Shunt regulator vs stabilizator napięcia

[Molibden]

Parę uwag o LM317: kondensator tattalowy 10uF na Pin Adj poprawia ripple rejection o ponad 20dB, w tym samym, stopniu zmniejszając impedancje wyjściową w całym paśmie. Dla częstotliwości

[Rambo]

Molibden - jeśli chcesz więcej info na temat właściwego dobrania kondensatora adj , to mogę podrzucić na skrzynkę bardzo dobry artykuł poparty wieloma pomiarami.

[tomek_j]

Molibden, 16 Cze 2007, 23:32

>Kondensatory tantalowe: 1uF (tantal) = 25uF (aluminium).

 

Bardzo ciekawe równanie - mógłbyś rozwinąć?

Ja znam tylko staroświeckie równanie 1uF=1uF

Pzdr

T.

[Karmaj]

Gdy podstawimy większą wartość, wygląda to jeszcze efektowniej:

100uF (tantal) = 2500uF (aluminium) :)

[Molibden]

Kondensatory tantalowe mają tak niski ESR w porównaniu ze zwykłymi elektrolitami (nie low ESR), że podobną filtrację uzyskuje się przez stosowanie dużo niższych pojemności.

Wynika to ze schamatu zastępczego kondensatora, gdzie opórcz pojemności mamy szeregowo oporność i indukcyjność doprowadzeń oraz rezystancję elektrod i elektrolitu. Równolegle do pojemności jest rezystancja upływności kondensatora.

Podobnie kondensatory z elektrolitem polimerowym OS-CON mogą zastąpić elktrolity o kilkuktornie większej pojemności.

[Karmaj]

Idąc tym tokiem myślenia to w takim np. Dac Kustagon zamiast kondensatorów 4700uF, wystarczy zastosować Oscona 180uF albo 220uF (akurat takie mam) i będzie OK?.

Bo te wielkie pojemności w tym Dacu to mi się od początku nie podobały, podobnie zresztą jak zastosowanie tam LM317 jako stabilizatorów 5V.

[Molibden]

Może tak być, ale oprócz ESR często liczy się też ładunek jaki kondenstor gromadzi, a to zapewnia tylko dużą pojemność.

Nie wiem jaki przelicznik pojemności tu zastosować, myślę że możesz spróbować dać mniejsze pojemności, o ile usuna skutecznie szumy i zakócenia (oceniam słuchawkami w piętymi przez kondensator - z braku oscyloskopu).

LM317to nie są złę układy, ale możesz spróbować użyć coś z regulowanych lub nie regulowanych na +5V LT10xx lub np. LM2940-CT5 NS-a.

[bogdan_]

zgadzam się z kolegami preferującymi duże pojemności przed i za stabilizatorem z tym że ten drugi szczególnie powinien być blisko wyjścia a nie dalej na płytce bo wtedy większa pojemność może pogorszyć parametry poniewaz na przewodzie masowym odłoży się sporo zakłóceń. Wystarczy spojrzeć na flagowe odtwarzacze i przetworniki czołowych firm gdzie się zbytnio nie oszczędza. Przy zastosowaniu małych pojemności rzędu 2200- 4700 mikro i transormatorów na styk napięcie zakłóceń za mostkiem prostowniczym może wynosić spokojnie kilkaset mV jak np w Pionerze PD8700 w którym widać spore oszczędności w stosunku do najwyższych modeli. Oczywiście dalej układ scalony tłumi te ogromne zakłócenia o kilkadziesiat dB ale nie jest do wystarczające dlatego warto poprawić jakośc zasilania już za mostkiem. Stosowanie kondensatorów kilka mikro na wyjściu stabilizatora w/g zaleceń producentów kości to absolutne minimum aby scalak się nie wzbudził i pracował w miarę stabilnie. Nie gwarantuje to jednak najlepszych parametrów szumowych i stabilnej pracy, znacznie lepiej jest jak jest bardzo duży kondensator a stabilizator tylko go precyzyjnie laduje do odpowiedniego napięcia. jeśli chodzi o wykres impedancji i poziom szumów zasilacza to najlepsze rozwiazanie to kondensator duzej pojemności minimum kilka tys. mikro + suchu za stabilizatorem i dalej obok zasilanych układów małe kondensatory odsprzęgające np w cyfrówce oscon lub tantal + suchy . Zwolennikom małych wartości proponuję sprawdzać efekty tuningowania zasilacza na oscyloskopie.

