Thread Rating:
  • 1 Vote(s) - 5 Average
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
LM317/337 Active servo PSU
#1
Prijatelj me zapitao "Kakav PSU da stavim za napajanje Phono preampa?

-radi se o TI RIAA Phono preampu kojeg smo tu na forumu "abartizirali" TU

10-06-2017, 10:40 AM


Za napajanje ovog Phono preampa dovoljno bi bilo staviti ispred klasičnu shemu LM317/337 sa po dodatnih 22-47uF na ADJ pinu
jer ima Phono preamp na sebi več odlično potiskivanje smetnji iz napajanja PSRR.

Ali ima se i drugih sklopova:
ulazni buffer nakon selektora, volume i balance sekciju sa loudnessom, aktivne tone kontrole...do izlaznog buffera
i zatreba neko cijelovito rešenje napajanja cca +/-15-16VDC sa cca 250mA
koje bi bilo malo bolje od te klasične sheme. A več ta ima oko 75dB PSRR i vrlo nizak izlazni šum!

10-06-2017, 11:52 AM


Setim se da je Mile podelio negdje (nisam sheme uspio pronači) LM317/337 Active servo PSU za +/-15VDC
i traganjem po netu čak pronadjem na ebayu nešto slično,
samo PCBji, pa kitovi i čak asemblirana napajanja slična TU

!!!Ovo nije reklama, samo da se vidi i primera radi!!!

Predvidjena shema i popunjavanje elementima, active servo LF353:

10-06-2017, 10:51 AM


I počinjem sa simulacijom u traganju PSRR, izlaznog šuma, stabilnosti Vout/Iout...itd.

Pronadjem zadnje spice modele sa TI sajta:


.zip   LM317 337.zip (Size: 3,26 KB / Downloads: 11)

I pogledam prvo kako su uključene direktive za transientni odziv, PSRR, strujni limiting i druga glavna ponašanja
i zapažam da su vrlo slične grafovima po njihovim DS.

Slijedila je simulacija:
-osnovne sheme bez Cadj konda
-pa klasična shema sa Cadj kondom do47uF
-poslije sam ugurao Active servo sa LF353 po originalnoj shemi

i kasnije tražio moguča poboljšanja "gde i zašto" po shematiku na bazi freq odziva, stabilnosti, največeg PSRR i najmanjeg izlaznog šuma.

10-06-2017, 11:28 AM


U shematiku je sada kombinacija elementa koja mi je dala najbolje rezultate (za što manje para!).
Inače ispod shematika su grafikoni i slike iz DS LM317,
odziv LF353 Activ servo sa original vrednostima, pa sam kasnije promenio IC sa boljim u smislu:
ulaznog offseta, AOL, SR, BW, ulaznog naponskog šuma...i da radi barem do +/-18VDC
dok nisam našao IC sa vrlo visokim AOL, dobrim BW, niskim ulaznim šumom, i zadovoljavajučim SR.
OPA2228
inače može 5532, OPA2134, LME49720....

Razradio sam čak i simulaciju samog Activ servoa sa sve opterečenjem i referentnim naponima
da mu nadjem odziv i/ili dali je uopše sam stabilan
-na dnu shematika je graf pojačanja serva/freq

Sa dodatnim C-LR-C filtrom ispred LM317/337 Active serva
4700uF- 0,1mH sa 0R2-1000uF (kondovi su LowESR)
ispada slika sveukupnog PSRRja

10-06-2017, 11:39 AM



PS:
moram promeniti  sada lokaciju, ako imate pitanja slobodno pitajte...
ja ču se kasnije najverovatnije još raspisati.

U shematik moramo dodati nakon sekundara 18+18VAC C-RC snubber by Braco (to jest vrednosti iz njegove tabele)
-pa odabrati diode za gretz
-limitirati izazni napon na max +/-18VDC inače odu nam Activ servo ICji zbog nepažnje
-postaviti još i negativnu granu
itd
LP
Dragan
Reply
#2
Odlično Dragane!

Imam pločicu sa eBay-a za taj regulator već neko vreme, ali nisam stigao da je izlemim.

Bilo bi interesantno videti izl. impedansu u funkciji frekvencije.

Pozdrav
Reply
#3
Evo moje seme, ali je sa 7815/7915

10-06-2017, 01:34 PM
https://www.facebook.com/APEXaudio.MileSlakovic/
Reply
#4
Hvala Braca!
Napraviču i korelaciju izlazne impedane versus freq i versus opterečenja Iout
Post procesingom kad se pohrani sve vrednosti simulacije, lako je praviti kasnije (post) kaklulaciju/odziv raznovrstnih tačaka (node corelations)
da se dobiju ti željeni odzivi.

