Geregelte Netzteile - wie funktionieren sie?

Ich baue einen kleinen Audioverstärker ( eine stromgesteuerte Variante des Szekeres-Designs ) und er benötigt anscheinend eine sehr saubere, geregelte Stromquelle. Aufgrund der Mindestanforderungen an die Bestellung von Teilen werde ich unter anderem einen Ersatz-lm317 und andere erhalten. Wie ich verstehe, sind sowohl der Standardtransformator-> Wheatstone-Brückenbrückengleichrichter als auch die Schaltnetzteile relativ laut. Da ich also Ersatzteile habe, frage ich mich, ob das Befolgen des Referenzdesigns zum Bau eines Spannungsreglers einen Unterschied machen würde oder ob Ich sollte nur ein Schaltnetzteil verwenden, um es mit Strom zu versorgen. Ich sollte in der Lage sein, ein 15-20-V-Netzteil zu finden, das ich sowieso verwenden möchte, und den Spannungsregler überhaupt nicht für die Stromversorgung verwenden

Für diese Angelegenheit hat einen Spannungsregler reduzieren mit Plätschern und Rauschen, oder ist es nur eine komplizierte Spannungsteiler?

Die Schaltleistung ist laut, es besteht kein Zweifel - normalerweise von Kilohertz bis zum Megahertz-Bereich, sowohl CM als auch DM.

Ich denke auch, dass Sie Ihre Bedingungen durcheinander bringen. Ich nehme an, Sie wollten Transformator und Brückengleichrichter sagen, nicht Wheatstone-Brücke.

Sie können einen Umschalter verwenden, um einen 317-Regler zu speisen und den Vorteil einer saubereren Leistung und eines geringeren Wirkungsgradverlusts als bei einer vollständig linearen Lösung zu erzielen (Netzfrequenztransformator et al.).

Ein 317 ist aktiv und lehnt die Welligkeit als Funktion des Spannungsrückkopplungsnetzwerks ab, das den Serienpass-Transistor in der Vorrichtung steuert.

Der Spannungsregler ist kein verherrlichter Spannungsteiler - er verfügt über interne Referenzen und Rückkopplungsschaltungen, die es ihm ermöglichen, den Leistungspegel aktiv aufrechtzuerhalten. Es ist nicht perfekt (so dass Sie immer noch Wellen bekommen), aber es ist viel besser als ein Spannungsteiler.

Stromversorgungen werden im Allgemeinen nach zwei Kriterien bewertet: Leitungsregelung und Lastregelung. Die Leitungsregelung ist die Fähigkeit der Versorgung, Änderungen der Eingangsspannung auszugleichen. Dies hilft, die Welligkeit zu verringern. Wenn Sie einen Transformator und eine Wheatstone-Brücke verwenden, tritt nach der Tiefpassfilterung immer noch eine gewisse Welligkeit auf. Eine gute Leitungsregelung (niedriges Delta Vout / Delta Vin) bedeutet, dass die Ausgangsspannung diesen Welligkeiten widersteht und sauberer ist. Die Lastregelung befasst sich damit, wie gut die Versorgung Strom liefern kann, während die Spannung aufrechterhalten wird. Wenn Sie keinen Strom aus der Versorgung ziehen, erhalten Sie wahrscheinlich die richtige Ausgangsspannung. Wenn Sie jedoch immer mehr Strom ziehen, verlieren die meisten Netzteile Spannung.

Spannungsteiler haben eine schreckliche Leitungs- oder Lastregelung - sie sind nur Vorwärtskopplungsgeräte, die ihre Ausgänge überhaupt nicht kompensieren. Jede regulierte Versorgung wird besser sein. Sehen Sie sich die Datenblätter der Regler an und sehen Sie, welche Nummern sie für die Leitungs- und Lastregelung angeben. Wichtig wird auch die Bandbreite sein. Der Regler hat einen kleinen Regelkreis, der nur die Welligkeit berücksichtigen kann, die er sieht. Jede Welligkeit, die außerhalb der Bandbreite liegt, ist unsichtbar und kann nicht behoben werden. Wenn Sie eine bestimmte Problemfrequenz sehen, müssen Sie möglicherweise die Regler wechseln. Es gibt auch einige Anwendungshinweise einiger Hersteller, die Informationen darüber enthalten, wie die Bandbreite von Reglern manchmal erweitert werden kann.

Viel Glück.

Betrieb der geregelten Stromversorgung (Spannung):

Ausgehend von der großen, einfacheren Perspektive besteht die Aufgabe der Spannungsregler, sowohl schaltend als auch linear, darin, als ideale Spannungsquelle zu fungieren. Dies bedeutet, dass auch bei variierender Last und / oder eigener Versorgung eine konstante Spannung bereitgestellt wird.

Normalerweise wird dies durch Verwendung einer Rückkopplungsschleife erreicht. Bei einer solchen Einstellung wird die Ausgangsspannung erfasst, und falls sie unter den eingestellten Wert fällt, wird etwas unternommen, um dem Ausgang mehr Strom zuzuführen, was dazu führen sollte, dass die Ausgangsspannung auf den eingestellten Wert zurückkehrt (und umgekehrt, wenn die Spannung über dem eingestellten Wert liegt). Dieses "Etwas" in Linearreglern besteht darin, das Durchlasselement * 1) dazu zu bringen, durch Einstellen des Basisstroms oder der Gate-Spannung mehr Strom vom Eingang zum Ausgang zu leiten. Beim Schaltregler besteht "etwas" normalerweise darin, Frequenz und / oder Arbeitszyklus anzupassen, um das gleiche Ziel zu erreichen. Insgesamt besteht die Hauptaufgabe von Linear- und Schaltreglern darin, Schwankungen der Ausgangsspannung zu reduzieren.