[tomek_j]

bogdan_, 18 Cze 2007, 18:29

 

>zgadzam się z kolegami preferującymi duże pojemności przed i za stabilizatorem z tym że ten drugi

>szczególnie powinien być blisko wyjścia

 

moze nie warto, bo i tak nie przekonanych nie przekonam

 

przykład LM317

datasheet ST:

Performance may be improved with added capacitance as follow:

An input bypass capacitor of 0.1μF

An adjustment terminal to ground 10μF capacitor to improve the ripple rejection of about 15 dB (CADJ).

An 1μF tantalum (or 25μFAluminium electrolytic) capacitor on the output to improve transient response.

 

raczej tutaj nic nie ma o 1000...2000uF na wyjsciu nawet blisko stabilizatora. Pojawia sie pośrednio tutaj cytowany przez Mlibdena 1uF=25uF. Ja znam ten "zamiennik" i chetnie stosuje tanatale, tyle że 1uF=25uF to baardzo nieprecyzyjne określenie.........

 

Przejrzałem dataseet kilku producentów LM317 i w każdym z nich nie proponuje się Cout wiekszego niz 20uF. Załózmy,że duza pojemność jest ok - dlaczego producenci tego nie napiszą: "np w pewnych aplikacjach zwiększenie pojemności Cout dakje takie a takie korzyści". W bardzo wielu konstrukcjach - równiez znanych firm układy zasilania są proaktycznie identyczne z zaleceniami producentów. No to co to jest - jakiś spisek? ;-p.

[tomek_j]

>An input bypass capacitor of 0.1uF

>An adjustment terminal to ground 10uF capacitor to improve the ripple rejection of about 15 dB

>(CADJ).

>An 1uF tantalum (or 25uFAluminium electrolytic) capacitor on the output to improve

>transient response.

 

tak czasami wygląda kopiowanie z pdf'a :-)

[jar1]

....stability. Any increase of the load capacitance larger

than 10 µF will merely improve the loop stability and output

impedance....

 

Tego jeszcze nie dokopiowałeś ;-)

[tomek_j]

jar1, 18 Cze 2007, 19:39

 

>....stability. Any increase of the load capacitance larger

>than 10 uF will merely improve the loop stability and output

>impedance....

>

>Tego jeszcze nie dokopiowałeś ;-)

nie dokopiowałem bo w moim datasheet tego zdania nie ma. Korzystałem z danych ST - mozesz skopiwać całość?

[Molibden]

Ja korzystałem z datasheeta National Semiconductor.

Duża pojemność zmniejsza szumy, niezależnie co o stabilności i odpowiedzi impulsowej z tego wynika, bo tworzy się dzielnik pomiędzy wewnętrzną rezytancją źródła szumów stabilizatora a impedancją kondensatora.

[michelangelo]

>Duża pojemność zmniejsza szumy, niezależnie co o stabilności i odpowiedzi impulsowej z tego wynika,

>bo tworzy się dzielnik pomiędzy wewnętrzną rezytancją źródła szumów stabilizatora a impedancją

>kondensatora.

 

Dokładnie tak, a w kwestii stabilności, to obiekt o dłuższym czasie całkowania (wydłuża go kondensator proporcjonalnie do pojemności) jest obiektem bardziej stabilnym, niż ten o krótszym czasie całkowania, jeśli tylko algorytm regulacji to klasyczne PID. Niech to jakiś obecny student kierunku pokrewnego elektryce sprawdzi w podręcznikach od podstaw automatyki, bo ja w teh chwili nie mam dostępu do takiej literatury, ale tak to pamiętam.

