Podwajacz ze stabilizacją - prośba o weryfikację układu

[Einherjer]

Jakim cudem udało Ci się uzyskać takie duże pady w Eagle'u? Powiększałeś je? Straszne spaghetti Ci wyszło, zastanów się dobrze nad rozmieszczeniem elementów. Odległości między ścieżkami a padami w wielu miejscach są za małe. A już prowadzenie ścieżki 9V DC tuż obok ścieżki 220V AC to samobójstwo. Zrób tę płytkę tak, żeby nie trzeba było jej w paintcie poprawiać. Rezystor R1 jest zbędny. Przy tych prądach zrezygnowałabym też śmiało z C2. Ten kondensator 10uF w dzielniku napięcia za LM317 też bym wywalił. W ten sposób zaoszczędzisz nieco miejsca. Za LM317 powinien się jednak znajdować kondensator ceramiczny 100nF.

[kolawski]

Wielkie dzięki za podpowiedzi, wprowadzę sugerowane poprawki.

Pady powiększyłem gdzieś w ustawieniach gremialnie, że się tak wyrażę (korzystając z zaleceń jakiegoś tutoriala). Teraz nie pamiętam, gdzie to było i jest problem. Pogrzebię, może to odkręcę. Choć w większości wypadków duży pad jest wygodniejszy (lepiej się wierci i lutuje).

A czy redukcja jest ok? (to jest 5watowiec, zapomniałem dodać).

A jeśli powywalam zbędne kondensatory, to może warto wstawić bezpieczniki? Co koledzy sądzą.

Einherjer: Gdzie dokładnie ten kond ceramiczny (bezpośrednio za LM317 czy dalej np. obok C3)?

[kolawski]

Uprościłem schemat, poprawiłem płytkę. Może być?

[Einherjer]

O wiele lepiej. Czemu właściwie służy D2? C4 dałbym równolegle do R2. Teraz zamiast polepszać stabilizację to ją pogarsza. Równolegle do C3 powinien się znaleźć kondensator ceramiczny 100nF.

[kolawski]

Czemu właściwie służy D2? C4 dałbym równolegle do R2. Teraz zamiast polepszać stabilizację to ją pogarsza. Równolegle do C3 powinien się znaleźć kondensator ceramiczny 100nF.

Układ przerysowałem z artykułu z "Elektroniki Praktycznej" 12/1996, więc nie będę się mądrzył tylko zacytuję (oznaczenia elementów zmieniam odpowiednio do mojego schematu): "Chcąc poprawić odpowiedź impulsową stabilizatora należy na wyjściu umieścić kondensator C3. Dodatkowy kondensator C2 o wartości 10uF zmniejsza napięcie tętnień na wyjściu zasilacza. W przypadku zastosowania dodatkowych kondensatorów wskazane jest zabezpieczenie stabilizatorów dodatkowymi diodami D1 i D2. Dioda D1 zabezpiecza układ przed skutkami zwarcia na wejściu stabilizatora rozładowując C3. Dioda D2 umożliwia natomiast bezpieczne rozładowanie kondensatora C2 w przypadku zwarcia wyjścia do masy".

Dzięki za pomoc.

[Einherjer]

W EP to nie takie babole przechodziły Autor najwyraźniej nie specjalnie rozumiał zasadę działania stabilizatora i stąd takie genialne wynalazki. Spróbuję wytłumaczyć to w sposób mniej ścisły a bardziej obrazowy. Stabilizator przy pomocy dzielnika napięcia próbkuje napięcie wyjściowe i stara się przeciwdziałać jego zmianom. A dokładniej dąży do tego, żeby napięcie na nóżce ADJ było równe napięciu odniesienia. Jeśli więc na wyjściu (a więc i na ADJ) pojawi się jakiś przebieg zmienny, stabilizator "przymyka" lub otwiera swój element regulacyjny tak by ten przebieg zniwelować. W Twoim układzie zakłócenia pojawiające się na wyjściu nie pojawiają się na ADJ, bo są tłumione przez kondensator równoległy z dolnym rezystorem dzielnika. Stabilizator ich "nie widzi", więc nie może im przeciwdziałać --- w ten sposób mamy gorszą stabilizację. A gdyby chcieć być bardziej ścisłym, to można łatwo pokazać , że w układzie z kondensatorem w dzielniku, rezystancja wyjściowa rośnie wraz z częstotliwością. Odwrotnie będzie, gdy kondensator będzie równolegle z górnym rezystorem dzielnika. Wtedy może jednak być gorzej ze stabilnością. Konkludując: Wywal D2 i C4 i koniecznie dołóż 100nF za LM317.

