Pasokan daya yang diatur - bagaimana cara kerjanya?

Saya sedang membangun amp audio kecil ( varian dikendalikan saat ini dari desain szekeres ) dan tampaknya membutuhkan sumber daya yang sangat bersih, diatur. Karena persyaratan minimum pemesanan suku cadang, saya akan berakhir dengan, antara lain, lm317 cadangan dan lainnya. Seperti yang saya mengerti, baik Transformer standar> Wheatstone jembatan penyearah jembatan dan beralih pasokan listrik relatif berisik, jadi karena saya punya suku cadang, aku bertanya-tanya jika mengikuti desain referensi untuk membangun sebuah regulator tegangan akan membuat perbedaan, atau jika saya hanya harus menggunakan catu daya switching untuk menyalakannya - saya harus dapat menemukan 15-20 v yang saya berencana menggunakan pula, dan tidak menggunakan regulator tegangan sama sekali untuk catu daya

Dalam hal ini apakah menggunakan pengatur tegangan mengurangi riak dan kebisingan, atau itu hanya pembagi tegangan yang rumit?

Switching power berisik, tidak ada keraguan tentang hal itu - biasanya di mana saja dari kilohertz hingga kisaran megahertz, baik CM dan DM.

Saya juga berpikir Anda mendapatkan istilah Anda bingung. Saya kira Anda bermaksud mengatakan transformator dan penyearah jembatan, bukan jembatan Wheatstone.

Anda dapat menggunakan switcher untuk memberi makan regulator 317 dan mendapatkan manfaat dari output yang lebih bersih dan kehilangan efisiensi yang lebih kecil daripada solusi yang sepenuhnya linier (transformator frekuensi listrik et al)

A 317 aktif dan akan menolak riak sebagai fungsi dari jaringan umpan balik tegangan yang mengontrol transistor seri-pass pada perangkat.

Regulator tegangan bukan pembagi tegangan yang dimuliakan - ia memiliki referensi internal dan sirkuit umpan balik yang memungkinkannya untuk secara aktif mempertahankan level daya. Ini tidak sempurna (jadi Anda masih mendapatkan riak) tetapi jauh lebih baik daripada pembagi tegangan.

Pasokan daya umumnya dinilai oleh dua kriteria: regulasi jalur dan regulasi muatan. Regulasi saluran adalah kemampuan pasokan untuk mengkompensasi perubahan tegangan input. Ini membantu mengurangi riak - jika Anda menggunakan transformator dan jembatan wheatstone Anda masih akan memiliki riak setelah penyaringan low-pass. Regulasi saluran yang baik (low delta Vout / delta Vin) berarti tegangan output menahan riak-riak ini dan lebih bersih. Regulasi beban berkaitan dengan seberapa baik pasokan dapat mengalirkan arus dengan tetap mempertahankan tegangan. Jika Anda tidak menarik arus dari suplai, kemungkinan Anda akan mendapatkan tegangan output yang benar. Tetapi saat Anda menarik lebih banyak arus, sebagian besar pasokan kehilangan tegangan.

Pembagi tegangan memiliki regulasi garis atau beban yang buruk - mereka hanya memberi makan perangkat maju yang tidak mengkompensasi output mereka sama sekali. Setiap pasokan yang diatur akan lebih baik dari itu. Lihatlah lembar data regulator dan lihat nomor apa yang disediakan untuk pengaturan jalur dan pemuatan. Yang juga penting adalah bandwidth. Regulator memiliki loop kontrol kecil di dalam yang hanya dapat menjelaskan riak yang dilihatnya. Riak apa pun yang berada di luar bandwidth tidak terlihat dan tidak dapat diperbaiki. Jika Anda melihat frekuensi masalah tertentu, Anda mungkin perlu mengganti regulator. Ada juga beberapa catatan aplikasi dari beberapa pabrikan yang terkadang berisi informasi tentang cara memperluas bandwidth regulator.

Semoga berhasil.

Operasi pasokan daya (tegangan) yang diatur:

Untuk memulai dari perspektif yang besar dan lebih sederhana, tugas regulator tegangan, baik switching maupun linear adalah bertindak sebagai sumber tegangan ideal. Yaitu untuk memberikan tegangan konstan bahkan dalam kasus beban yang berbeda dan / atau suplai sendiri.

Biasanya itu dicapai dengan menggunakan umpan balik. Dalam pengaturan, tegangan keluaran dirasakan dan seandainya turun di bawah nilai yang ditetapkan, sesuatu dilakukan untuk memberikan lebih banyak arus ke keluaran yang akan menghasilkan tegangan keluaran kembali ke nilai yang ditetapkan (dan membalikkan jika tegangan berada di atas nilai yang ditetapkan). Ini "sesuatu" dalam regulator linier adalah membuat elemen lulus * 1) untuk melakukan lebih banyak arus dari input ke output dengan menyesuaikan arus basis atau tegangan gerbang. Dalam switching regulator biasanya "sesuatu" adalah mengatur frekuensi dan / atau siklus tugas untuk mencapai tujuan yang sama. Jadi, Singkatnya baik linier dan switching regulator pekerjaan utama adalah mengurangi variasi tegangan output.

