Switching Regulators..

Salas

AVClub Addicted Member
4 December 2006
1,973
Άρα κάτι τό πηγαίνει πιό αργά μετά τήν ωμή έξοδο. Έχουμε ένα πηνίο πού φτιάχνει μαγνητικό πεδίο όταν ανεβαίνει ό παλμός από τό πίν 2, έχουμε μία δίοδο πού επιστρέφει τήν ενέργεια τού πηνίου νά συμπληρώσει τό αμέσως επερχόμενο παλμικό κενό. Άν ξέραμε τήν τιμή τού πηνίου τής συγκεκριμένης πλακετίτσας, μήπως βγαίνει άκρη χρονική γιά 47kHz βάση αρχικού χρονισμού καί LC μέ τόν πυκνωτή εξόδου του;
 
Last edited:

dinos

Moderator
Staff member
17 June 2006
811
Πάτρα
Φίλε salas δεν βλέπω να υπάρχει σχέση της συχνότητας με τα φίλτρα εξόδου. Ο κατασκευαστής συναρτά τις τιμές τους (κυρίως του πηνίου), με το ρεύμα που θα δίνεται στην έξοδο. Το θέμα με τη συχνότητα υπάρχει. Αυτό που μετράει ο παλμογράφος είναι το σύνολο των περιόδων που συμβαίνουν σε μια πλήρη σάρωση. Το πηλίκο που προκύπτει το δίνει σα συχνότητα. Όμως εδώ είναι η παγίδα, διότι δεν μετρώνται μόνο οι παλμοί αλλά και παρασιτικές ταλαντώσεις (ο παλμογράφος μετρά τις δύο – τρεις πρώτες που έχουν ικανό πλάτος). Η πραγματική συχνότητα των παλμών στο ποδαράκι 2 είναι ~ 47KHz. Όσο αφορά την κυματομορφή στην είσοδο, μπορεί να μειωθεί το πλάτος, μόνο αν η πηγή της ασταθεροποίητης τάσης έχει πολύ μικρή εσωτερική αντίσταση (αν πρόκειται για μπαταρία) ή πολύ μικρή αντίσταση εξόδου (αν μιλάμε για συμβατικό τροφοδοτικό). Πάντα όμως θα υπάρχει ένα μικρό ποσό παρεμβολής ότι και να κάνουμε και αυτό θεωρητικά ισχύει για κάθε τροφοδοτικό ασχέτως τύπου (γραμμικό σειριακό ή παράλληλο, παλμοτροφοδοτικό, διακοπτικό κτλ). Μανόλη, νομίζω πως δεν έχει νόημα να ασχοληθείς περισσότερο μe το ποδαράκι 1 της εισόδου. Επίσης ακόμα και με μικρότερη συχνότητα η δουλειά σου γίνεται μια χαρά. Η κουβέντα εξελίσσεται καθαρά από περιέργεια και όχι λόγω κάποιας δυσλειτουργίας.
Γενικότερα η συζήτηση για τα τροφοδοτικά (και ιδιαιτέρως τα μη γραμμικά) είναι τεράστια και η ανάλυση ξεφεύγει από την απλή συζήτηση και από τις τρέχουσες γνώσεις (τουλάχιστον τα δικά μου μαθηματικά).
Τα πιο πρόσφατα πράγματα, που έριξα μια ματιά αφορούν:

Α) από την Audio Precision
http://ap.com/kb/show/60
http://ap.com/kb/show/190
και ένα ενδιαφέρον άρθρο του αρχιμηχανικού της
http://eetimes.com/design/analog-de...rails-models-and-their-interactions-Part-5-6-
και
Β) η απόλυτη ανάλυση
http://www.tek.com/application/power-measurement-and-analysis
(χρειάζεται registration και καλά μαθηματικά)
 