Mora da izgleda bolje nego:

10-06-2017, 04:51 PM



Hvala Mile!
OK i sa 7815/7915 sličan je to Active servo.

----------------------------------------------------------

Za Active servo trebamo IC koji ima visok AOL, širok BW, nizak naponski šum, dovoljno srednji SR
i mali ulazni naponski offset, takodjer mali ulazni naponski termički drift
i da radi barem do +/-18VDC
i strujnih resoursa barem 20mA...itd

Active servo ulaz je preko RC (1K+220uF) AC spregnut sa izlazom napajanja
i predstavlja i ulazni HP (HighPass) filter sa svojim RollOff
f_rolloff= 1/ (2*Pi*1K*220uF) = cca 0,7Hz
i dobro je da je što bliže DC
DC pojačanje Active servoa je 1x
Zato nam je potreban IC sa malim ulaznim offsetom i da ne šeta dosta sa temp.

Freq odziv samog Active serva vidimo u grafu ispod shematica i linearan je do nekih 50KHz,
nakon toga opada.
Ulazni C-LR-C ispred kompletnog LM317 Active servo napajanja ima prirodno slabljenje od nekih 40dB/dec
i preuzima slabljenje kompletnog sklopa na visokim freq naspram smetnji iz napajanja PSRR.
To se lepo vidi iz grafa

[Image: attachment.php?aid=24859]

Do tog koljena ispod 1KHz zadužen je Active servo svojim dejstvovanjem.
Ponajviše svojim P proporcionalnim pojačanjem, ali znamo da višanjem pojačanja i smanjujemo širinu potrebnog BW!
Tu je taj kompromis pojačanja 220X sa još odličnim 50KHz BW (sa OPA2228).
Mogli bismo pojačanje i višati, smanjenjem BW prema tom koljenu,
ali se nam drastično smanjuje fazna margina samog Active servo sklopa,
pa počinje bit nestabilna sa morebit i neželjenim oscilacijama, a to stvarno netrebamo!

SR je takodjer bitan, opet mora na izlazu Active servo gledati da je SR do nekih 10KHz barem nekoliko V/usec
jer na nekoliko KHz i naviše može nam i SR opasti bez narušavanja performansi (opet je do izražaja ulazni filter do PSU C-RL-C i BW sklopa)

Zanimljivo je da je  i naponski šum koji je proizveden izlazom LM317 smatran kao AC greška 
i takvu ju Active servo ispravlja u tački VurtualGND ili izlazu Servoa.

Staviču još par izmjena u shematik
-na izlaz Active servo staviču još cca 10-20R za stabilizaciju sa kapacitivnim opterečenjima
-R_limit tako da sa okrtajem na max trimmpotom ne dobijemo BUM Activ servo ICja (izlazni naponi mogu dostič do (UinDC-3V))
...
LP
Dragan
Reply
#5
Ja već godinama koristim ovo ebay (Mile) rješenje i to radi odlično. Inače je to iz neke knjige o elektronici, više se ne sjećam koje.... Najčešće sam koristio NE5532, a kod "važnijih" primjeraka OPA2604.
Reply
#6
Ja sam koristio 723 sa dodatnom eksternom korekcijom greske, ponekad sa eksternom referencom, cisto zbog postojece stampe, moram da priznam kopirana ideja iz proslosti od Power One, ali ovo resenje je izuzetno.
Reply
#7
Hvala @zbotic!

5532 je nešto bolji opamp za tu svrhu od LF353, sa OPA2604 nisam simulirao (pokušaču i sa njim)

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

@Braca zapitao o grafu izlazne impedance/freq i dodao sam kasnije i želju /opterečenju
Morače sačekati koji dan, u podrumu sam, pretakanje vina, pa onda spremanje za branje maslina...
ma gužva neka ... pa i posao dežurstvo...

Inače po mom mišljenju izlazna impedanca je direktno vezana na freq odziv Activ servoa (onaj graf ispod shematika dole desno)
znači držat če izlaznu impedancu nalik VirtualGNDju sve dotle dok je BW Active servoa

Za probu ču ugurati nekih 10mOhma izmedju izlaza LM317 i izlaznih klema i simuliraču izlaznu impedancu.
Po mom mišljenju treba biti tako niska da je možemo skoro zanemariti do tog koljena BW 50KHz odziva Active servoa,
skoro mogu tvrditi ranga ispod par mOhm-a!!!

Niko još nije komentirao zašto u shematiku 240R otpornik ide od ADJ pina pravo na pinOUT, ...da pravo na pin ICja LM317!!!
Tako sam ga i nacrtao!

Interna referenca 1,25V LM317 okačena je na izlazni pin OUT ICja, i ako taj otpornik 240R (po DS) zakačimo recimo na OUT kleme PSUja,
imačemo pogrešak (R_LM317 to OUT*I_out) izlaznog napona
jer je tako spojen 240R (koji nadgledava izlazni napon LM317) uključen i sovraponiran toj internoj referenci.