[bogdan_]

Stabilność stabilizatora z większym kondensatorem na wyjściu widać np podczas pomiarów odpowiedzi na skokową zmianę prądu obciążenia lub odpowiedź na skokowy przyrost napięcia wejściowego.

[tomek_j]

bogdan_, 19 Cze 2007, 18:30

 

>Stabilność stabilizatora z większym kondensatorem na wyjściu

 

wiekszym to znaczy jakim?

 

>widać np podczas pomiarów odpowiedzi

>na skokową zmianę prądu obciążenia lub odpowiedź na skokowy przyrost napięcia wejściowego.

 

jak widać? jest lepiej, gorzej , tak samo? - sam mierzyłes czy ktoś zmierzył

[Rambo]

dołączę się do pytania tomka _j - jak widać, kiedy widać i co widać i jak to zaobserwować ?

[bogdan_]

wyniki znam z pomiarów własnych ( bez oscyloskopu i kilku przyrządów nie wyobrazam sobie tuningu sprzętu ! ), nie mam na razie czasu ale postaram się poszukać coś w necie. Wzmacniacz błędu w typowym stablizatorze jest wolny jak ślimak dlatego przy pojawieniu się na wejściu impulsu o stromym przebiegu nie zdąży zareagować w porę i pojawi się na wyjsciu zakłócenie.Na Wielkość, kształt i czas trwania ma wpływ typ scalaka a także jak najbardziej pojemnośc i jakośc kondensatora. Bez niego szpila jest bardzo duża, przy skoku 1V w górę lub dół np przemysłowe zakłócenia radioelektryczne i kondensatorze kilka mikro będzie to zakłócenie o długości rzędu kilku - kilkunastu mikrosekund i amplitudze kilkudziesieciu mV. Zwiększając ten kondensator i dając go lepszej jakości zakłócenie radykalnie zmniejsza się i można praktycznie zlikwidować je, najlepiej używac kondensatorów o niskim ESR i suchych łącząc kilka równolegle. Dzieje się tak ponieważ kondensatory są nieporównywalnie szybsze od stabilizatora i scałkują nam impuls na wyjściu. Duży kondensator na wyjściu poprawi także load transient response w przypadku szybkiego poboru prądu ponieważ stabilizator nie jest zbyt szybki aby reagować na mikrosekundowe obciązenia, pętla sprzężenia zwrotnego działa z pewnym opóżnieniem i po dużym szybkim obciążeniu mamy najpierw spadek napięcia i dopiero po np 10 mikrosekundach układ wyrówna napięcie do nominalnej wartosci. Kondensator w porównaniu do stabilizatora jest niemal doskonały i znacznie poprawi wadę regulatora. Kolejna sprawa to szumy które praktycznie są nieistotne bo można je sprowadzić do wartosci niemierzalnych stosując dużą pojemność.

Zdaję sobie sprawę że rzeczy o których mówię nie są istotne w 99,9% typowych zastosowań stabilizatora ale jesli mamy robic sporzęt wysokiej klasy to warto brać pod uwagę nawet takie pierdoły. Zwłasza że masa audiofili zastanawia się nad sieciówkami, kondycjonerami których wpływ jest rzędy wartości mniejszy jeśli jest jakikolwiek. Dobra uciekam na forum giełdowe i trochę mniej przewidywalne zagadnienia.

[Rambo]

a czytałeś co się może stać z impedancją wyjściową układu w pasmie akustycznym po wpięciu dużego kondensatora, w szczególności o niskim ESR ? Dalej nie wiem jak to obserwowałeś i nie zamierzam ułatwić tej odpowiedzi.

[bogdan_]

ależ oczywiście znam dobrze pomiary ale wszystkie dotyczyły małych wartosci bodaj maksimum 220 mikro i ten był najciekawszy.Brakowało a szkoda pomiarów z większymi pojemnościami np z kondensatorem nichicon rzedu 10tys mikro + mały oscon + suchy a ten byłby zdecydowanie najlepszy .

