zdroj 5V
Moderátor: Moderátoři
Přeložil jsem některé části datasheetu LM117/LM317. Třeba se to bude někomu hodit až bude pracovat s tímto stabilizátorem...
Rady k použití
Za chodu vytváří LM117 mezi výstupem a nastavovacím vývodem referenční napětí Vref o jmenné hodnotě 1,25V. Referenční napětí je nastaveno rezistorem R1 a po ustálení napětí teče přes rezistor R2 proud I1, který nastavuje výstupní napětí Vout podle vzorce:
Vout = Vref * (1 + R2 / R1) + Iadj * R2.
Protože už proud 100uA vytékající z nastavovacího vývodu představuje chybový stav, byla LM117 navržena tak, aby minimalizovala proud Iadj, a aby byl konstantní při změnách na vedení nebo při zatížení. Z tohoto důvodu je všechen klidový pracovní proud vrácen do výstupu a to vytváří požadavek na minimální zatěžovací proud. Pokud není výstup dostatečně zatížen, výstupní napětí se zvětší.
Vnější kapacitory stabilizátoru
Vstupní blokovací kapacitor je doporučen. Pro téměř všechny aplikace vyhovuje 100nF diskový keramický kapacitor nebo 1uF tantalový kapacitor. Obvod je při použití nastavování napětí nebo při použití výstupních kapacitorů více citlivý, ale výše zmíněný vstupní blokovací kapacitor eliminuje možné problémy.
Nastavovací vývod na LM117 může být blokován kapacitorem k zemi, aby se vylepšilo potlačení zvlnění (ripple rejection). Tento kapacitor zamezuje zvlnění při zesilování, když je výstupní napětí zvětšováno. S blokovacím kapacitorem 10uF je dosažitelné potlačení zvlnění 80dB při jakékoli výstupní úrovni. Zvětšením kapacitoru nad 10uF se výrazně nezlepší potlačení zvlnění frekvencí nad 120Hz. Pokud je blokovací kapacitor použit, je často nezbytné přidat ochranné diody pro zabránění vybití kapacitoru do vnitřních nízkoproudových cest a zabránit tak zničení integrovaného obvodu.
Běžně je nejlepší použít tantalové kapacitory (solid tantalum). Mají nízkou impedanci dokonce i při vysokých frekvencích. Tantalu 1uF se při vysokých frekvencích vyrovná hliníkový elektrolytický kapacitor asi 25uF, v závislosti na konstrukci kapacitoru. Keramické kapacitory jsou taky dobré při vysokých frekvencích, ale některé typy mají obrovský pokles kapacity při frekvencích okolo 0,5MHz. Z tohoto důvodu by pravděpodobně blokovací keramický kapacitor 10nF pracoval lépe než 100nF.
Přestože je LM117 stabilní bez výstupních kapacitorů, jako každý jiný obvod se zpětnou vazbou, určité hodnoty vnější kapacity můžou způsobit nadměrné zacyklení (ringing-rozkmitání?). To nastává při hodnotách kapacity mezi 500pF a 5000pF. Tantalový kapacitor 1uF (nebo hliníkový elektrolyt 25uF) na výstupu zabrání tomuto efektu a zaručí nám stabilitu. Každé další zvětšení kapacity nad 10uF už jenom zvětší stabilitu smyčky (loop stability - stabilita zpětné vazby?) a výstupní impedanci.
Stabilizace zatížení
LM117 je schopna poskytnout extrémně dobrou stabilizaci zatížení, ale pro obdržení maximálního výkonu je ještě potřeba, provést malá opatření. Rezistor nastavující proud, připojený mezi nastavovací vývod a výstupní vývod (obvykle 240 Ohm), by měl být připojen raději přímo k výstupu pouzdra stabilizátoru než blízko zátěže. Účinně to odstraní objevování se úbytků napětí na vedení (line drops) v sérii s referencí a degradující stabilizaci.
Ochranné diody
Když jsou použity externí kapacitory s některým IO stabilizátoru, je často potřeba přidat ochranné diody, aby se zabránilo vybití kapacitorů do nízkoproudových míst ve stabilizátoru. Hodně 10uF kapacitorů má dostatečně nízký vnitřní sériový odpor, což umožní při zkratu dodat až 20A špičky. Přestože je takový pulz krátký, má dostatečnou energii na to, aby poškodil části IO.
