Stabilizator LDO

[Darek B]

Witam!

Mam do zaprojektowania stabilizator napięcia LDO na wzmacniaczu operacyjnym i jeśli ktoś z Was ma doświadczenia w tej kwestii, prosiłbym o pomoc. Mój problem polega na tym, że układ pokazy na zdjęciu działa w Pspicie bardzo dobrze, jednak nie dokońca potrafię wyznaczyć wzoru na regulację napięcia w tym układzie. Równanie regulacji: Uo=Vref(1+R1/R2) jest słuszne jednak nie uwzględnia wszystkich niuansów układu, a w szczególności tranzystora MOSFET zastosowanego w układzie.

Jeśli ktoś posiada materiały lub/i wiedzę na temat projektowania takich stabilizatorów, to proszę o pomoc, gdyż z tego co obserwuję w różnych notach aplikacyjnych i rozważań teoretycznych, to wnioskuję, że nie ma znaczenia jakiego elementu szeregowego użyję do regulacji napięcia wyjściowego.

Stabilizator ma regulować napięcie 8V i mieć zabezpieczenie przeciwzwarciowe powyżej 1A. Naturalnie do obliczeń napięcie referencyjne można przyjąć, że nie zależy od napięcia wejsciowego i wynosi 1,44V, a zabezpieczenia nie ma w warunkach normalnych.

Pozdrawiam i z góry dziękuję za zainteresowanie.

Darek

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[Darek B]

Naturalnie przytoczony wzór powinien mieć postać w tym przypadku Uo=Vref(1+R4/R6). Cytowany był dosłownie z innych rozważań teoretycznych.

Darek

[pba]

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą ) tu masz gotowca,

 

nie wiem dlaczego aż tak namotana ta referencja u Ciebie, wystarczy skozystac z gotowego żródła napięcia odniesienia seri REFxxX , lub cos z Maxima MAX60xx lub ze zwyklej zenerki

pozatym zapomnialeś o wyfiltrowaniu napięcia odniesienia żeby pewniej działało (jakis RC za Vref)

Mosfet faktycznie nie jest zbyt istotny, wybierz taki na małe napięcie bedzie mial mniejsza pojemnosc i cały układ będzie miał lepsze parametry dynamiczne....ogólnie to jaja sa z takimi układami, kiedys robiłem cos podobnego i powyzej kilku MHz zaczynało to wzmacniać śmieci :)

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[pba]

napięcie Vref masz 2xUbe dla prądu jaki płynie przez Q4 i ten niżej

dla zdrowotnosci dodalbym jakis rezystorek na bramkę tranzystora ( np. 150ohm - strzelam)

[Darek B]

Referencja to zwykłe lustro prądowe, a że skomplikowana w budowie to nie problem. Gwarantuje jednak całkiem niezłą stabilność napięcia, jak napisałeś 2xUbe. Problem jak w równania układu ująć tranzystor MOSFET, który steruje całą regulacją. Tak, że jak wrzuce wartości elementów, to dostane Uo=8V.

Pozdrawiam,

Darek

[pba]

nie uwzglednia się , całą robote odwala wzmacniacz operacyjny tak sterujacy mosfetem aby napięcie na wejsciu - i + wzmacniacza operacyjnego było takie same, jesli tylko przy maksymalnym prądzie (tu 1A) napiecie przed mosfetem będzie troche większe(spadek na mosfecie U=I*rezystancja drenu, tu Imax=1A, rezystancja drenu Rdss z karty katalogowej) niz 8V to uklad będzie działał bez "siadania" napięcia na wyjściu

[pba]

pozatym przy zasilaniu 8.5V i rezystorze-czujniku prądu 0.63ohm , to tylko na tym rezystorze wystąpi spadek 0.63V a to za wiele jesli minimalne zasilanie ma byc 8.5V.....

 

Zerknij w link, tam jest dokładnie ten sam układ i w tekscie chyba rez jest wytłumaczone dlaczego mosfet itd.

