Shunt-Regler
„Shunt-Regler! Nicht schon wieder!“Oder:„Cool, mehr Shunt-Regler Informationen! Es ist schon eine lange Zeit kommt.“Meine Vermutung ist, dass die meisten TCJ Leser in eine dieser beiden Meinungen teilen.
Warten Sie eine Minute, ist nicht meine beschreibt sein Stück als nicht gut ein Beispiel für die Zener geschrieben Aufruf der Kohlenstoff-Zusammensetzung Widerstand laut? Nun, ja und nein. Ja, meine Blog-Einträge sind ein wenig rau, nur schnell erste Entwürfe zu sein, nicht poliert Prosastück; und nein, ganz sicher nicht, da meine Blog-Einträge sind nicht in einem Hochglanzmagazin veröffentlichte Artikel, die das Schreibens (wenn nicht meinen eigenen wilden Erfindungsgeistes und gutmütig surliness) auf einen höheren Standard halten sollen.
Zum Beispiel, hier ist Herr Simons erster Satz:
„Die meisten von Ihnen Machen Ihre Sound-Systeme von den Wechselstromleitungen.“
Oder ist es „die meisten Sound-Systeme,“ nicht die meisten von Ihnen? Ich bin überrascht, dass Edward Dell, audioXpress Redakteur, nicht diesen Satz umschreiben war zu lesen:
„Die meisten Soundsysteme Stecker in Netzsteckdosen“
„Wechselstromleitungen Macht die meisten Sound-Systemen.“
Oder was könnte sich als am besten ist es, die ersten und zweiten Sätze miteinander zu verschmelzen (der zweite Satz erklärt, wie ein Sound-System der Stromversorgung Wechselstrom in Gleichspannung umwandeln müssen),
„Sound-Systeme laufen auf DC und überall sind sie an AC Steckdosen gekettet“
Rousseaus berühmtes Bonmot Echo: „Der Mensch ist frei geboren und überall ist er in Ketten.“ Natürlich nicht jeder Leser die Anspielung fangen, aber das 20%, die ein kleines Lächeln tun knacken, etwas, das der ursprüngliche Satz nie induzieren könnte . (Oder Sie könnten wie meine Frau sein und lieber Herr Simon ursprünglichen Satz ?!)
Schaltung Nummer 1
Okay, zurück Regula abzuzweigen, Herr Simon bietet nicht nur einen Überblick und Geschichte der Stromversorgung und den Shunt-Regler, sondern auch zwei Shunt-Regler-Schaltungen, die er entworfen hat. Die erste ist eine Hochspannungs-Shunt-Regler, die 150 V bei 50 mA löscht, die es geeignet für Rohr Gebrauch macht, obwohl es ein wenig auf der niedrigen Seite ist (es könnte schön arbeiten mit einer Hochstrom-, röhrenbasierten Kopfhörerverstärker) .
In dem schematischen oben sehen wir ein Hochspannungs-MOSFET das Rangieren und einen Zener dabei die Referenzspannung (der zweite Zener-D2 ist eine Sicherheitseinrichtung, die nur leitet, wenn etwas schief gegangen ist). Die Widerstände R3, R4, R5 definiert einen Spannungsteiler mit einem einstellbaren Teilungspunkt, der eine Rückkopplungsschleife abgeschlossen ist, bringt das Fehlersignal an das Gate des MOSFET. Der Widerstand R2 dient die MOSFETs Dissipation zu entladen, indem auf die MOSFETs Drain viel von der Hochspannung zu verschieben. Keine schlechte Schaltung. Aber es ist interessant, was für fehlt als das, was hinzugefügt wurde. Zum Beispiel rufen die 6.2V Zener für einen großen Wert Ableitkondensator, sagen sie ein 2kμF, 10V elektrolytische.
Dieser Bypass-Kondensator Zener-Rauschen helfen und das Hochspannungs-Ramp-up beim Start verlangsamen würde Shunt entfernt, da dieser Kondensator auflädt langsam auf 6,2V, muss die B + Spannung steigt auch langsam auf 150V. Ein zweiter Kondensator ist, fehlt der Ausgangskondensator, dass die Shunt-Regler des Ausgang umgeht.