Když je výstupní kapacitor spojen se stabilizátorem a vstup je zkratován, výstupní kapacitor se vybije do výstupu stabilizátoru. Vybíjecí proud záleží na hodnotě kapacitoru, výstupním napětí stabilizátoru, a míře zmenšení vstupního napětí Vin. V LM117 vede tato vybíjecí cesta přes přechod, který dokáže bez problému snést 15A pulz. Nemusí to tak být u jiných typů kladných stabilizátorů. Pro výstupní kapacitory 25uF nebo méně není diody potřeba používat.
Blokovací kapacitor na nastavovacím vývodu se může vybít přes nízkoproudý přechod (low current junction). K vybití dochází když je zkratován buď vstup nebo výstup. Uvnitř LM117 je 50 Ohm rezistor, který omezuje špičku vybíjecího proudu. Pro výstupní napětí 25V nebo nižší a 10uF kapacitu tohoto kapacitoru není potřeba žádná ochrana.
Rady k použití
Za chodu vytváří LM117 mezi výstupem a nastavovacím vývodem referenční napětí Vref o jmenné hodnotě 1,25V. Referenční napětí je nastaveno rezistorem R1 a po ustálení napětí teče přes rezistor R2 proud I1, který nastavuje výstupní napětí Vout podle vzorce:
Vout = Vref * (1 + R2 / R1) + Iadj * R2.
Protože už proud 100uA vytékající z nastavovacího vývodu představuje chybový stav, byla LM117 navržena tak, aby minimalizovala proud Iadj, a aby byl konstantní při změnách na vedení nebo při zatížení. Z tohoto důvodu je všechen klidový pracovní proud vrácen do výstupu a to vytváří požadavek na minimální zatěžovací proud. Pokud není výstup dostatečně zatížen, výstupní napětí se zvětší.
Vnější kapacitory stabilizátoru
Vstupní blokovací kapacitor je doporučen. Pro téměř všechny aplikace vyhovuje 100nF diskový keramický kapacitor nebo 1uF tantalový kapacitor. Obvod je při použití nastavování napětí nebo při použití výstupních kapacitorů více citlivý, ale výše zmíněný vstupní blokovací kapacitor eliminuje možné problémy.
Nastavovací vývod na LM117 může být blokován kapacitorem k zemi, aby se vylepšilo potlačení zvlnění (ripple rejection). Tento kapacitor zamezuje zvlnění při zesilování, když je výstupní napětí zvětšováno. S blokovacím kapacitorem 10uF je dosažitelné potlačení zvlnění 80dB při jakékoli výstupní úrovni. Zvětšením kapacitoru nad 10uF se výrazně nezlepší potlačení zvlnění frekvencí nad 120Hz. Pokud je blokovací kapacitor použit, je často nezbytné přidat ochranné diody pro zabránění vybití kapacitoru do vnitřních nízkoproudových cest a zabránit tak zničení integrovaného obvodu.
Běžně je nejlepší použít tantalové kapacitory (solid tantalum). Mají nízkou impedanci dokonce i při vysokých frekvencích. Tantalu 1uF se při vysokých frekvencích vyrovná hliníkový elektrolytický kapacitor asi 25uF, v závislosti na konstrukci kapacitoru. Keramické kapacitory jsou taky dobré při vysokých frekvencích, ale některé typy mají obrovský pokles kapacity při frekvencích okolo 0,5MHz. Z tohoto důvodu by pravděpodobně blokovací keramický kapacitor 10nF pracoval lépe než 100nF.
Přestože je LM117 stabilní bez výstupních kapacitorů, jako každý jiný obvod se zpětnou vazbou, určité hodnoty vnější kapacity můžou způsobit nadměrné zacyklení (ringing-rozkmitání?). To nastává při hodnotách kapacity mezi 500pF a 5000pF. Tantalový kapacitor 1uF (nebo hliníkový elektrolyt 25uF) na výstupu zabrání tomuto efektu a zaručí nám stabilitu. Každé další zvětšení kapacity nad 10uF už jenom zvětší stabilitu smyčky (loop stability - stabilita zpětné vazby?) a výstupní impedanci.