lemon

Supreme Member
3 March 2009
4,041
Φίλτατοι, όλοι συμφωνούμε ότι το κυκλωματάκι για γενικής φύσεως τροφοδοσία (όπως αυτής που έκανα για χρήση αυτοκινήτου) τα πάει μια χαρά, αποδίδει επαρκές ρεύμα σε χαμηλές τάσεις και δεν έχει ιδιαίτερες απαιτήσεις σε τεράστιες ψύκτρες για απαγωγή της θερμότητας).
Για χρήση σε εφαρμογές ήχου και κυρίως σε τμήματα τροφοδοσίας που θέλουμε πολύ καθαρή γραμμή, απαλλαγμένη από θορύβους και περίεργες συχνότητες που ενδεχομένως να επηρρεάσουν το ακουστικό φάσμα...είναι σαφώς προτιμότερη η λύση ενός καλοσχεδιασμένου γραμμικού τροφοδοτικού, νομίζω ότι και σε αυτό δεν διαφωνούμε.

Προσωπικά, θα ήθελα να καταλάβαινα τι είναι αυτό που το επηρρεάζει και εμφανίζει αυτές τις συχνότητες, γιατί πιστεύω ότι η κυμάτωση εξόδου
"μαζεύεται" με ένα μικρό εξωτερικό φίλτρο επιπρόσθετου πηνίου + πυκνωτή.

Από το τεχνικό φυλλάδιο του δεν προκύπτει ότι το πηνίο σε συνάρτηση με τη δίοδο, επιδρούν σε κάτι άλλο εκτός από τον καθορισμό του ρεύματος της πλακετίτσας. Μάλιστα υπάρχει και πίνακας αφιερωμένος στην έκδοση σταθερής εξόδου, όπου αναλόγως του ρεύματος εξόδου και της περιοχής της τάσης εισόδου απαιτεί και συγκεκριμένη τιμή πηνίου.
Φίλε Νίκο (Salas), μπορώ να μετρήσω την τιμή του πηνίου που έχει επιλέξει ο Κινέζος, αν και νομίζω ότι η αναγραφή 33 πάνω σε αυτό θα είναι πηνίο 33mH ή 0.33mH
Όπως λέει και ο Ντίνος η κουβέντα συνεχίζεται από περιέργεια και γιατί όχι, έτσι και αλλιώς η τρέλλα μας από κίνητρα μάθησης και περίεργειας τρέφεται.

Εκτός από τα γραφήματα που σας παρουσίασα, παρατήρησα τα εξής επί του Pin2. Η συχνότητα που καταγράφεται δεν είναι σταθερή. Μάλιστα ο αναλογικό παλμογράφος δεν δίνει καθαρό γράφημα αλλά θαμπό, προφανώς λόγω του ότι η συχνότητα αλλάζει γρήγορα μεταβάλλοντας την περίοδο.
Ο ψηφιακός δίνει πιο καθαρό γράφημα μόνο εάν πατήσεις "παύση", διαφορετικά τρεμοπαίζει σαν να μην μπορεί το trigger να σταθεροποιήσει το γράφημα. Όπως έγραψα η συχνότητα παίζει γρήγορα μεταξύ 120-160+ KHz.
Έχω την εντύπωση - αυτό πρέπει να το ξαναδώ - ότι το ποδαράκι 2 δίνει πιο "σταθερή" συχνότητα όταν το απαιτούμενο ρεύμα μειώνεται.

Εμένα οι γνώσεις μου σταματούν κάπου εδώ, η κουβέντα ας συνεχιστεί με ιδέες και προτάσεις προς δοκιμή.
Θα κάνω μία ακόμη δοκιμή με επιπρόσθετο εξωτερικό φίλτρο, γιατί νομίζω ότι κάπου το προτείνει και στο τεχνικό φυλλάδιο, εάν απαιτείται μικρότερη κυμάτωση.
 

Salas

AVClub Addicted Member
4 December 2006
1,973
Φίλε Νίκο (Salas), μπορώ να μετρήσω την τιμή του πηνίου που έχει επιλέξει ο Κινέζος, αν και νομίζω ότι η αναγραφή 33 πάνω σε αυτό θα είναι πηνίο 33mH ή 0.33mH
Όπως λέει και ο Ντίνος η κουβέντα συνεχίζεται από περιέργεια και γιατί όχι, έτσι και αλλιώς η τρέλλα μας από κίνητρα μάθησης και περίεργειας τρέφεται.