[panterka]

Ja proponuję wyżucić tranzystor który ma ograniczyć prąd i zastosować w tej roli wzmacniacz operacyjny, zminiejszyć ten rezystoerk do wartości 0,1 Ohma czy nawet mniej, zawsze to mniejsze spadki. Cyba, że wartość 0,6V to nia duża jak na ten projekt i jest dopuszczalna w złożeniach.

 

pba możez cos powiedzieć na temat tego projektu, jeśli potrzebujesz jakiś informacji to pisz na maila

 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

 

Pozdrawiam

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[panterka]

Widze, że pba mnie troszke uprzedził

[pba]

potraktuj mosfet+wzmacniacz operacyjny jako jeden blok-wzmacniacz , bo tak jest w istocie i ten wzór który masz jest prawdziwy, a żródło napięcia odniesienia to osobny blok który daje tylko Vref i tyle, bardziej skomplikowane wzory tylko zaciemnia analizę

[pba]

panterka > IRFP240 , OPA2604 .... jakoś audiofilsko się zrobiło

[pba]

na koniec - przesymuluj twój Vref w spice robiąc steping temperatury, albo przynajmniej dla jakis skrajnych 20C i 30C, przyzwoite źródła napiecia odniesienia zaczynają sie juz od ok.10pln

[panterka]

Audiofilsko mówisz, hmm czy ja wiem :)

 

Uaktualniony schemat (może komuś się to kiedyś przyda)

 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

 

sorki Darku, że ci się w wątek wtrącam.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[Darek B]

Co do ograniczenia prądowego nie ma zastrzeżeń i powiedzmy, że działa przyzwoicie. Oczywisty jest fakt, że minimalna różnica napięc wejściowego i wyjściowego, przy której LDO będzie działał prawidłowo, będzie zależało od prądu obciążenia (istnienie rezystancji Rds(on)). Link, który podałeś

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

niestety nie działa...

Tylko jak ująć w projekcie, że zastosowany tranzystor będzie dobrze regulował napięcie 8V. Próbowałem już ująć to wzorem, który powstał ze złożenia dwóch:

1) Id=Gm*Ugs, gdzie Gm - transkonduktancja tranzystora,

2) Uo=Id*Ro

 

przekształcając to pierwsze:

Id=Gm(Ucc-Ua), gdzie Ua - napięcie na wyjściu wzm. op., Ucc - napięcie wejściowe

Id=Gm(Ucc-k(Up-Vref)), gdzie k - wzmocnienie wzm. op

Id=Gm(Ucc-k(T*Uo-Vref)), gdzie T = R6/(R4+R6)

Id=Gm(Ucc-k(T*Id*Ro-Vref))

przekształacając to równanie dostaniemy:

Id=Gm(Ucc+Vref)/(1+Gm*k*T*Ro), co z racji Gm*k*T*Ro >> 1 mozna uproscic do postaci:

Id=Gm(Ucc+Vref)/Gm*k*T*Ro a dalej

Id=(Ucc+Vref)/k*T*Ro

mnożąc to dalej przez Ro, dostaniemy:

Uo=(Ucc+Vref)/k*T ???

Wynik jest raczej zaskakujący z racji dużej wartości k, co powoduje, ze Uo dąży do 0.

Prawdopodobnie metodologia ta jest błędna z racji istnienia sprzężenia zwrotnego...Jeśli ktoś ma pomysł jak coś takiego wyznaczyć, chętnie poczytam...

Dziękuję za zainteresowanie tematem.

Darek

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[Darek B]

...I zapraszam pozostałych do dyskusji...

[Darek B]

I może ktoś wie, czemu nie można przesymulować w PSpicie tego układu pod względem czasowym, jeśli wrzuci się zamiast źródła napięcia wejściowego źródło Vsin. Arcyciekawe...Wyrzuca błędy na temat konwersji prądów i napięc..(??)