie viele Laborstromversorgungen pro Jahr verkauft werden, mit der Anzahl der an Bord befindlichen Stromregler, die im selben Zeitraum gebaut wurden!

Darüber hinaus wird jede Spannung unter ~ 1,5 V nur wenig als Stromschienenspannung in der aktuellen Elektronik verwendet (vielleicht werden wir in 10 Jahren eine neue erfolgreiche Logikfamilie mit 0,5 V sehen, aber bis dahin, nein!), Daher gibt es keinen Anreiz einstellbare Reglerchips zu erstellen , die bis auf 0 V regeln (wenn dies Teil des Designs ist, gut, aber es ist nirgends ein primäres Chipdesignziel).

Darüber hinaus besteht eine Laborversorgung fast nie aus einem einzigen Regler: Sie benötigen viel ausgefeiltere Schaltkreise (es sei denn, es handelt sich um ein Spielzeug für Bastler), um das Rauschen zu reduzieren, ein gutes Einschwingverhalten zu erzielen, ein Überschwingen des Ausgangs, eine Spannungs- und Strombegrenzung usw. zu vermeiden. , dh all jene Funktionen, die ein Labor-Netzteil lohnenswert machen. Daher wird es keine "Versorgung auf einem Chip" geben, da jeder Hersteller von Laborbedarf seine Designs auf unterschiedliche Weise optimiert und ein "Sammel" -Chip nicht nützlich ist oder zumindest nicht benötigt wird in Massenproduktion hergestellt werden.

Ich habe nichts zu der im Titel gestellten Frage hinzuzufügen, aber ich habe eine mögliche Lösung für Ihre zweiten / dritten Punkte, wie Sie die 1,25-V-Barriere überwinden können. Wie Sie wahrscheinlich bemerkt haben, ist der Spannungsausgang des LM317 um 1,25 V höher als Vadj, daher benötigen Sie eine negative Versorgung, um Voutauf Null Volt herunterzufahren. Ich habe vor langer Zeit eine 5A-Doppelversorgung gebaut und sehr gute Ergebnisse erzielt, bis jemand sie beim Umzug fallen ließ. Ich bin nie dazu gekommen, es wieder aufzubauen, aber es basierte auf der Rennstrecke unten. Ich habe die Transformator- / Gleichrichtungs- / Glättungskomponenten weggelassen, da sie in diesem Fall nichts Besonderes sind. Die geglätteten, ungeregelten Gleichstromversorgungen gehen an +VDCund -VDC.

Es werden einige weitere Ihrer hart verdienten Geldmünzen verwendet, indem Operationsverstärker verwendet werden, um einen Stall bereitzustellen Vadj, für den wiederum eine Art Regler erforderlich ist, um die +/- 12-V-Versorgung für den TL074 bereitzustellen. Jeder Regler wird in diesem Fall fest oder einstellbar über einen angemessenen Bereich arbeiten.

Wie es das macht, was es macht:

Sehr einfach. U1:Apuffert die durch den variablen Widerstand aufgeteilte Spannung R_ADJ. U1:Cinvertiert dies so U1:Dund U1:Bendet mit gleichen, aber entgegengesetzten Spannungen an ihren nicht invertierenden Eingängen. Dund Bsind wichtig für die Bereitstellung einer stabilen, hochohmigen R2+/-(rot eingekreisten).

[Wenn Sie getrennte + ve und -ve Spannungen haben möchten, schließen Sie diese U1:B+an einen eigenen Spannungsteiler an und lassen Sie U1:Aoutnur zu R9.]

Die beiden R2Widerstände paaren sich mit ihren jeweiligen R1Widerständen und halten sich an die Standardgleichung Vout, die in den Datenblättern für diesen Regler und seine Verwandten angegeben ist, außer dass Sie dann die Spannung subtrahieren V_BIAS+(oder die Spannung bei addieren V_BIAS-), um die tatsächliche zu erhalten Vout. Es ist an Ihnen zu wählen , Werte R2+und R2-- und auch R6, R7und R_ADJ- Sie akzeptable Spannungsschwankungen zu geben. Beachten Sie, dass die R2Werte aufgrund des Stroms Iadj, der sich von einem IC zum nächsten geringfügig unterscheidet, nicht übereinstimmen , sondern definitiv vom LM317 zum LM337. Zum größten Teil die Beziehung zwischen VadjundIadj ist linear (aus Erfahrung), aber die Dinge ändern sich ein wenig, wenn Sie anfangen, einen signifikanten Strom in die Last zu ziehen - daher:

Hochstromregelung :

Q1/2und R3-5(blau eingekreist) die Eselarbeit machen, wenn es um die Strömung geht. Dies hängt jedoch von einer sorgfältigen Auswahl der Werte für die Widerstände ab. Hinweis: "2R" und "R" bedeuten nicht "2 Ohm" bzw. "1 Ohm"; Sie beziehen sich darauf, dass einer den doppelten Widerstand des anderen hat. Dieses Thema wird in mehreren Versionen der Datenblätter für diese Regulierungsbehörden und online behandelt, daher werde ich es hier nicht wiederholen. Letztendlich ist es das Ziel, so viel Strom wie möglich vom Regler wegzuleiten und durch so viele Transistoren wie nötig zu zwingen, aber Sie müssen die besten Werte für Ihre eigenen Bedürfnisse ermitteln.

Versuchen Sie nicht , bei niedrigeren Spannungen zu viel Strom zu ziehen - dies bedeutet eine viel höhere Verlustleistung von den ICs und viel höhere Temperaturen. Wenn +VDC18V ist, +V_out3,3 V ist, und +Ioutist 3Amps, haben Sie 44 Watt + in Wärme umgewandelt wird. Ich glaube, das bringt ein bescheiden gekühltes Paar TIP147 zum Brennen.