33μΗ μάλλον. Βέβαια, περιέργεια.
 

lemon

Supreme Member
3 March 2009
4,041
Νίκο, το πηνίο μετρήθηκε και το όργανο έδειξε 35,3 μΗ - αναγράφει 330, οπότε θεωρείται ότι είναι στα 33μΗ η σχεδίαση.

Δοκιμάστηκε και η προσθήκη ενός φίλτρου LC στην έξοδο - το τεχνικό φυλλάδιο προτείνει για σταθερή έξοδο στα 5V, 3μH+180μF.
Έβαλα ένα συνδιασμό 3,9+220 με φορτίο την emu, η κυμάτωση από τα 260mV έπεσε στα 47mV, που σημαίνει ότι με προσεκτικό υπολογισμό των τιμών του φίλτρου LC, μπορεί να επιτευχθεί χαμηλή κυμάτωση ιδίως σε φορτία όχι απαιτητικά σε ρεύμα.
 

Attachments

  • emu_load_lc filter.png
    emu_load_lc filter.png
    12.2 KB · Views: 175
  • emu_load.png
    emu_load.png
    13.1 KB · Views: 176

lemon

Supreme Member
3 March 2009
4,041
Στο σχήμα της πλακέτας για μεταβλητή έξοδο που προτείνει το τεχνικό φυλλάδιο, το πιν4 λειτουργεί ως ανατροφοδότης στο τσιπ.

Συμπεριέλαβα στις μετρήσεις και αυτό το πιν. Παρατήρησα ότι μας δίνει μονίμως τη συχνότητα 47+KHz που συνεχώς καταγράφουμε στην έξοδο.

Δοθείσης της ευκαιρίας, τράβηξα και ένα πρόχειρο βίντεο, με το πως απεικονίζονται στους δύο παλμογράφους τα γραφήματα, είτε με φορτίο είτε χωρίς.

Δεν είναι υψηλής ανάλυσης, οπότε μην έχετε ιδιαίτερες απαιτήσεις (640Χ480).

http://www.youtube.com/watch?v=RehuskR1NH8&feature=youtu.be
 

Salas

AVClub Addicted Member
4 December 2006
1,973
Dave Jones θά γίνεις μέ τά μουλτιμίντια.:grinning-smiley-043

Πάντως αλλάζει στήν επιστροφή τής ανάδρασης, πέφτει ή συχνότητα. Αυτός ό κύκλος φορτώνω τό πεδίο τού πηνίου στό high τού παλμού, πάει νά πέσει ή τάση στό κενό τού παλμού, ανοίγει ή Σότκυ, γυρίζει πίσω ενέργεια κλείνει τό κενό, δέν πρέπει νά τρώει χρόνο; Ξέρω τό ξανάπα, μήν βαράτε.:slapface:

Τραβώντας τώρα φούλ ή Σότκυ δέν σοκάρει καί τήν τυπωμένη γραμμή γείωσης, τά καλώδια, νά μήν φανεί καί στήν πηγή; Τώρα βαράτε.:twoguns:
 

Salas

AVClub Addicted Member
4 December 2006
1,973
Νίκο, το πηνίο μετρήθηκε και το όργανο έδειξε 35,3 μΗ - αναγράφει 330, οπότε θεωρείται ότι είναι στα 33μΗ η σχεδίαση.

Δοκιμάστηκε και η προσθήκη ενός φίλτρου LC στην έξοδο - το τεχνικό φυλλάδιο προτείνει για σταθερή έξοδο στα 5V, 3μH+180μF.
Έβαλα ένα συνδιασμό 3,9+220 με φορτίο την emu, η κυμάτωση από τα 260mV έπεσε στα 47mV, που σημαίνει ότι με προσεκτικό υπολογισμό των τιμών του φίλτρου LC, μπορεί να επιτευχθεί χαμηλή κυμάτωση ιδίως σε φορτία όχι απαιτητικά σε ρεύμα.