[kolawski]

Serdecznie dziękuję za "obrazowe" wyjaśnienia i darmowe konsultacje, zrobię, jak Kolega radzi. Pokażę, jak wyszło. Ahoj!

Teraz sobie przypomniałem, że jak uruchomiłem podwajacz z układem stabilizacji jak wyżej, to rzeczywiście niewesoło było na wyjściu. Nie mogę sobie przypomnieć dokładnie pomiarów, ale pamiętam, że wahania napięcia na wyjściu oceniłem jako znaczące. Winiłem za to chiński multimetr, ale może to właśnie wina samej konstrukcji. Pozdrawiam

[Romekd]

Witam.

W EP to nie takie babole przechodziły Autor najwyraźniej nie specjalnie rozumiał zasadę działania stabilizatora i stąd takie genialne wynalazki. Spróbuję wytłumaczyć to w sposób mniej ścisły a bardziej obrazowy. Stabilizator przy pomocy dzielnika napięcia próbkuje napięcie wyjściowe i stara się przeciwdziałać jego zmianom. A dokładniej dąży do tego, żeby napięcie na nóżce ADJ było równe napięciu odniesienia. Jeśli więc na wyjściu (a więc i na ADJ) pojawi się jakiś przebieg zmienny, stabilizator "przymyka" lub otwiera swój element regulacyjny tak by ten przebieg zniwelować. W Twoim układzie zakłócenia pojawiające się na wyjściu nie pojawiają się na ADJ, bo są tłumione przez kondensator równoległy z dolnym rezystorem dzielnika. Stabilizator ich "nie widzi", więc nie może im przeciwdziałać --- w ten sposób mamy gorszą stabilizację. A gdyby chcieć być bardziej ścisłym, to można łatwo pokazać , że w układzie z kondensatorem w dzielniku, rezystancja wyjściowa rośnie wraz z częstotliwością. Odwrotnie będzie, gdy kondensator będzie równolegle z górnym rezystorem dzielnika.

Ojej, teraz to dopiero "babole" wyszły Koledze.. . LM317 to zwykły stabilizator o napięciu wyjściowym 1,25 V, z trzema wyprowadzeniami. To, że używa się go najczęściej jako układ o regulowanym i stabilizowanym napięciu wyjściowym wynika ze sposobu podłączenia (aplikacji), a nie cech samego układu LM317. Z niemal podobnym skutkiem można byłoby użyć innego układu o ustalonym napięciu wyjściowym (np. 5, 6, 8, czy 9 V), z tym, że wówczas regulacja rozpoczynałaby się od napięcia na jakie został zaprojektowany sam układ scalony. Wyprowadzenie ADJ w LM317 to nie wejście wzmacniacza "napięcia błędu", a coś wręcz przeciwnego. Układ stabilizując napięcie 1,25V na wyjściu (względem wyprowadzenia ADJ) wraz z rezystorem 240 omów, dla rezystora (potencjometru) łączącego wejście ADJ z masą stanowi precyzyjne źródło prądowe. Dla napięcia 1,25 V i rezystora 240 omów prąd stabilizowany będzie miał wartość około 5,3 mA, plus dodatkowe 50 mikroamperów wypływające z wyprowadzenia ADJ (to tak mało, że dla uproszczenia obliczeń można ten składnik pominąć). Tak więc napięcie wyjściowe z rezystorem "podnoszącym" wyniesie: wartość rezystora (tu 1,5 kilooma) razy 0,0053 A, plus 1,25 V dodawane (stabilizowane) przez układ LM317, czyli razem około 9 V. Po uwzględnieniu prądu wyprowadzenia ADJ rzeczywiste napięcie może wynosić 9,14 V, choć tak naprawdę napięcie to będzie zależało jeszcze od rozrzutu parametrów LM317 i tolerancji użytych rezystorów. Ponieważ w napięciu stabilizowanym przez sam układ (1,25 V) występuje pewna składowa tętnień i szumów, to by nie powielać jej proporcjonalnie do rosnącego napięcia wyjściowego z całej aplikacji producent LM317 zaleca zablokować rezystor do masy (rezystor "programujący" napięcie wyjściowe) dodatkowym kondensatorem 10 uF (wpływ tego kondensatora na parametry stabilizatora znajduje się w nocie katalogowej). Z nim, niezależnie od "zaprojektowanego" przez nas napięcia wyjściowego poziom szumów i tętnień na wyjściu układu będzie względnie niski i niezależny od tego napięcia. Podłączenie kondensatora równolegle z rezystorem 240 omów spowoduje, że układ stanie się generatorem szumów i zakłóceń (poza tym wszystkie parametry stabilizatora ulegną pogorszeniu!). Nie należy też wyrzucać diody D2, gdyż bez niej zwarcie wyjścia stabilizatora spowoduje uszkodzenie układu scalonego ładunkiem zgromadzonym w kondensatorze 10 uF.