[michelangelo]

Mnie pozostaje tylko się podpisać pod tym, co napisał bogdan. To jest całe sedno sprawy. Drop-outów wywołanych impulsowym poborem prądu przez układy cyfrowe stabilizator nie wyfiltruje, bo jest za wolny, ale nie chodzi tu tylko o szybkość jego pętli sprzężenia, ale też spowolnienie wynikające z ograniczonej wydajności prądowej. Kondensator je wycałkuje, czyli zrobi z nich długi impuls o bardzo małej amplitudzie, i co ważne, o bardzo wąskim paśmie częstotliwościowym w stosunku do nieodfiltrowanego, bo wysokoczęstotliwościowe śmieci sieją także drogą radiową i przechodzą łatwiej przez pojemności między ścieżkami.

[Molibden]

10,000 mikrofaradów to już bardzo dużo, korzytniej dać chyba 4x1000 lub 4x1200uF; zrównoleglenie większej ilości kondensatorów będzie mało efektywne (pomiędzy np. 5 a 6 niewielki zysk malejący z funkcją 1/n).

Zwracam też uwagę na początkowy prąd ładowania takiej barerii - można go ograniczyć rezystorem na wejściu stabilizatora rzędu 10-22ohm/1-2W.

 

Nadal "jesteśmy w lesie" jeśli chodzi o shunt regulators typu 431, tabula rasiak.

[jar1]

>Zwracam też uwagę na początkowy prąd ładowania takiej barerii - można go ograniczyć rezystorem na

>wejściu stabilizatora rzędu 10-22ohm/1-2W.

 

To po co w takim razie stabilizator? ;-)

[Edward]

michelangelo:

"Drop-outów wywołanych impulsowym poborem prądu przez układy cyfrowe stabilizator nie wyfiltruje, bo jest za wolny"

 

A czy nie po to właśnie przy każdym układzie cyfrowym jak anioła stróża stawia się niewielki elektrolit lub tantal?

[jar1]

TLE431

 

† The areas under the curves represent conditions that may cause the

device to oscillate. For curves B, C, and D, R2 and V+ were adjusted

to establish the initial VKA and IKA conditions with CL = 0. VBATT and

CL then were adjusted to determine the ranges of stability. For best

results, use low-ESR tantalum or aluminum electrolytic capacitors.

 

Pojemnośc na wyjsciu powinna byc wieksza od kilku uF. 10 uF wystrcza. Od 10n do 3 uF układ jest niestabilny.

[Molibden]

To się zgadza, a w praktyce - jak z jego jakością stabilizacji? Tak jak w papierach czy ma jakieś widoczne mankamenty?

[michelangelo]

>michelangelo:

>"Drop-outów wywołanych impulsowym poborem prądu przez układy cyfrowe stabilizator nie wyfiltruje, bo

>jest za wolny"

>

>A czy nie po to właśnie przy każdym układzie cyfrowym jak anioła stróża stawia się niewielki

>elektrolit lub tantal?

 

No po to. Ja nie mówię, że ma być jeden wielki kondensator, ja tylko walczę z mitem, że pojemność szkodzi stabilizatorowi napięcia. Lepiej niech będzie więcej mniejszych, przy układach scalonych.

[tomek_j]

michelangelo, 20 Cze 2007, 01:07

 

> Ja nie mówię, że ma być jeden wielki kondensator, ja tylko walczę z mitem, że pojemność

>szkodzi stabilizatorowi napięcia.

 

A kto powiedział zę szkodzi? Starły sie tutaj 2 opcje:

pierwsza to taka,ze im większa pojemność na wyjściu stabilizatora tym lepiej. Podsumowaniem tego toku myślenia jest propozycja zastosowania 10000uF + rezystor szeregowy (sic!).

 

Druga opcja to taka, ze na wyjsciu stabilizatora stosuje sie stosunkowo mała pojemność ok 10uF ( moja ulubiona).

