Discrete Denoiser PSU - Imperium PSU

[ronovar]

Discrete Denoiser PSU nalazi se na velikom forumu u temi, a ja sam dodao par izmjena nebi li već odličan regulator unaprijedio za još jednu stepenicu više.Zadnjih par dana sam istraživao regulatore i po ovoj shemi ovo je najbolji regulator na svijetu, jer ni jedan skupi OPAMP nema toliko nizak šum a ni izlaznu impendanciju....sada konačno možemo SHUNT PSU "grijalice" zamjeniti sa ovim profi SERIJSKIM regulatorom.

Poboljšanja koja sam dodao su:
- CCS sa LED diodoma za Dienoiser zamjenjeno umjesto LED diode za 3x1N4148 i biasirane su svaka od po cca 1,1mA, kako bi dobili tihu naponsku referencu i nizak šum za BJT koji je preko otpornika R6(39R) CCS podešen da daje cca 29,45mA za Dienoiser, (tu smo umjesto otpornika stavili CCS pa se i PSRR bitno popravlja za par dB)
- naponska referenca LM329 u krugu MOSFETA je niskošumna referenca, i biasirana je preko otpornika R3(1k) na 16,66mA i disipirat će 116mW te će temperatura TO92 biti (116mW x 160C/W + 25C Tamb) = cca 44C
- dodatkom 2299uF/100V bypass konda izmedju + i - grane dobije se još 5dB veće potiskivanje smetnji iz AC komponente (-170dB naspram -175dB)

- glavni TO220 MOSFET-i će se hladiti na SK18-37.5mm visine koji ima 3.5C/W termički otpor pa možemo ići na 500mA MAX izlazne struje na +/-24VDC za potrošaća....što daje MAX temperaturu hladnjaka (34V-24V x 500mA) x2 (jer imamo dva TO220 na istom hladnjaku) x 3,5C/W = 60C ai imamo na ulazu diode 1N4007 pa je i to nekvi MAXimum za njih, mada bi bilo dobro staviti onda umjesto 1A 1N4007 dioda nekve jače ok 2A.

Ono što je problem:
- Q3 u CCS-u disipira 462mW i biti će dosta vrući (462mW x 150C/W + 25C Tamb) = 94,3C, razmišljam da stavim tu nekvi BD u TO126 kućištu i na glavni hladnjak ili novi CCS sa 2xBJT
- Q4 u CFP-u disipira 197mW i isto će biti vrući (197mW x 150C/W + 25C Tamb) = 54,55C, tu bi isto valjalo staviti nekvi u TO126 kućištu i na glavni hladnjak

Evo schematic:




PSRR: (negativna grana je lošija za 12dB od pozitivne grane).



Noise (pozitivna grana): 0,56nV/Hz



Noise (negativna grana): 0,69nV/Hz



Izlazni napon (čist ko suza)




StartUp: negativni napon se podiže za 135mS prije nego pozitivni napon...Startup da se stabilizira izlazni napon je potrebno 3,51sekunda...što je OK.




Izlazna impendancija: 1,97uohm@1kHz za pozitivni napon i 3,03uohm za negativni napon@1kHz



Temperaturna stabilnost napona na max temp hladnjaka: pozitivna strana 24.265766V@60C



Temperaturna stabilnost napona na max temp hladnjaka: negativna strana -24.267801V@60C



Prilažem i LTspice file za igranje sa simulacijom...meni ovi podaci izgledaju mnoogoo profesionalno....pa još samo razmišljam dali da dodam Current Limiter na izlazu iz MOSFETA (250mA) ili ne....naravno svaki prijedlog abartizacije je dobrodošao.

[ronovar]

UPDATE:
- precrtana komplet shema u EAGLE
- napravljen raspored komponenti na PCB

TODO:
- routing
- convert to Sprint-Layout
- test & measure PSRR, noise, zout, startup

QUESTIONS:
- kako pravilno routirati kelvin sensing?
Ja sam povukao glavni vod sa ulaznih elektrolita na GND kleme, i sa te točke GND kleme vodim vod GND na diodu D9 i D10

- otpornik R25 i R29 vučem GND sa pada na C16 i C17 gdje uzimam direkt GND vod tako da CSS ima čisti GND signal, pa me zanima dali još što mora da se vodi posebni vod prije nego počnem routirati ostale veze kako prirodnu idu po shemi ili ima još koji kritični pad koji mora direkt sa GND ili V+ i V- da se routira posebno?

Prilažem shemu i 3D kako sam zamislio izgled, a posebno me brine stabilnost LED dioda koje se koriste za referentni napon, njih mislim termo budžirom prekriti i lemilicom na vrući zrak zagrijati termo budžir da sakrije LED diode i da ne svijetli crvena boja iz njih (ne volim da je to rasvjeta na PCB ko božićno drvce) a i time će obje LED diode biti termički stabilne i imati mali naponski drift?

[Boban]

Imaš li TSC file za TINA-TI?

[ronovar]

Nemam, imam samo u LTSpice pa se lako precrta u TINA-TI.