Jetzt ist nichts im Leben perfekt und beide Erkenntnisse desselben Ziels haben (schwerwiegende) Einschränkungen. Es sind viele Faktoren zu berücksichtigen (Leitung, Lastregelung, Regelgeschwindigkeit, Stabilität, Ausgangsrauschen, Betriebseingangs- / Ausgangsspannungs- / Strombereich und vieles mehr), aber aus Gründen der (Über-) Vereinfachung sind Linearregler besser bei der Bereitstellung eines wellenlosen Ausgangs, der dann auf Kosten des Wirkungsgrads geschaltet wird (dies ist ein Beacouse-geschalteter Regler, der seine eigene Welligkeit einführt, aber wiederum effizienter ist und Dinge tun kann, die Linearregler nicht können - wie z. B. das Erhöhen der Spannung).

Für den Fall aus Frage:

A) In dieser Anwendung benötigt man wirklich eine gute, geregelte Stromquelle, da 50 Hz / 60 Hz (100 Hz / 120 Hz) Welligkeit vom Netz hörbar sind (sogenanntes Power Line Brummen). Der Einfachheit halber handelt es sich bei beacouse-verbundenen Verstärkern um eine Immunität gegen Angebotsvariationen.

B) Der LM317 von seinem DS hat eine typische Welligkeitsunterdrückung von 80 dB * 2) bei 120 Hz (Stromleitung x2). Das heißt, wenn Sie 1 V pk-pk-Welligkeit am Eingang haben, sollte Ihre Ausgangswelligkeit 0,1 mV betragen (10k-fache Dämpfung). Zitieren Sie mich nicht dazu (da es viele Faktoren gibt, um die Sie sich kümmern müssen), aber es sieht so aus, als ob dies mehr als genug für diese Anwendung sein sollte.

C) Der Schaltregler / das Netzteil kann gut genug sein, vorausgesetzt, er lehnt 100 Hz / 120 Hz sehr gut ab (80 dB wie im Fall von LM317 wären nett). Selbst wenn es mehr Welligkeit erzeugt (es ist schwierig, eine mit weniger als 5 mV Selbstwelligkeit zu finden), müssen Sie sich keine Sorgen machen, wenn diese über 20 kHz liegen (und für den größten Teil der Schaltversorgung ist dies der Fall) wäre außerhalb des Frequenzbereichs, den das menschliche Ohr hören kann.

Übrigens können Sie Linearregler als "komplizierte Spannungsteiler" betrachten, was in der Tat eine recht gute Analogie ist (da das Durchgangselement als "einstellbarer" Widerstand behandelt werden könnte). Beachten Sie jedoch, dass diese "Komplikation" eine Welligkeitsunterdrückung von 80 dB ergibt :)

* 1) Durchgangselement - normalerweise ist es ein Transistor, BJT oder MOSFET, der zwischen Reglereingang und -ausgang angeschlossen ist. Die Rückkopplungsschleife stellt sie in Richtung eines "offeneren" oder "geschlossenen" Zustands ein, so dass dieses Element mehr oder weniger Strom durchlässt, um die Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten.

* 2) Sie müssen es korrekt entwerfen, dh ausreichende Entkopplungskappen bereitstellen, sicherstellen, dass es mit einem geeigneten Tropfen funktioniert, um die Regulierung aufrechtzuerhalten usw. Die Dokumentation ist Ihr Freund.

Ein linearer Regler ist ein Spannungsregler, der auf einer aktiven Vorrichtung wie einem Bipolartransistor (BJT) oder einem Feldeffekttransistor (FET) basiert, der in seinem linearen Bereich arbeitet. Es ist im Vergleich zu einem Schaltnetzteil sehr ineffizient, da die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung als Wärme abgeführt wird.

Der LM317 verfügt über drei Anschlüsse: Eingang, Ausgang und Einstellung. Der Regler entwickelt eine Nennreferenzspannung von 1,25 V zwischen den Ausgangs- und Einstellklemmen. Diese konstante Spannung wird an einen Widerstand angelegt, wodurch ein konstanter Strom fließt. Dieser konstante Strom fließt durch einen zweiten Widerstand, der mit Masse verbunden ist. Durch Variieren des Wertes des zweiten Widerstands ändert sich die Spannung über ihm und daher kann die Ausgangsspannung eingestellt werden.

Obwohl der LM317 ohne Kondensatoren verwendet werden kann, führt das Hinzufügen eines 1-uF-Kondensators sowohl am Eingang als auch am Ausgang zu einem saubereren Ausgang.

Diese Seite ist nützlich für die Berechnung der Werte der Widerstände. Hier ist noch einer.

Der Spannungsregler vergleicht die Ausgangsspannung mit einer Referenzspannung (häufig im Regler selbst eingebaut). Wenn also keine Mängel auftreten würden, wäre die Ausgangsspannung völlig unabhängig von Eingangsspannung, Ausgangsstrom, Temperatur usw.

Ein Schaltregler ist möglicherweise nicht unbedingt eine schlechte Idee. Wenn Sie sicherstellen können, dass das Schaltrauschen immer außerhalb des Frequenzbandes Ihres interessierenden Signals liegt (hier 20 Hz ~ 20 kHz), ist er genauso gut wie ein linearer Spannungsregler. In der Praxis ist dies möglicherweise nicht so einfach zu überprüfen (das Rauschen wird durch die Schleifenantwort usw. moduliert).