Mengapa regulator tegangan linier memiliki tegangan output minimum> 0 V

Saya mencoba untuk memilih regulator tegangan linier untuk proyek saya (lab. Catu daya).

Saya terpana, bahwa hanya sangat sedikit regulator yang mengklaim memiliki output yang dapat disesuaikan dengan 0 V. Tampaknya karena fakta, bahwa mereka umumnya menggunakan semacam referensi tegangan yang dihubungkan secara seri dengan pin ADJ . Skema disederhanakan, ditemukan dalam banyak lembar data dalam diagram di bawah ini.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Sekarang untuk pertanyaan ...
Apa alasan untuk memiliki referensi tegangan ini? (1,25 V dalam diagram di atas)

1. Apakah ada hubungannya dengan stabilitas loop kontrol / umpan balik? BAGAIMANA?
2. Apakah ini cara yang valid untuk menghindari masalah tegangan output minimum? Atau akankah saya menghadapi ketidakstabilan / masalah lainnya?
3. Jika tidak # 2, apa cara halal untuk membuat lab (arus tinggi). catu daya disesuaikan ke nol volt? Apakah saya harus meletakkan beban di antara dua regulator?

PS: Ini adalah pertanyaan pertama saya di forum ini, tolong jangan melempari saya dengan batu segera:] Saya mencoba mencari / google BANYAK, tapi saya tidak yakin apa yang sebenarnya saya cari ... banyak terima kasih atas balasan yang membantu.

PPS: Saya sadar, bahwa beberapa regulator, seperti LT3080 menggunakan sumber arus alih-alih referensi tegangan, tetapi IC ini seharusnya dapat disetel ke 0 V hanya untuk beban yang sangat kecil.

Dua alasan.

1.25V adalah tegangan yang nyaman untuk membuat referensi tegangan - itu disebut referensi celah pita dan memiliki (relatif) koefisien suhu rendah pada suhu kamar. Anda dapat membuat jenis referensi lain dan Anda dapat membuat voltase berbeda dari referensi 1.25V dengan amplifier atau attenuator, tetapi 1.25V cukup bagus. Anda memerlukan voltase (atau referensi arus, yang biasanya berasal dari referensi voltase) di dalam atau Anda tidak dapat mengatur voltase yang diketahui.

Kedua, 1.25V adalah tegangan keduanya cukup rendah sehingga hanya sedikit (hingga baru-baru ini) benar-benar membutuhkan pasokan yang rendah (sungguh, tidak ada yang peduli dengan persediaan lab), dan cukup tinggi sehingga tegangan offset op-amp internal tidak mempengaruhi akurasi banyak. Ini juga memungkinkan sirkuit internal yang tidak harus bekerja ke 0V.

Membuat regulator tegangan sederhana yang dapat disesuaikan yang bekerja hingga 0V tidak akan terlalu sulit dengan cara apa pun tetapi itu akan menambah biaya dan pin, dan itu bukan starter untuk bagian jellybean.

Saya akan menambahkan beberapa pertimbangan untuk jawaban yang sangat baik oleh Spehro Pefhany.

Pabrikan pengatur tegangan menghasilkan untung dengan menjual suku cadangnya dan industri elektronik modern menghasilkan untung sebagian besar dari barang yang diproduksi secara massal, bukan dari produk khusus yang hiper-khusus.

Regulator tegangan memiliki keberhasilan yang sangat besar karena memenuhi kebutuhan bersama dalam elektronik: menyediakan pasokan tegangan yang stabil ke sirkuit yang mereka makan. Sebagian besar peralatan elektronik menggunakan nilai pasokan voltase yang kurang lebih terstandarisasi: 1.8V, 2.5V, 3.3V dan 5V untuk sirkuit digital; 12V atau 15V untuk tahap analog daya yang lebih tinggi; 28V untuk amplifier daya, misalnya.

Karena itu pabrikan memiliki kelebihan dalam memproduksi regulator tegangan tetap. Tentu saja memiliki regulator yang dapat disesuaikan memiliki kelebihannya: Anda dapat memiliki rel pasokan tegangan non-standar, Anda mungkin ingin memberikan beberapa cara untuk mengurangi tegangan suplai, Anda mungkin ingin mengubah tegangan secara dinamis untuk beradaptasi dengan permintaan daya secara kompleks sirkuit, dll.

Faktanya adalah bahwa "case use power supply laboratorium" hampir tidak berarti bagi produsen chip: bandingkan berapa banyak pasokan daya lab yang dijual setiap tahun dengan berapa banyak regulator daya papan yang dibangun pada periode yang sama!

Selain itu, setiap tegangan di bawah ~ 1.5V memiliki sedikit penggunaan sebagai tegangan power rail dalam elektronik saat ini (mungkin dalam 10 tahun kita akan melihat keluarga logika baru yang sukses berjalan pada 0,5V, tetapi sampai saat itu, tidak!), Jadi tidak ada insentif untuk membuat adjustable chip regulator yang mengatur ke 0V (jika ini datang sebagai bagian dari desain, baik, tapi itu adalah tempat tujuan desain chip utama).