Iako vrlo jednostavna shema, sve je samo ne trivialna! :-)
Javljam se dopunom sheme i dodatnim grafovima....
LP
Dragan
Reply
#8
Hvala @vladd
tek sam sada zapazio da smo pisali skoro zajedno... :-)
Ideja svakako nije nova (Power one ? ...ako imaš mogučnost, postavi koji link da ne tražimo....),
ali sada imamo nove opampove, pa zašto ne oduzeti si nešto vremena "i to iznalizirati do bola"
i pogledati šta nam takva topologija nudi.
Pogotovo za pre sklopove!
LP
Dragan
Reply
#9
Popravio sam nešto u shematiku, dodao sam nekoliko parazita u smislu što tačnije simulacije naspram realnom merenju.
-R_connection izmedju izlaznog pina LM317 i Klema OUT PSUja
-dodao sam ESR izlaznih kondova
-dodao sam i limitacijski otpornik kod štelanja izlaznog napona sa trimmpotom,
sad nečemo prekoračiti izlaznog napona max do 17,5VDC

Na izlaz PSUja sam postavio kao opterečenje strujni generator od 1A sa sweep freq od 10uHz pa do 1MHz
Izlaz V_out sam onda simulirao versus freq.

Pošto je struja strujnog generatora konstantna 1A za cijelo freq područje,
ripple izlaza ili freq odziv je onda direktna funkcija izlazne impedance Z_out/freq

Z_out(s)= V_out(s)/I_out(s),

potrebno je u odčitanju grafa vrednost V_out promeniti u Z_out i napon V_out iz Volta u Ohme,
takodjer tražiti linearan odziv izrisa i ne logaritmični (imali bi rezultat inače u dB).

U DS LM317 pronašao sam izlaznu impedancu bez Cadj i sa 10uF

10-09-2017, 03:00 PM


i na netu pronadjena simulacija različitih Cadj kondova na odziv izlazne impedance LM317
oba grafa su sa LM317 klasične sheme + Cadj

10-09-2017, 03:08 PM



Sa Active servo koji je zapravo AC error amp u Closed loop konfiguraciji skupa sa LM317
čitamo AC grešku na izlaznim klemama
-pošto želimo imati čistu DC komponentu na izlazu PSUja, greška nam je onda SVE u freq domenu
-min freq Active servoa definira ulazni kond skupa sa ulaznim otpornikom
-max freq nam je freq u BW odziva loopa (opampa+LM317) dok sve imamo barem neko pojačanje,
-i sopstveni izlazni šum LM317 je takodjer nadgledovan

Pojačanje error loopa je sada za 220x veče od loopa klasično preko samo otpornika OUT-ADJ pinova 240R
(240R otpornik je tu još uvijek zbog definisanja izlaznog napona, takodjer ostaje u svom loopu sa LM317).

Teoretski imačemo za faktor K manju izlaznu impedancu

K(freq) = 1 / (1 + Ao(freq)) ili = (1 / 1+220) = 4,5 10^(-3) =0,0045

K je naravno i freq zavisan kao i samo pojačanje pa dobijamo sliku iz TinaTI simulacije sledeču:

10-09-2017, 03:23 PM



.tsc   LM317 Active servo ver1.0.TSC (Size: 58,04 KB / Downloads: 7)

Iz grafa se vidi da prema DCju imamo oko 1mOhm impedance šta je zapravo ona iz shematika R_connections 1mOhm.
u području BW Active servoa je cca 50uOhma što i potvrdjuje teoriju i rezultate simulacije:
-iz grafa Z_out/freq različitih Cadj imamo neku vrednost oko 10mOhma,
ako je pomnožimo sa faktorom K dobijamo oko 40-50uOhma Z_out :-)

Sve je to simulacija i na vrlo niskim freq zapravo nema direktive u spice modelu LM317 i OPA2228, pa možemo do nekih 1Hz u grafu i zanemariti.

Docrtaču još u shemu LM337, maknuti parazite, dodati ulazni gretz i C-RC snuber by Braca
i možemo se polako pripremiti na crtanje PCBja ovog PSUja za preampove.
LP
Dragan
Reply
#10
Mozda vam ovo olaksa crtanje PCB
http://www.komitart.ru/radiolubitel/910-...2x15v.html
https://www.facebook.com/APEXaudio.MileSlakovic/
Reply
#11
Hvala Mile, poslužiče svakako !!!
...nije baš najbolja raspodjela elementa, ali možemo iz toga i ponešto opet naučiti ili potsetiti se!