Meine Erfahrung mit Shunt-Regler wurde ohne eine gewisse Kapazität am Ausgang, dass eine gewisse Schwingung erwarten. Der endgültige fehlende Kondensator ist der Rückkopplungskondensator, der durch die Weiterleitung von 100% der AC-Fehler auf dem Ausgang zu dem Shunt-Regler des invertierenden Eingang der Spannungsteilers Gleichspannung der Teilung außer Kraft setzt.
Die letzte fehlende Komponente ist, der Gate-Stopper-Widerstand. MOSFETs, wie Trioden, eine außerordentlich hohe Eingangsimpedanz vor, das leicht Hochfrequenzoszillation Schmerz buchstabieren kann. ein 200-Ohm-Widerstand Hinzufügen eines MOSFET von Selbstzerstörung retten, praktisch ohne Verbindlichkeiten.
Das obige Schema füllt alle fehlenden Komponenten. (Das Merkwürdige an Mr. Simons Shunt-Regler ist, dass der fehlende Gate-Stopper Widerstand und Rangieren Ausgangskondensator in seinen zweiten Shunt-Reglern vorhanden ist. In der Tat, ich bin nicht ganz sicher, dass er seine ersten Shunt-Regler als endgültiges Design anzubieten oder nur als Beispiel für einige der wichtigsten Features, bevor er zu seinem sekundären weitergehen und, wie er es Etiketten, „Final Circuit.“)
So werden wir seinen Shunt-Regler modifiziert getan? Nein, wie ich nicht viel wie die 2,7k, 20W Leistungswiderstand, wie es wäre, beide schwer zu finden, groß und teuer. Außerdem ist es wirklich notwendig, da die IRF610 ein 36W Gerät? Die Worst-Case-Dissipation (ohne Last) ist nach wie vor unter 10W für das 36W-MOSFET (Ich weiß, dass Solid-State-Geräte sind erbärmlich, aber nicht, dass wimpy). Darüber hinaus sollen nicht wir mehr Sorgen um die niedrige 200V des MOSFET-Drain-Source-Durchbruchspannung?
IRF610s kostet weniger als ein Dollar, was sicherlich überzeugend ist (vor allem im Vergleich zum Preis eines 300B), aber für weniger als zwei US-Dollar, können wir die IRF710, ein 400V, 36W Gerät kaufen. Ich würde gerne doppelt so viel für die doppelte Stück des Geistes zahlen. Oder wir könnten zwei IRF610s in Kaskode verwenden, wodurch die 200V Grenze zu verdoppeln und die Dissipation zu halbieren, wie unten gezeigt.
Schaltung Nummer 2
Mr. Simons zweite Schaltung ist eine Niederspannungs, Reihen- und Shunt-geregelte Stromversorgung bipolar, wodurch man +/- 15V Schienen. Die Ausgangsgleichspannungen sind bipolar vorgefilterten und reduziert 20V bis +/- durch zwei lineare Reihenspannungsregler. Diese zwei ziemlich-clean Schienenspannungen dann sehen, die jeweils einen 11-Ohm-Reihenwiderstand, den die beiden OpAmp-basierten Shuntregler weiter filtern. Eine Präzisionsspannungsreferenz, D5, ein LM385, liefert die interne Spannungsreferenz benötigt, um die Plus- und Minus-Ausgangsspannungen zu schaffen.
Zunächst einmal jeder, der mit einer ursprünglichen Schaltung kommt verdient ein freies Bier und einen Klaps auf den Rücken. Zweitens, ich bin ein wenig gekitzelt eine Schaltung so absichtlich ineffizient, gefüllt, um zu sehen, wie es mit heißen 10W Widerständen ist, zwei Kaskadenstufen Regelung hielt, nur die Hälfte der anfänglichen Gleichstromversorgungsspannung zu liefern. Drittens, ich frage mich, warum eine bessere Serien-Regler nicht verwendet wurden, wie LM317LM337s oder LT1085LT1185s. Viertens, sehe ich nicht, warum eine Spannungsreferenz erforderlich ist, wenn man bedenkt, dass die Serien-Regler bereits feste Ausgangsspannungen liefern, als zwei Spannungsreferenzen in sich selbst zu dienen. Fünftens und letztens ich tun bekommen, warum jede OpAmp zwei Schleifen Feedback hält, eine vom Ausgang der Regler und einen von der OpAmp der Ausgabe, den Closed-Loop-Verstärkung bis 100 des OpAmp zu begrenzen.