 

 

Zwolennicy pierwszego rozwiazania sygerują ze duza pojemność zwieksza odporność układu zasilania na obciązenia i charakterze impulsowym i zmniejsza poziom szumów. Pierwsza teza według mojej opinii moze byc błedna jezeli nie uzwględnimy charakteru obiążenia impulsowego. Na pewno inaczej bedzie to wyglądało jezeli nieobciązony stabilizator obciązymy tylko stałym obciązęniem w momencie jego właczania, a inaczej jeżeli bedzie to obciążenie impulsowe układami cyfrowymi. Pytanie o charakter obciążenia będzie zawsze pytaniem kluczowym.

 

BTW kondensatory o duzej pojemności sa przez impulsy o dużej prędkości narastania traktowane tak jakby ich wogole nie bylo w układzie. Podobnie z akumulatorem.

 

Co do poziomu szumów - to powiem szczerze nie bardzo wiem o jakie szumy chodzi? Co jest źródłem tych szumów, co ulega redukcji i w jakim zakresie? I jakie to ma znaczenie dla zasilania układów cyfrowych, a jakie dla układów analogowych. Nie chodzi mi tutaj o pobożne zyczenia tylko o konkrety.

 

W tej dyskusji nie było mowy ( przynajmniej mi sie tak wydaje) o tym co dalej tzn co na liniach zasilania przy układach obciążenia. Ten problem, jak i poprawne prowadzenie linii zasilania na płytkach jest bardzo istotny i skrzetnie przy tej dyskusji pomijany.

[michelangelo]

tomek_j, 20 Cze 2007, 08:51

 

>michelangelo, 20 Cze 2007, 01:07

 

>pierwsza to taka,ze im większa pojemność na wyjściu stabilizatora tym lepiej. Podsumowaniem tego

>toku myślenia jest propozycja zastosowania 10000uF + rezystor szeregowy (sic!).

 

Nic podobnego. Daje się najmniejszy optymalny... z powodów ekonomicznych. :) Żadna firma nie będzie pakować większych i droższych kondensatorów, jeśli nie są potrzebne. Poza tym gabaryty.

 

>Zwolennicy pierwszego rozwiazania sygerują ze duza pojemność zwieksza odporność układu zasilania na

>obciązenia i charakterze impulsowym i zmniejsza poziom szumów.

 

Szumy to szeroko pojęte zakłócenia typu niestabilność napięcia, przesłuchy ze ścieżek, szumy jako szumy, itp. Nie spotkałeś się z takim slangiem technicznym, gdzie to wszystko określa się jako szum? Na przykład "szum cyfrowy" - taka frazeologia.

 

>Na pewno inaczej bedzie to

>wyglądało jezeli nieobciązony stabilizator obciązymy tylko stałym obciązęniem w momencie jego

>właczania, a inaczej jeżeli bedzie to obciążenie impulsowe układami cyfrowymi. Pytanie o charakter

>obciążenia będzie zawsze pytaniem kluczowym.

 

A od czego są układy soft start i reset zależny od napięcia zasilania? Poza tym, napisz jaki to ma być typ obciążenia, żeby kondensator przeszkadzał? Ja wiem jaki, ale chciałbym żebyś to Ty napisał, bo na razie nie przytoczyłeś ani jednego wzoru, twierdzenia, ani definicji. Jak dotąd same spekulacje i przypuszczenia. Gdybyś był pewny z praktyki tego, o czym piszesz, to byś nie zaczynał zdania od "na pewno".

 

>BTW kondensatory o duzej pojemności sa przez impulsy o dużej prędkości narastania traktowane tak

>jakby ich wogole nie bylo w układzie.

 

Czy mógłbyś rozwinąć tę myśl, bo zapowiada się ciekawie. :D Zapewne pijesz do indukcyjności pasożytniczej kondensatorów elektrolitycznych, ale przecież w dobrze zaprojektowanym układzie nie same elektrolity odsprzęgają, poza tym te indukcyjności są na prawdę marginalne, rzędu nH najwyżej.

 

>W tej dyskusji nie było mowy ( przynajmniej mi sie tak wydaje) o tym co dalej tzn co na liniach

>zasilania przy układach obciążenia. Ten problem, jak i poprawne prowadzenie linii zasilania na

>płytkach jest bardzo istotny i skrzetnie przy tej dyskusji pomijany.