Terlebih lagi, pasokan laboratorium hampir tidak pernah dibuat hanya dari satu regulator: Anda memerlukan sirkuit yang lebih canggih (kecuali itu adalah mainan penghobi) untuk mengurangi kebisingan, untuk memberikan respons transien yang baik, hindari overshoot output, pembatas tegangan dan pembatasan arus, dll. , yaitu semua fitur yang membuat catu daya laboratorium layak dimiliki. Oleh karena itu tidak akan ada "persediaan pada chip" karena setiap produsen pasokan lab akan mengoptimalkan desain mereka dengan cara yang berbeda, dan chip "tangkap semua" tidak akan berguna, atau setidaknya, tidak akan diperlukan untuk diproduksi secara massal.

Saya tidak perlu menambahkan pertanyaan yang diajukan dalam judul, tetapi saya memiliki solusi yang memungkinkan untuk poin kedua / ketiga Anda tentang cara mengatasi penghalang 1.25V. Seperti yang mungkin telah Anda sadari, output tegangan LM317 lebih besar daripada 1.25V Vadj, sehingga Anda perlu catu negatif untuk menariknya Voutke nol volt. Saya membangun suplai ganda 5A sejak lama dan mendapatkan hasil yang sangat bagus sampai seseorang menjatuhkannya saat pindah rumah. Saya tidak pernah punya waktu untuk membangunnya kembali, tetapi didasarkan pada sirkuit di bawah ini. Saya telah menghilangkan komponen transformator / perbaikan / smoothing karena tidak ada yang istimewa dalam kasus ini. Persediaan DC yang lancar dan tidak diregulasi pergi ke +VDCdan -VDC.

Ia menggunakan beberapa lebih banyak koin uang hasil jerih payah Anda dengan menggunakan op-amp untuk memberikan stabil Vadj, yang pada gilirannya memerlukan semacam regulator untuk menyediakan pasokan +/- 12V untuk TL074. Regulator mana pun akan melakukan dalam hal ini, tetap atau dapat disesuaikan, dalam rentang yang adil.

Bagaimana ia melakukan hal yang dilakukannya:

Sangat sederhana. U1:Abuffer split tegangan melalui resistor variabel R_ADJ. U1:Cmembalikkan ini sehingga U1:Ddan U1:Bberakhir dengan tegangan yang sama tetapi berlawanan pada input non-pembalik. Ddan Bsangat penting untuk memberikan stabil, impedansi tinggi untuk R2+/-(dilingkari merah).

[Jika Anda ingin memiliki volt + ve dan -ve yang terpisah terhubung U1:B+ke pembagi tegangannya sendiri, dan biarkan U1:Aouthanya sampai R9.]

Dua R2resistor berpasangan dengan masing-masing R1resistor dan mematuhi Voutpersamaan standar yang ditempelkan pada lembar data untuk regulator ini dan sepupunya, kecuali Anda kemudian kurangi tegangan V_BIAS+(atau tambahkan tegangan pada V_BIAS-) untuk mendapatkan yang sebenarnya Vout. Terserah Anda untuk memilih nilai R2+dan R2-- dan juga R6, R7dan R_ADJ- untuk memberi Anda perubahan tegangan yang dapat diterima. Perhatikan bahwa R2nilai - nilai tidak akan cocok karena saat ini Iadj, yang sedikit berbeda dari satu IC ke yang berikutnya, tetapi jelas dari LM317 ke LM337. Sebagian besar, hubungan antara VadjdanIadj linear (dari pengalaman), tetapi hal-hal berubah sedikit ketika Anda mulai menarik arus signifikan dalam beban - karenanya:

Regulasi Tinggi Saat Ini :

Q1/2dan R3-5(dilingkari dengan warna biru) melakukan pekerjaan keledai ketika datang ke arus. Namun, ini bergantung pada pemilihan nilai untuk resistor secara cermat. Catatan: "2R" dan "R" tidak berarti masing-masing "2 Ohm" dan "1 Ohm"; mereka menyebut satu menjadi dua kali lipat perlawanan yang lain. Topik ini dibahas dalam beberapa versi lembar data untuk regulator ini dan online, jadi saya tidak akan mengulanginya di sini. Pada akhirnya tujuannya adalah mengalihkan sebanyak mungkin arus dari regulator sebanyak mungkin dan memaksanya melalui sebanyak mungkin transistor yang Anda butuhkan, tetapi Anda harus menentukan nilai terbaik untuk kebutuhan Anda sendiri.

Jangan mencoba menarik terlalu banyak arus pada voltase yang lebih rendah - ini berarti disipasi daya yang jauh lebih tinggi dari IC dan suhu yang jauh lebih tinggi. Jika +VDC18V, +V_out3.3V, dan +Iout3Amps, Anda akan memiliki 44 Watt menjadi panas. Saya percaya bahwa mendorong sepasang TIP147 dengan heatsink sederhana ke titik panas.