Auto Adaptive Shunt PSU

[BeliNinja]

Bocko, kao jedan od tvojih istomišljenika u vezi nepotrebnog komentarisanja u ovako kvalitetnim temam predlažem sledeće:

Ako je došlo vreme onda napravi bom, otvori posebnu temu za GB. Vitaelko će sigurno uraditi posao kako treba. Za plaćanje ćemo da rešimo na neki način kao i prošli put.
Evo probaću da pomognem koliko mogu i koliko mi vreme dozvoljava.

Ostaje pitanje PCBa, tu na žalost nikako ne mogu da pomognem. Ali na forumu ima ozbiljnih dizajnera PCBa koji bi mogli da pomognu ako imaju uslove.
Da ispoštujemo Draganovu patnju i znoj na ovom projektu

[Dragan100]

Aco, mislio si na T2 u Draganovoj šemi? Inače je malo neuobičajen spoj, Dragane?
Nelson Pass je u temi bafera sa J113 napisao o samom J113:
(link:  https://www.diyaudio.com/community/threa...13.318917/  )

Hvala Bocko za link! :
Ma nije, u mojoj shemi je to najednostavniji CCS (Ugs=0, znači Gate i source JFETa kratkospojeno),
onda je njegov parametar Idds @ >10V po DS zapravo naš bias za REFerencu.
J113 je kao JFET poprilično niskošuman, još kad se ima niska impedanca REFerence (što imamo),
onda ne pridonosi puno ka sveukupnom naponskom šumu na +IN opamp ulazu.
Ima ga za kupiti, i "smešne cene još"!

Pratim temu sa velikom pažnjom i nisam hteo da zagađujem komentarima hvale, koji su neizostavni pri ovakvim specijalističkim merenjima i izvođenju zaključaka tokom razvoja projekta!
Moj najdublji naklon i poštovanje nesebičnosti i stručnosti igračima, koji se igraju ovakvim igračkama, i baaš mi je drago, da imaju još uvek onu klicu i bubu radoznalosti i inventivnosti u sebi!

Naravno, dolazi i ono neizostavno: kada će se krenuti sa nabavkom, GB, glavnih i specifičnih delova i pcb? (Pišem ovo, mislim, u ime svih "sklapača"  a i posmatrača, koji se ne javljaju, kao i sam, dosad, da ne razvodnimo ovako pitko i domaće   )

Ostaje pitanje PCBa, tu na žalost nikako ne mogu da pomognem. Ali na forumu ima ozbiljnih dizajnera PCBa koji bi mogli da pomognu ako imaju uslove.

@Braca,
kad bude imao vremena, odradit če još po koje merenje prije pomenutim popravcima/dodacima
-OPA211, OPA1611, ... koje opampove ima,
...ili mu pošaljemo po koji dodatno (UltraLowNoise i visokog OLG >120dB)
-REF (LED + 2D) + bias J113 CCS
-decoupling/filtracija REF
-Mosfet Shunt bi za sada izostavio, pustio bi dual BJT -> "darlington" za sada

Zadovoljivo bi bilo samo merenje tišim opampom (OPA1611, OPA211), da mu vidimo graf izlaznog šuma.

Tek onda se može odraditi korekcija @ronovar PCBja (sadašnji AAS) sa dual opampom i mosfet shuntom...

Ali i sadašnji AAS sa par popravka možemo mu spustiti šum izlaza ispod {1,5nV/√Hz} odabirom tihog opampa i
promenom, ustanovili smo "vrlo" glasnom, LM4040 REF sa {LED+D(2D)} biasirano sa J113 CCSom (ili samo otpornik za bias)!