Pozdrawiam,
Romek

[kolawski]

Rozumiem, że wracamy do wersji poprzedniej z diodą D2 i kondensatorem C4. Czy tak?

Jeszcze dopytam, jeśli rezystor 240R "definiuje" precyzyjne źródło prądowe, to lepszej dokładności należy się spodziewać po rezystorze 1% niż np 5 %?

I jeszcze jedno, żeby nie musieć poprawiać. Chcę wykorzystać diody 4007 (mam takie) zamiast 4002, wydaje mi się, że nie ma przeciwwskazań. Mam rację?

Poprawka: ech..., cytując "EP" wprowadziłem oznaczenia z mojego układu, niestety niekonsekwentnie, kondensator 10uF u mnie ma oznaczenie C4, a nie C2. Sorry.

[Romekd]

Rozumiem, że wracamy do wersji poprzedniej z diodą D2 i kondensatorem. Czy tak?

Oczywiście, to najbardziej zalecana aplikacja, ze względu na najmniejsze szumy i tętnienia.

Jeszcze dopytam, jeśli rezystor 240R "definiuje" precyzyjne źródło prądowe, to lepszej dokładności należy się spodziewać po rezystorze 1% niż np 5 %?

Dokładnie. Poza tym przy dokładnych rezystorach wiemy czego się spodziewać na wyjściu układu..

I jeszcze jedno, żeby nie musieć poprawiać. Chcę wykorzystać diody 4007 (mam takie) zamiast 4002, wydaje mi się, że nie ma przeciwwskazań. Mam rację?

Stosowanie w układzie diod o znacznie wyższym dopuszczalnym napięciu wstecznym nie jest wskazane. Wraz ze wzrostem tego napięcia rośnie również spadek napięcia na diodzie w kierunku przewodzenia, a przy niskim napięciu wejściowym ma to duże znaczenie. Ja użyłbym diod o nieco większym prądzie (np. 3 A/50...100 V), a może nawet diod Schottky'ego, gdyż mają jeszcze niższy spadek w kierunku przewodzenia.

[kolawski]

Wielkie dzięki, ukłony do ziemi.

[Einherjer]

Romku, jak zwykle masz rację. Przepraszam wszystkich czytających za wprowadzenie w błąd

[kolawski]

Przepraszam wszystkich czytających za wprowadzenie w błąd

Jako główny zainteresowany uroczyście oświadczam, że nic a nic się nie gniewam

[Romekd]

Też uważam, że nie ma za co przepraszać. Jest tak dużo różnych układów i rozwiązań, że nikt nie może znać wszystkich. Poza tym, to co napisałeś, jest słuszne dla klasycznych układów z ujemnym sprzężeniem zwrotnym (w nich wzrost napięcia na wejściu wzmacniacza napięcia błędu wywołuje spadek napięcia na wyjściu stabilizatora, w LM317 dzieje się na odwrót..). Forum służy do zdobywania nowej wiedzy oraz weryfikacji tej już posiadanej, dlatego sam chętnie czytam wątki i podziwiam wielu Kolegów za wiedzę, doświadczenie i umiejętność radzenia sobie w kwestiach technicznych..

Pozdrawiam serdecznie,
Romek

[_idu]

O wiele lepiej. Czemu właściwie służy D2? C4 dałbym równolegle do R2. Teraz zamiast polepszać stabilizację to ją pogarsza. Równolegle do C3 powinien się znaleźć kondensator ceramiczny 100nF.

D2 jest konieczna by zabezpieczyć LM317 przed energią zgromadzoną w kondesatorze filtrującym łączonym od końcówki ADJ do masy. Ponadto to co proponujesz nie poprawi filtracji tętnień - producenci/twórcy tegoż scalaka chyba wiedzieli co pisali w dokumentacji. Noty katalgowe podają nawet pojemność tego kondesatora od której dioda ta jest konieczna.

P.S. Takie położenie tego kondesatora jest korzystniejsze dla tłumienia tętnięń. Czemu? Spójrz na wzór służący do obliczenia napięcia wyjściowego. Im większa rezystancja pomiędzy ADJ a masą tym wyższe napięcie. Zamieńmy teraz to na napięcie przemienne i użyjmy pojęcia impedancja. Najskutecznejszym zmniejszeniem napięcia tętnień będzie zmniejszenie do zera impedancji dla prądu przemiennego pomiędzy ADJ a masą.