Dobro bi bilo promeniti mesta 1K otpornika i konda 10uF ulaza u Active servo,
10uF kond je velik pa je bolje da je zakačen na izlaz PSUja gdje imamo vrlo nisku impedancu
sad kako je je okačen na ulaz opampa visoke impedance pa je "prava antena"
tu paše bolje 1K otpornik.
Ulazni kond kao i izlazni imaju GND zajednički za struje praznjenja kao i za struje punjenja,
pad napona je veči i znatno manje filtriraju 100Hz

---------------------------------------------------

Komplet shematik LM317/337

10-09-2017, 06:42 PM


-ulazni EMI filter min za 1A
-trafo 15-20VA 15 + 15 VAC , izlaz PSUja je inače strujno limitiran na 1,5A
no zatrebače nam najverovatnije max do 250-300mA za preamp ili pojačalo za slušalice
inače je potrebno staviti adekvatne hladnjake za LM317/337 jer sa DropOut od cca 7VDC (22VDC_in-15VDC_out)
imačemo sa 1A potrošnje po 7W disipacije po LM317 i po LM337
-C-RC Snubber (otpornik R_tabela pronačičemo iz Excell tabele by Braca)
-diode za gretz sam nacrtao 1N4007, ako se ima drugih preferencija komotno se jih stavi...brže, jače...
LP
Dragan
Reply
#12
Odličan rezultat izlazne impedanse, u grupi najboljih superreg šema, uz znatno manji napor u smislu količine i cene materijala.

Pozdrav
Reply
#13
Hvala Braca!
Dobri rezultati simulacije nadamo se i rezultate sa prototipom.
Imao sam nešto vremena, baš se mi je nešto crtalo.
Tu je PSU ActiveServo 15-15VDC LM317-337-OPA2228 PCB verzija 1.0

10-10-2017, 07:33 PM


I Sprint file


.lay6   PSU ActiveServo 15+15VDC LM317-337-OPA2228.lay6 (Size: 259,61 KB / Downloads: 14)

PS
Moram promeniti lokaciju, pa se kasnije možda raspišem "zašto-zato" na PCBju  :-)
Dobrodošla pitanja, zapažanja, prijedlogi...
LP
Dragan
Reply
#14
Ja bi dodao par prijedloga. Odmah ispred prvog kondenzatora poslije "greca" da ide jedan otpornik tako da je filtracija RCLC, da se malo ublaži onaj strujni "udar" pri paljenju napajanja. Također negativni ulaz OPampa koji ide na masu ja sam si nekako zamislio da se on dovede zasebnim vodom na izlazni kond od 220u ili možda čak na GND pad na samom konektoru na izlazu napajanja.

edit:
Da sve bude možda po PSu, dodati još jedan set od četiri diode tako da ima samo jedna dodirna točka mase,a to je ona na izlazu napajanja.Jedan set dioda po liniji napajanja tako da se mase vode odvojeno sve do samog kraja napajanja. U tome slučaju se diode mogu bez problema zamijeniti grecom. Inače ja u zadnje vrijeme pri dizajnu koristim većinom one greceve u DIL kućištu jer mi odlično odgovaraju kod dizajniranja PCBa.
Reply
#15
Meni se jedino ne sviđa dimenzija pločice 150 x 80. To je dosta velika pločica za napajanje preampa. Tu će sva ostala kola preampa zauzeti manje prostora nego napajanje. Ali ako se uzima kutija od 430 mm onda je sve u redu. Nažalost takva kutija nije nimalo jevtina.

Neka manja pločica bi bila idealna za GB. Predložena pločica ima puno neiskorišćenog prostora na sebi. Možda bi mogla da se redukuje na 100 x 60. Tako bi se svako mogao snabdeti pločicama napajanja za buduće preamp projekte.
Reply
#16
Mnogima će takođe motanje zavojnice predstavljati ozbiljnu prepreku. Čak i sama nabavka lak žice. U projektima za samogradnju treba takve "pikanterije" izostavljati kad god je moguće, čak i po cenu nešto slabijih performansi.
Reply
#17
Mislim da su planirane gotove prigusnice koje se kupuju.
Neka Dragan potvrdi.
Reply
#18
Ima takvih prigušnica na tone po ebayu i svugdje. Ja sam baš tražio na aliexpressu jer su u TMEu preskupe. Našao sam 1mH za struju od 0,7A(što je po meni sasvim dovoljno za bilo kakav rad sa OPampovima) 4$ za 50 komada nakupuje se toga runjak i ima dozivotna zaliha.
Reply
#19
Uvek mož se ostavi mesto za induktivitet, ko neće zalemi kratkospojnik i mirna Bačka.
Nemoj silom, uzmi veći čekić.
Reply
#20
Tako je Pedja.
Reply


Forum Jump:


Users browsing this thread: 1 Guest(s)