Sad {1,5nV/√Hz} nekomu ne odgovara, to je inače nivo ulaznog naponskog šuma UltraTihih opampova,
htjeli bi iči i niže, e onda zatreba popravka->novi PCB

[Braca]

Bez brige, te modifikacije i merenja će biti urađena za par nedelja.
Što se tiče materijala, sve je na zalihi, napr. BF862 sa 0,8nV/rtHz (za probu, on se više ne proizvodi), kao i nekoliko drugih FET-ova.
Niskošumni op-ampovi su takođe na zalihi.
A što se merenja šuma tiče, oni koji žele šum ispod 0,4nV/rtHz moraće da se jave Gerhard-u za daljih -3dB .

[ronovar]

Svaka čast na trudu, volji i mjerenjima.

Ja sa užitkom čitam daljnji razvoj i usavršavanje sheme i kada bude sve ispitano i usavršeno naapravit ću novi PCB Layout sa manjim dimenzijama PCB-a i slicnim hladnjakom sto ke forumas stavio fisherov u komadu....ali samo polako izvući maximum sto se može iz ove topologije i mislim da ćemo imat najbolji i najtiši shunt regulator za audio i instrumentacijsku primjenu. Novi PCB ce biti RN60D, MKP1837, Wurth ELKO crveni i crni Fischer hladnjak na RED Edition PCB.

Nestrpljivo očekujem poboljšanja i mjerenja.

Zamolio bih samo ako se mogu po zavrsetku mjerenja staviti sljedeci izmjereni podaci da imamo lakse za pratiti performanse psu-a:

> Output Voltage ... 12,00V
> PSRR... -150dB @ 100Hz
> Output Noise ... 1.5nV/sqrt(2)
> Startup.... 2sec@POS, 2sec@NEG
> Output Impendance .... 22mR @ 150mA LOAD
> MAX Current .... 250mA @ 12VDC


Jer plan je kad se sve ovo ispegla do kraja objaviti projekt u Silicon Chip magazinu da cijeli svijet vidi kako vrhunski psu izgleda pa se mozda i ponudi u KIT verziji...naravno uz inicijale autora Dragan100 i Braca.

[Dragan100]

Bez brige, te modifikacije i merenja će biti urađena za par nedelja.
Što se tiče materijala, sve je na zalihi, napr. BF862 sa 0,8nV/rtHz (za probu, on se više ne proizvodi), kao i nekoliko drugih FET-ova.
Niskošumni op-ampovi su takođe na zalihi.
A što se merenja šuma tiče, oni koji žele šum ispod 0,4nV/rtHz moraće da se jave Gerhard-u za daljih -3dB .

Super!
Ako zatreba još po koji UltraLowNoise opamp radu ču ti slati po koji par!
Na zalihi ih trenutno nemam, ali nije problem nabavke i slanja!

Da, ispod {1,0nV/√Hz} več zatreba tretirati REferencu, pa i naponski divider trebao bi iči strujama do 20mA,
da ULN opamp ni ne spominjemo!
:-)

Baš sam uz subotnu kavicu odradio JFET_bias vs R_bias naponski šum (4,8mA i 10mA):



A ako se tretira REF sa dodatnim LPF i sličnim biasem 4,8mA i 10mA, vidi donji graf,



več nije bitno kako biasiramo REF, ili JFET CCSom ili adekvatnim otpornikom, čak ni bias nije relevantan za snizenje šuma.

Bias nam je onda bitan za brzi StartUP, (1K+220uF) LPF REF puni se sa 4,8mA biasem slično brzo kao 220uF u naponskom divideru opampa!

[savan]

Ne mogu crtati trough hole jer ne volim ali bi mogao pokusati SMD verziju ako hocete, dole je bom i shema, otpornici su melf neki mini melf 0.25W neki melf 1W, shunt 3W. Pcb je odprilike nekih 100x50mm, poredjao sam komponente bezveze cisto d avidim odprilike velicinu pcb

[mikikg]

Auto adaptivni SHUNT, interesatan naziv za regulator ...
Jel' može da se automatski sinhronizuje sa prekidačkom frekvencijom na ulazu i da AKTIVNO potiskuje taj ripl??