Μέ πολύ χαμηλό ESR στον ''180'' μπορεί νά πέσει κι άλλο. Ή μέ πιό πολλές σπείρες.
 

lemon

Supreme Member
3 March 2009
4,041
Α, λες για αυτόν τον "θεατρίνο" (ελληνική έκφραση), νομίζω Αυστραλό που έχει το EEVBlog?
Δεν νομίζω να ξεπερνιέται η "τρέλλα" του με τίποτα!

Νίκο, το έχω ξαναγράψει. Οι δικές μου γνώσεις δεν μου επιτρέπουν ούτε εικασίες να κάνω για αυτήν τη συμπεριφορά στο κύκλωμα. Στο τεχνικό φυλλάδιο δεν μπόρεσα να βρω κάποια σχετική αναφορά ως προς το θέμα της συζήτησής μας.

Νίκο, εάν είδα σωστά το feedback του τσιπ, λειτουργεί κατά παρόμοιο τρόπο, όπως τα δικά σου sense?

Μιας και το κουβεντιάζουμε το κύκλωμα, είδα ότι μερικά κυκλώματα που πωλούνται μέσω ebay (ακριβότερα), υλοποιούν την έξοδο και μέσω RC.
Μέτρησα τον πυκνωτή εξόδου που χρησιμοποιεί το κύκλωμα που αγοράσαμε, χρησιμοποιεί έναν 220μF/35V και έχει 0,28ESR.
Σίγουρα εάν αντικασταθεί αυτός ο πυκνωτής με άλλον με χαμηλό esr, η κυμάτωση εξόδου που θα δίνει θα είναι χαμηλότερη.
Δεν ξέρω φυσικά, εάν το πολύ χαμηλό esr, τείνει προς ταλάντωση σε συγκεκριμένα κυκλώματα.

Δοκίμασα και πάλι το LC, με προσθήκη αυτή τη φορά πυκνωτή Oscon SP 180μF/20V (0.00X esr). Το αποτέλεσμα βελτιωμένο, από τα 47mV που είχαμε πετύχει στο προηγούμενο LC με πυκνωτή Yageo SK 220μF/25V (0,12 esr) πήγαμε στο ≈ 16,6mV.

Το ίδιο LC σε ένα κύκλωμα χαμηλού ρεύματος, έδωσε γύρω στα 4mV κυμάτωση.

Επίσης, από Κινέζο βρήκα ότι κυκλοφορούν διαφορετικές εκδόσεις LM2596 για σχετικές εκδόσεις. Παραθέτω το σχετικό πίνακα και ενα εκ αυτών αναφέρεται ως έκδοση low ripple.
 

Attachments

  • LM2596_LC low esr.png
    LM2596_LC low esr.png
    16.5 KB · Views: 127
  • table.jpg
    table.jpg
    126.2 KB · Views: 127

Salas

AVClub Addicted Member
4 December 2006
1,973
Όχι σάν τά sense, αυτά απλώς ακουμπάνε τόν απομακρυσμένο κόμβο γιά νά μεταφέρουν τήν σωστή αίσθηση εμπέδισης στον ενισχυτή λάθους. Εδώ τό τσιπάκι έχει τελεστικό ενισχυτή πού δέχεται τό σήμα ανάδρασης, μετά στάδιο τελεστικού συγκριτή μέ τόν ταλαντωτή του.

Ωραία, όντως έπεσε η κυμάτωση μέ χαμηλότερο ESR. Στό έξτρα φίλτρο παίζει κυρίως ρόλο πόυ είναι έξω από τή λούπα. Στό μέσα φίλτρο απλά θά ζεσταίνει τόν ηλεκτρολύτη.
 
Last edited:

lemon

Supreme Member
3 March 2009
4,041
Ευχαριστώ Νίκο για την απάντηση, θα αναμένω και τις δικές σου παρατηρήσεις όταν παραλάβεις.
 

lemon

Supreme Member
3 March 2009
4,041
Αν και κανονικά αυτό πρέπει να το βάλω στο νήμα της emu0404, θα το βάλω εδώ εφόσον έχει σχέση με τη κύκλωμα που αναλύσαμε.