Stabilizace zatížení
LM117 je schopna poskytnout extrémně dobrou stabilizaci zatížení, ale pro obdržení maximálního výkonu je ještě potřeba, provést malá opatření. Rezistor nastavující proud, připojený mezi nastavovací vývod a výstupní vývod (obvykle 240 Ohm), by měl být připojen raději přímo k výstupu pouzdra stabilizátoru než blízko zátěže. Účinně to odstraní objevování se úbytků napětí na vedení (line drops) v sérii s referencí a degradující stabilizaci.
Ochranné diody
Když jsou použity externí kapacitory s některým IO stabilizátoru, je často potřeba přidat ochranné diody, aby se zabránilo vybití kapacitorů do nízkoproudových míst ve stabilizátoru. Hodně 10uF kapacitorů má dostatečně nízký vnitřní sériový odpor, což umožní při zkratu dodat až 20A špičky. Přestože je takový pulz krátký, má dostatečnou energii na to, aby poškodil části IO.
Když je výstupní kapacitor spojen se stabilizátorem a vstup je zkratován, výstupní kapacitor se vybije do výstupu stabilizátoru. Vybíjecí proud záleží na hodnotě kapacitoru, výstupním napětí stabilizátoru, a míře zmenšení vstupního napětí Vin. V LM117 vede tato vybíjecí cesta přes přechod, který dokáže bez problému snést 15A pulz. Nemusí to tak být u jiných typů kladných stabilizátorů. Pro výstupní kapacitory 25uF nebo méně není diody potřeba používat.
Blokovací kapacitor na nastavovacím vývodu se může vybít přes nízkoproudý přechod (low current junction). K vybití dochází když je zkratován buď vstup nebo výstup. Uvnitř LM117 je 50 Ohm rezistor, který omezuje špičku vybíjecího proudu. Pro výstupní napětí 25V nebo nižší a 10uF kapacitu tohoto kapacitoru není potřeba žádná ochrana.
Z toho vyplývá, že tam diody vůbec nemusí být, ale protože stojí pár korun, nechám je tam, asi bude postačovat 1N4007.
Keramiku 100nF na vstupu změním na 1uF tantal, výstupní budou taky tantaly. Nebo tam mám keramiku nechat a přidat tantal 1uF? Všechny asi na 16V.
Teď mě napadá mají všechny tantaly označené (+)? Co když mají jen delší nožku, jak pak poznám polaritu?
Keramiku 100nF na vstupu změním na 1uF tantal, výstupní budou taky tantaly. Nebo tam mám keramiku nechat a přidat tantal 1uF? Všechny asi na 16V.
Teď mě napadá mají všechny tantaly označené (+)? Co když mají jen delší nožku, jak pak poznám polaritu?
To je jasné, ale co když ji ucvaknu? 
Nebo jinak, jak se pozná rozdíl mezi keramikou a tantalem, viz. obrázek.
Nebo jinak, jak se pozná rozdíl mezi keramikou a tantalem, viz. obrázek.- Přílohy
-
kapacitory.jpg- (90.59 KiB) Staženo 83 x
Jak teda vypadá tantal, který má neoznačenou polaritu? Všechny tantaly jsou takové jakoby kapky nebo vypadají i jinak?
U některých zdrojů jsem viděl, že bylo za sebou více paralelně řazených kapacitorů, které měly stejnou hodnotu. Nebo že se dávaly třeba různé typy - elektrolyt, keramika, tantal. Můžete mi někdo vysvětlit proč se to dělá a kolik s jakou kapacitou se za sebe řadí? Dělá se to i na vstupní straně (za usměrňovačem nebo jen výstupní straně (za stabilizátorem)?
U některých zdrojů jsem viděl, že bylo za sebou více paralelně řazených kapacitorů, které měly stejnou hodnotu. Nebo že se dávaly třeba různé typy - elektrolyt, keramika, tantal. Můžete mi někdo vysvětlit proč se to dělá a kolik s jakou kapacitou se za sebe řadí? Dělá se to i na vstupní straně (za usměrňovačem nebo jen výstupní straně (za stabilizátorem)?
Všechny tantaly jsou takové jakoby kapky nebo vypadají i jinak?
Tantaly mohou vypadat různě, např. blahé paměti takto:
Nebo třeba takto:
http://www.ges.cz/?ipp=12&lang=cz&cur=C ... ES05400596
Jak teda vypadá tantal, který má neoznačenou polaritu?