So wie würde ich Design eine Niederspannungs, bipolar, Serie-Shunt-geregelte Stromversorgung? Ich würde mit hochwertigen Serienreglern beginnen und dann würde ich stark die Shunt-Regler vereinfachen.
Jeder OpAmp und seine entsprechende MOSFET definieren einen unsymmetrischen Verstärker, einen invertierenden Verstärker, so dass der OpAmp die Eingänge effektiv invertiert sind, wobei die positive die negativ wird, werden die negativ die positive. Wenn das schwer zu sehen ist, sehen Sie die schematische unten und sich vorstellen, dass die MOSFETs in den OpAmps sind.
Die 200k und 150k Widerstände stellen Sie die Ausgangsspannungen. Die Rückkopplungskondensatoren 1 uF Relais die alle Fehlerwechselstromsignal an den Stromversorgungsschienen zurück zu der OpAmps’ invertierende Eingänge, worauf die OpAmps das Fehlersignal zu beseitigen, arbeiten, indem alle Open-Loop-Verstärkung in der Anstrengung. (By the way, sind die AD712s angegeben, nur weil ich ein Dutzend von ihnen besitzen und ich kenne sie ziemlich stabil und ruhig. Ich empfehle, mit beginnend mit relativ langsam, geringer Bandbreite OpAmps beginnen, bevor Sie exotische, High-Speed, Breit Bandbreite OpAmps.)
Sprechen von MOSFETs internen Wesen einer OpAmp, verwendet die folgende Schaltung diese Topologie.
Die LM317 und LM337 halten eine Durchlasseinrichtung (ein Leistungstransistor) und eine Spannungsreferenz und OpAmp. Konfigurieren dieser Linearregler in einem Rangieren Positions, die glaube ich nicht, dass jemand anderes getan hat zuvor erspart uns den Aufwand sowohl OpAmps und Leistungs-MOSFETs verwenden. Funktionell, sieht die LM317 wie die folgende Schaltung:
Die tatsächliche interne Schaltung sieht wie folgt aus:
Und in noch größerer deatail:
Dennoch weiß ich, dass viele Leser ein bisschen nervös machen, denn all dieser Niederspannungs-Schaltkreis gruselig genug ist, aber OpAmps auf Anfang von allem ist einfach zu viel. Nun, wir müssen nicht OpAmps oder niedrigen Spannungen verwendet werden.
Die obige Schema zeigt, wie stattdessen nur zwei Transistoren zu verwenden. Die Leistung ist nicht so schlecht, aber es könnte durch Ersetzen des Rückkopplungswiderstandes mit zeners wie unten gezeigt verbessert werden.
Okay, wir verloren die OpAmps, aber die Schienenspannungen sind immer noch viel zu niedrig für schlauch loving Folk. Sie haben vielleicht bemerkt, dass die verwendeten Transistoren der Hochspannungs Geschmack waren, so dass jetzt alles, was wir tun müssen, ist die Spannung stoßen, sagen +/- 300V.
Die Zener-Strings, die die DC-Ausgangsspannungen aufzubauen und die cascoded Transistoren bieten die Rangieren Regelung. (Wenn die Schienenspannungen höher sein müssen, dann können mehr Transistoren übereinander gelegt werden, und umgekehrt, wenn die Schienenspannungen müssen nur werden +/- 150 V, dann nur zwei Widerstände benötigt werden, obwohl die Kaskadierung gut erhaltenswert ist, wie es eliminiert die Miller-Effekt-Kapazität an den Basen der Transistoren.)
Jene Leser, mit den besten Erinnerungen werden sich daran erinnern, dass zu Beginn dieses Blog-Eintrag, ich zwei Entwicklungen erwähnt, die mich waren nudging über Shunt-Regler wieder zu schreiben. Ach, ich habe nicht die Zeit (oder die Worte, wie ich durch 600 mein 1.000 Limit bin über) an die zweiten Entwicklung heute zu gehen, aber ich werde einen Hinweis geben: Audio Hinweis Patent und Vor Shunt-Reglern.
* Alias: die falsche Dichotomie oder Bifurkation oder falsches Dilemma Fallacy.