[ronovar]

U prilogu TSC za navedeni PSU, promjenio sam LED RED u 1N4148 jer po simulaciji nema razlike...1N4148 su niskosumne diode, i to me bas ugodno iznenadilo....ono sto mi jos nije jasno:

- sa kojim biasem se biasiraju 1N4148 diode (omjer temperatrnog drifa i naponsko suma), na shemi sam ostavio original 7mA+ a mislim da bi ti trebalo nesto oko 1mA
- dodani na ulaz RCLC tako da imamo prigusivanje i niskih i visokih frekvencija...zavojnica je ovdje Choke (model navedeni na shemi), 1A mislim da ce da bude dovoljno za 240mA max Iout
- trimer od 20K mi se cini prevelik i tu bi trebalo malo se poigrati i probati ugurati 1K ili 500R jer ovako kako je na shemi 20K trebat ce vrtjet trimer jedno vrijeme dok ne dodjemo na 2-3% njegove vrijednosti da se pocne izlazni Vout podesavati
- na originalnoj shemi se koristi ZTX851 ali su skuplji od MPSA i dobije se samo 100pV/Hz manji sum a posto su skuplji dobitak nije bas nesto
- ostaje simulirati jos ZOUT i TEMP STABILNOST kako bi se vidjelo dali je stabilno.
- dodan BD140 u CCS u TO126 kucistu i na hladnjaku ce biti sa mosfetom u TO220 kucistu jer CFP treba povecu radnu struju za OLG pa posto CCS radi u klasi A se i grije sa svojih cca 15mA+ struje
- dodati current limiter na shemu
- hladnjaci na PCB sam zamislio SK129 sa 25,4mm visine termickog otpora 7.8K/W sto daje na 24VDC out max izlaznu struju od 240mA da budemo na oko 50C temp hladnjaka (vise nego dosta za napajanje 2 preampa i tonske kontrole)

Evo schematic i TSC file:

[Boban]

Ovo je bolje od Jung based reg-a sa LM3xx preregom po pitanju izlaznog šuma


  PreReg_Jung_POS.TSC (Size: 36,68 KB / Downloads: 15)

[ronovar]

Ovaj PreREG ima odlicno potiskivanje smetnji (-211dB), i odlican izlazni sum (3,2nV), ali i Discretni Denoiser gore prva shema ima izlazni sum ispod 1nV

[Boban]

Probaj samo REG-ove bez ulaznih filtracija.

[ronovar]

IMPERIUM PSU
rev.-1

U prilogu postavljam IMPERIUM PSU (IMPERIA PSU je za potrosnju do 300mA) koja je dizajnirana za potrosnju do 5A i izlaza 60VDC sa regulacijom napona, Low-Drop Regulator Napona, Disipacije 3,7W na 5A potrosnje koja se sastoji od MOSFET naponskog regulatora spojen kao LDO, te ERROR opampa koji snizuje izlazni naponski sum. Ovo je isto kao i Active Servo PSU ali za vece struje posto LM3x7 nemogu da imaju ulazni napon veci od 37VDC max i izlazne struje od 1,5A max, ali imaju svoju bracu koja mogu dati i to 3, 5 i 10A pomocu BJT strujnog pojacivaca.

Cijeli projekt je dokumentiran TU.

Ulazni otpornici su stavljeni da smanje disipaciju na serijskom mosfetu i tako umjesto 10W imamo 3,7W, a izlazni mosfet lemi ispod PCB-a i priteze sarafima na donji dio kucista ili glavni hladnjak.

Takodjer imaju i ulogu da postede ulazne elektrolite od 4700uF posto kod starta psu-a oni najvise nastradaju po pitanju udarnih struja, pa otpornici to malo ublaze i plus jos filtriraju.

Dali moze se pogledati simulacija i eventualno poboljsati posto je design odlican, i topoloski ideja je slicna Active Servo PSU. Ja sam izostavio startup i Q1 zastitu mosfeta jer nisam mogao naci E-152 spice model da ga ubacim.


Ideja je dodati zastitu na simulaciju, a na ulaz dodati pametni kapacitivni multiplikator tako da imamo manje elektrolite koji su jeftiniji od vecih, manji PCB a hladjenje kapacitivnog multiplikatora je ispod PCB-a zasarafljen na kuciste ili glavni hladnjak.

Takodjer je u planu kad simulacija proradi sa svim zastitam i performansama kako treba upotreba LT chipa u DIL8 kucistu sa mosfetima tako da grijanje ispravljaca svedemo na minimum.

Mislim da bi tako dobili jedan niskosumni PSU za pojacala izuzetno niskog suma i kompakne Plocice jer napajanja zauzimaju sa toroidom najvise mjesta u kucistu.

[ronovar]

Specifikacije iz simulatora:

PSRR: -136dB@100Hz i -105dB@20kHz
STARTUP: 8,3sec do podesenog izlaznog napona
Izlazni naponski sum: 17,16nV/sqrt(Hz)
SNR: 134dB

Za ulazni naponsku smetnju od 1Vpeak dobivamo na izlazu 153nVpeak naponsku smetnju!

A izlazna impendancija? Ostavljam znatizeljnima da simuliraju