Většinou jako tantal, u něhož kdosi smazal označení. Bez vyznačené polarity bývaly jen zřídka.
...se dávaly třeba různé typy - elektrolyt, keramika, tantal
Většinou elektrolyt + keramika, protože elektrolyty mají velmi špatné vlastnosti na VF (ale některé keramické kondenzátory taky, záleží na hmotě, z níž jsou vyrobeny).
Tantaly mohou vypadat různě, např. blahé paměti takto:
Nebo třeba takto:
http://www.ges.cz/?ipp=12&lang=cz&cur=C ... ES05400596
Jak teda vypadá tantal, který má neoznačenou polaritu?
Většinou jako tantal, u něhož kdosi smazal označení. Bez vyznačené polarity bývaly jen zřídka.
...se dávaly třeba různé typy - elektrolyt, keramika, tantal
Většinou elektrolyt + keramika, protože elektrolyty mají velmi špatné vlastnosti na VF (ale některé keramické kondenzátory taky, záleží na hmotě, z níž jsou vyrobeny).
Chjo..zaklady, zaklady, zaklady . Doporucoval jsem ti nejaky skripta, koukam marne. Elyty paralelne za sebou se radi pro zvyseni kapacity a pro snizeni ESR(odpor pri paralelnim razeni klesa), vyhody napr. ve spinanych zdrojich(kondy vydrzi podstatne dele). Keramika v kombinaci s elytem se dava kvuli potlaceni kmitani(to zachyti keramika), elyty tam jsou kvuli udrzeni energie(jak znamo, se vzrustajicim odberem roste zvlneni napeti), elyt ty spicky vykryva. Tantaly maji lepsi casovou a teplotni stabilitu teploty a mensi ztraty pri vyssi frekvenci, dost se pouzivaji v audiu. Kladny pol je u tantalu oznacen PLUSEM na pouzdru.
. Doporucoval jsem ti nejaky skripta, koukam marne. Elyty paralelne za sebou se radi pro zvyseni kapacity a pro snizeni ESR(odpor pri paralelnim razeni klesa), vyhody napr. ve spinanych zdrojich(kondy vydrzi podstatne dele). Keramika v kombinaci s elytem se dava kvuli potlaceni kmitani(to zachyti keramika), elyty tam jsou kvuli udrzeni energie(jak znamo, se vzrustajicim odberem roste zvlneni napeti), elyt ty spicky vykryva. Tantaly maji lepsi casovou a teplotni stabilitu teploty a mensi ztraty pri vyssi frekvenci, dost se pouzivaji v audiu. Kladny pol je u tantalu oznacen PLUSEM na pouzdru.
Tak jsem to postavil. Trafo mám 2x9V. Na vstupu stabilizátoru je 13V. A na výstupu je 5V. Trimry nastavují napětí přesně, nastavil jsem 5,00V. Při odběru 230mA, je napětí pořád 5,00V. Ta LM317 je docela fajn.
Co mě ale trápí je ztrátový výkon. Na LM317T mám chladič 4x4cm.
P = (Uvst - Uvyst)*Iz = (13V - 5V)*0,230 = 1,84 W.
Chladič se trochu zahřívá, teplotu nevím, ale prst na něm udržím. A teď otázka, můžu použít trafo 2x6V ?
Podle poměru z 9V trafa by napětí před stabilizátorem bylo:
U = 13V/9V * 6 = 8,66V.
a ztrátový výkon by klesl na:
P = (Uvst - Uvyst)*Iz = (8,66V - 5V)*0,230 = 0,84 W.
Myslíte, že by 8,66V před stabilizátorem bylo dostatečné?
Co mě ale trápí je ztrátový výkon. Na LM317T mám chladič 4x4cm.
P = (Uvst - Uvyst)*Iz = (13V - 5V)*0,230 = 1,84 W.
Chladič se trochu zahřívá, teplotu nevím, ale prst na něm udržím. A teď otázka, můžu použít trafo 2x6V ?
Podle poměru z 9V trafa by napětí před stabilizátorem bylo:
U = 13V/9V * 6 = 8,66V.
a ztrátový výkon by klesl na:
P = (Uvst - Uvyst)*Iz = (8,66V - 5V)*0,230 = 0,84 W.
Myslíte, že by 8,66V před stabilizátorem bylo dostatečné?