Sekarang, tidak ada dalam hidup ini yang sempurna, dan kedua realisasi dari tujuan yang sama memiliki keterbatasan (parah). Ada banyak faktor yang perlu dipertimbangkan (jalur, pengaturan beban, kecepatan pengaturan, stabilitas, kebisingan keluaran, tegangan input / keluaran operasi / kisaran arus dan banyak lagi) tetapi demi (lebih) penyederhanaan, regulator linier lebih baik dalam memberikan keluaran yang lebih sedikit riak kemudian beralih dengan biaya efisiensi (ini adalah regulator yang beralih karena memperkenalkan riak sendiri, tetapi pada gilirannya lebih efisien dan dapat melakukan hal-hal yang tidak dapat dilakukan oleh regulator linier - seperti meningkatkan tegangan).

Untuk kasus dari pertanyaan:

A) Dalam aplikasi ini orang benar-benar membutuhkan sumber daya yang baik dan teregulasi, karena riak 50Hz / 60Hz (100Hz / 120Hz) dari daya dapat terdengar (yang disebut dengungan saluran listrik). Juga amplifier yang dihubungkan dengan beacouse memperdagangkan variasi pasokan kekebalan untuk kesederhanaan.

B) LM317, dari DS-nya, memiliki 80dB * 2) penolakan riak tipikal pada 120Hz (saluran listrik x2). Itu adalah jika Anda memiliki 1V pk-pk riak di input riak output Anda harus 0,1 mV (10k kali redaman). Jangan mengutip saya tentang itu (karena ada banyak faktor untuk diurus) tetapi sepertinya ini harus lebih dari cukup untuk aplikasi ini.

C) Regulator switching / catu daya mungkin cukup baik asalkan ia menolak 100Hz / 120Hz dengan sangat baik (80dB seperti dalam kasus LM317 akan lebih baik). Bahkan ketika itu menghasilkan lebih banyak riak (menemukan satu dengan kurang dari 5mV output self-riak sulit), jika itu di atas 20kHz (dan untuk sebagian besar pasokan switching itu terjadi), Anda tidak perlu khawatir tentang hal itu karena riak itu akan berada di luar rentang frekuensi yang dapat didengar telinga manusia.

BTW Anda dapat melihat regulator linier sebagai "pembagi tegangan yang rumit"), yang sebenarnya analoginya cukup baik (karena elemen pass dapat diperlakukan sebagai resistansi "yang dapat disesuaikan"). Perhatikan, bagaimanapun, "komplikasi" ini memberi Anda 80dB penolakan riak :)

* 1) elemen lulus - biasanya transistor, BJT atau MOSFET, terhubung antara input dan output regulator. Loop umpan balik akan menyesuaikan ke arah kondisi "terbuka" atau "tutup" yang lebih banyak sehingga elemen ini akan melewatkan lebih banyak atau lebih sedikit arus untuk mempertahankan tegangan output.

* 2) Anda perlu mendesainnya dengan benar, yaitu memberikan topi pelepasan ikatan yang cukup, pastikan bahwa itu akan bekerja dengan setetes yang sesuai untuk mempertahankan peraturan dll. Dokumentasi adalah teman Anda.

Regulator linier adalah regulator tegangan berdasarkan perangkat aktif seperti transistor sambungan bipolar (BJT) atau field effect transistor (FET) yang beroperasi di wilayah liniernya. Ini sangat tidak efisien dibandingkan dengan catu daya mode switched, karena perbedaan antara tegangan input dan output dihamburkan sebagai panas.

LM317 memiliki tiga terminal: input, output, dan penyesuaian. Regulator mengembangkan tegangan referensi 1,25V nominal antara output dan terminal penyesuaian. Tegangan konstan ini diterapkan melintasi resistor, menyebabkan arus konstan mengalir. Arus konstan ini mengalir melalui resistor kedua yang diikat ke tanah. Dengan memvariasikan nilai resistor kedua, tegangan yang melintasinya akan bervariasi dan karenanya tegangan output dapat diatur.

Meskipun LM317 dapat digunakan tanpa kapasitor, menambahkan kapasitor 1 uF pada input dan output akan memberikan output yang lebih bersih.

Halaman ini berguna untuk menghitung nilai dari resistor. Ini satu lagi.

Regulator tegangan membandingkan tegangan output terhadap tegangan referensi (sering dibangun ke dalam regulator itu sendiri), jadi jika tidak ada ketidaksempurnaan, tegangan output akan benar-benar independen dari tegangan input, arus keluaran, suhu dll.

Regulator switching mungkin tidak selalu merupakan ide yang buruk, jika Anda dapat memastikan noise switching selalu keluar dari pita frekuensi sinyal yang Anda minati (di sini 20Hz ~ 20kHz) - maka itu sama baiknya dengan regulator tegangan linier. Dalam praktiknya itu mungkin tidak mudah untuk diverifikasi (kebisingan dimodulasi oleh respons loop, dll.)