Είχαμε δει ότι το συγκεκριμένο κύκλωμα - είναι αποδεκτό ως γενικό τροφοδοτικό - αλλά μας παρουσίαζε κάποιες κορυφές στα 23+/46+KHz κ.ο.κ

Μετρούσα το παλμοτροφοδοτικό της emu και είδα ότι έχει μια κυμάτωση γύρω στα 30+mV χωρίς φορτίο και ένα εύρος από 95-105mV όταν είναι πάνω στην emu.
Αμέσως θυμήθηκα ότι με προσθήκη LC το κύκλωμα πάνω στο LM2596 παρουσίαζε μειωμένη κυμάτωση, έβαλα λοιπόν ξανά το γνωστό LC που είχαμε πει και ξαναμέτρησα την emu.

Το κύκλωμα που βασίζεται πάνω στο LM2596 με την προσθήκη ενός LC ρίχνει την παραπάνω κυμάτωση του εργοστασιακού παλμοτροφοδοτικού κατά 60%.

Παρόλο τη σημαντική μείωση της κυμάτωσης, αυτό δεν έχει επίπτωση σε καμία από τις γνωστές μετρήσεις στη συσκευή (frequence, noise, snr, thd, imd), είναι όλες πανομοιότυπες μεταξύ εργοστασιακού παλμοτροφοδοτικού και LM2596. Υπάρχει ένα "κόψιμο" στα 50Hz στο LM2596 αλλά αυτό οφείλεται περισσότερο ότι το LM2596 δεχόταν αρχική τροφοδοσία από μπαταρία παρά από το γνωστό Μ/Σ->ανόρθωση->εξομάλυνση.
Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η emu εσωτερικά, έχει ένα πλήθος από dc to dc μετατροπείς που βάζουν το δικό τους "λιθαράκι", οπότε ότι και να βάλεις ως εξωτερικό τροφοδοτικό το κατώφλι θορύβου είναι δεδομένο.

Οι κορυφώσεις εξαφανίστηκαν και υπάρχει μόνο μία στα 50442 Hz πολύ χαμηλά στα -105dB. Κατά παράξενο τρόπο το κύκλωμα με το LM2596 στη μέτρηση thd+N δίνει καλύτερη τιμή από το εργοστασιακό, αλλά μάλλον δεν πρέπει να ληφθεί ιδιαίτερα λόγω της πλήρης ταύτισης σε όλες τις άλλες συχνότητες δειγματοληψίας.
Για λόγους οικονομίας παραθέτω μόνο τα διαγράμματα thd+N /192KHz μεταξύ των δύο τροφοδοτικών (πάνω το εργοστασιακό, κάτω του LM2596).

Εν κατακλείδι, φαίνεται ότι έχουμε ένα ωραίο τροφοδοτικάκι που μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για γενικές εφαρμογές, όσο και για ειδικές όπως οι σύνηθες χρήσεις των παλμοτροφοδοτικών.
 

Attachments

  • thd_192_2596.jpg
    thd_192_2596.jpg
    61.8 KB · Views: 191
  • thd_192_psu.jpg
    thd_192_psu.jpg
    59.7 KB · Views: 191

Salas

AVClub Addicted Member
4 December 2006
1,973
Κάπου υπάρχει καί τό PSRR τού κυκλώματος πού εξυπηρετούμε. Άν ήταν ένα Zen προενισχυτάκι τού Pass άς πούμε, θά πέρναγε τήν μείωση ή αύξηση τής φασαρίας τού τροφοδοτικού πολύ ευκολότερα.
 

lemon

Supreme Member
3 March 2009
4,041
Νίκο επειδή με τις συντομογρφίες στα ηλεκτρονικά ενίοτε κολλάω, εννοείς Power Supply Rejection Ratio?
 

Salas

AVClub Addicted Member
4 December 2006
1,973
Καί στά δικά μου ίδιες αρχικές παρατηρήσεις. Από γραμμικό σταθεροποιημένο τροφοδοτικό πάγκου είδα ότι θέλουν 1.5V ελάχιστο περιθώριο DCIN-DCOUT. Στά 5V μέ 0.2Α κατανάλωση σέ Ωμικό φορτίο, είχαν 45mV κυμάτωση πού έπαιζε μεταξύ 43-63kHz. Ήθελε τό ψηφιακό φίλτρο τού παλμογράφου ON νά δώ ακριβώς τήν κυμάτωση καί νά μήν φαίνεται απλώς μία γενική βαβούρα λόγω τού ότι έχει καί ευρυζωνικό θόρυβο τό θέμα.
 