 

A po co miała być mowa? Po pierwsze, jest to tak oczywiste, że nie ma sensu o tym pisać, a po drugie to jest wątek o stabilizatorach, a nie metodach prowadzenia ścieżek. Na ten temat przeczytałem kiedyś wypożyczoną z biblioteki AGH 3-tomową książkę, bardzo pouczająca i podchodząca ze zdrową rezerwą do niektórych mitów typu, że nie można nigdy masy zapętlić, itp.

[tomek_j]

michelangelo, 20 Cze 2007, 10:12

Podsumowaniem tego

>>toku myślenia jest propozycja zastosowania 10000uF + rezystor szeregowy (sic!).

>

>Nic podobnego. Daje się najmniejszy optymalny... z powodów ekonomicznych. :) Żadna firma nie będzie

>pakować większych i droższych kondensatorów, jeśli nie są potrzebne.

 

no...popatrz na wpisy - ja tego nie wymyśliłem

 

>Szumy to szeroko pojęte zakłócenia typu niestabilność napięcia, przesłuchy ze ścieżek, szumy jako

>szumy, itp. Nie spotkałeś się z takim slangiem technicznym, gdzie to wszystko określa się jako szum?

>Na przykład "szum cyfrowy" - taka frazeologia.

 

ok. mnie szum sie kojarzy ze scisle zdefiniowanym zjawiskiem i wolałbym nazwać to poziomen zakłóceń, ale dla potrzeb tej dyskusji moze byc i tak

 

>Poza tym, napisz jaki to ma

>być typ obciążenia, żeby kondensator przeszkadzał? Ja wiem jaki,

 

Jak Kaczynski - wiem ale nie powiem :-)))) Nauka z "góry"?.

Nigdzie naie napisałem ze kondensator przeszkadza, ale ze dawanie DUZEJ pojemności (np 1000uF) na wyjściu stabilizatora to bład. Blad, bo wprowadza niepotrzebnie przewage pojemnościowego obciązenia- nie pisałem juz o tym?

 

>ale chciałbym żebyś to Ty napisał,

>bo na razie nie przytoczyłeś ani jednego wzoru, twierdzenia, ani definicji. Jak dotąd same

>spekulacje i przypuszczenia. Gdybyś był pewny z praktyki tego, o czym piszesz, to byś nie zaczynał

>zdania od "na pewno".

 

Wydawalo mi sie ze napisałem co wynika z mojej praktyki według mnie na pewno.

 

>>BTW kondensatory o duzej pojemności sa przez impulsy o dużej prędkości narastania traktowane tak

>>jakby ich wogole nie bylo w układzie.

>

>Czy mógłbyś rozwinąć tę myśl, bo zapowiada się ciekawie. :D Zapewne pijesz do indukcyjności

>pasożytniczej kondensatorów elektrolitycznych, ale przecież w dobrze zaprojektowanym układzie nie

>same elektrolity odsprzęgają, poza tym te indukcyjności są na prawdę marginalne, rzędu nH najwyżej.

 

To temat poboczny. Chodziło mi o zjawiska przepięć indukowanych w duzym zmiennym polu elektromagnetycznym (np wysładowania burzowe) w przewodach. Moga sie tam wyindukować impulsy o bardzo duzym czasie narastania i sporej energii. Kondensatory elektrolityczne(zapinane pomiedzy przewód i masę), lub nawet baterie akumulatorów stanowią dla takich impulsów prakatycznie nieskończona impedancję. Jezli chcesz deklaracji to wiem to na pewno.

 

>A po co miała być mowa? Po pierwsze, jest to tak oczywiste, że nie ma sensu o tym pisać,

 

to gratuluje wszsytkim dla których to oczywiste - ja musiałem troche do tego dochodzić ( pewnie róznice w mozliwościach intelektualnych) . Moze gdybym wiedział o bibliotece AGH-3, ale nie wiedziałem.......