Attachments

  • 1.gif
    1.gif
    8.9 KB · Views: 119

Salas

AVClub Addicted Member
4 December 2006
1,973
Άν ανέβαινα στά 2V διαφορά εισόδου-εξόδου γινόταν σταθερότερη στά 52kHZ ή κυμάτωση αλλά μεγάλωνε ~20%. Επίσης όσο μεγαλύτερη τάση εξόδου είχα, μεγάλωνε σταδιακά ή κυμάτωση. 120mV PkPk είναι μία ενδεικτική τιμή.
 

Attachments

  • Snap.png
    Snap.png
    7.7 KB · Views: 99

lemon

Supreme Member
3 March 2009
4,041
Καί στά δικά μου ίδιες αρχικές παρατηρήσεις. Από γραμμικό σταθεροποιημένο τροφοδοτικό πάγκου είδα ότι θέλουν 1.5V ελάχιστο περιθώριο DCIN-DCOUT. Στά 5V μέ 0.2Α κατανάλωση σέ Ωμικό φορτίο, είχαν 45mV κυμάτωση πού έπαιζε μεταξύ 43-63kHz. Ήθελε τό ψηφιακό φίλτρο τού παλμογράφου ON νά δώ ακριβώς τήν κυμάτωση καί νά μήν φαίνεται απλώς μία γενική βαβούρα λόγω τού ότι έχει καί ευρυζωνικό θόρυβο τό θέμα.

Παρέλαβες βλέπω...
Ως ψηφιακό φίλτρο του παλμογράφου, εννοείς το φίλτρο που περιορίζει το bandwidth, έτσι;
Φαίνεται ότι η κυμάτωση είναι συνάρτηση τάσης εξόδου & φορτίου.
 

Salas

AVClub Addicted Member
4 December 2006
1,973
Εγώ τόν έχω χακάρει στά 100MHz, στό μενού του έχει BW limit στά 20MHz. Αλλά όχι αυτό, υπάρχει στό channel καί φίλτρο low pass, high pass, pass band καί notch. Αυτό είναι ρυθμιζόμενο καί τό έβαλα low pass στά 500kHz γιά νά είναι 20 φορές μεγαλύτερο χοντρικά από τό ρίπλ, νά τό βλέπω μέ καλή ανάλυση. Άμα δώσω πάνω από 3.5V Vin-Vo αρχίζει καί χάνει τήν ''συμμετρία'' πρός τά κάτω ή εικόνα, καί δείχνει πιό πολύ τήν πάνω μύτη σάν στίς δικές σου εικόνες.
 

Salas

AVClub Addicted Member
4 December 2006
1,973
Επίσης παρακολουθούσα τήν κατανάλωση σέ ρεύμα από τό βασικό τροφοδοτικό παροχής καί όσο ανέβαζα τάση εισόδου χωρίς νά αλλάζω τάση εξόδου έπεφτε τό ρεύμα, φυσικό γιατί έπρεπε νά διατηρείται ή κατανάλωση σέ Watt περίπου, μείον τί χάνεται σέ efficiency καί θερμότητα. 2V Vin-Vo νά είναι εξασφαλισμένα σχετικά μέ τήν τάση μπρίζας καί Μ/Τ σέ αυτόνομες παροχές θά έλεγα. Εκεί καί χαμηλότερο ρίπλ έχει, καί σταθερή σχετικά συχνότητα καί δέν πετάμε Volt σέ ζέστη. Θά μπορούσαμε νά τό χαρακτηρίσουμε LDO (low drop out reg) δηλαδή αλλά όχι καί super low. Μέ τό έξτρα LC θέλει νά τό ακούσουμε καί κάπου πού βολεύει νά δούμε ότι τουλάχιστο δέν ενοχλεί. Από αντίσταση εξόδου σέ mΩ καί καμπύλη δέν έχουμε στοιχεία επίσης.