Treba mi +/-5V struje do 20mA ali da bude utra-mega tiho a da pri tome ako može da radi sa izolovanih "prljavih" 5V sa USB? To bi bilo auto-adaptivno?!

Probao sam Macolin izolovani pretvarač, lepo radi i ima "samo" 3 jaka harmonika na nekih 70kHz, 140kHz i 210kHz : )

Da li može to da se aktivno potisne, sinhroni filter, ne trebami mnogo struje niti BD u uzlazu, ako može na primer samo sa OP-ovima, oni da budu izvršni elementi sa dovoljno struje da napoji OPA1612?

PS: Kako god da se uzme odprilike da ni jedan SMPS DC/DC konverter ne može da zadovolji tu specifikaciju osim ako ne radi na dosta većim prekidačkim frekvencijama, tj mora da radi bar >1MHz ako radim sa signalnim BW do 300-700kHz, ako upada prekidačka frekvencija u BW prijema nema šanse da se izoluje i filtrira, jednostavno mora da radi na većim frekvencijama i tako neki sličan su koristili u E1DA Cosmos ADC gde radi baš to što treba, nema nikakve smetnje u vidljivom spektralnom FFT prikazu koje dolaze iz napajanja.

[Dragan100]

Auto adaptivni SHUNT, interesatan naziv za regulator ...
Jel' može da se automatski sinhronizuje sa prekidačkom frekvencijom na ulazu i da AKTIVNO potiskuje taj ripl??

Treba mi +/-5V struje do 20mA ali da bude utra-mega tiho a da pri tome ako može da radi sa izolovanih "prljavih" 5V sa USB? To bi bilo auto-adaptivno?!

Probao sam Macolin izolovani pretvarač, lepo radi i ima "samo" 3 jaka harmonika na nekih 70kHz, 140kHz i 210kHz : )

Da li može to da se aktivno potisne, sinhroni filter, ne trebami mnogo struje niti BD u uzlazu, ako može na primer samo sa OP-ovima, oni da budu izvršni elementi sa dovoljno struje da napoji OPA1612?

PS: Kako god da se uzme odprilike da ni jedan SMPS DC/DC konverter ne može da zadovolji tu specifikaciju osim ako ne radi na dosta većim prekidačkim frekvencijama, tj mora da radi bar >1MHz ako radim sa signalnim BW do 300-700kHz, ako upada prekidačka frekvencija u BW prijema nema šanse da se izoluje i filtrira, jednostavno mora da radi na većim frekvencijama i tako neki sličan su koristili u E1DA Cosmos ADC gde radi baš to što treba, nema nikakve smetnje u vidljivom spektralnom FFT prikazu koje dolaze iz napajanja.

 A kako bi ga ti nazvao?

Inače,
to smo počeli tu:
https://forum.yu3ma.net/thread-2824-post...#pid125855

Boost POS napon: https://forum.yu3ma.net/thread-2824-post...#pid125985
i Buck-Boost za NEG napon: https://forum.yu3ma.net/thread-2824-post...#pid126066


POS i NEG regulatori mogu onda po želji...

[BeliNinja]

Ne mogu crtati trough hole jer ne volim ali bi mogao pokusati SMD verziju ako hocete, dole je bom i shema, otpornici su melf neki mini melf 0.25W neki melf 1W, shunt 3W. Pcb je odprilike nekih 100x50mm, poredjao sam komponente bezveze cisto d avidim odprilike velicinu pcb

Podržavam i TH i SMD verziju, mada treba razmisliti koliko bi koštali ti MELFići. Paralelni element mora biti na oooozbiljnoooom hladnjaku a ne na tom od 10g. Ovo pišem iz iskustva sa takvim regulatorima. 
Ako dobro razumem paralelni za razliku od serijskog elementa jede sve vreme pun napon i do 50ak % struje viška u odnosu na potrošnju. Lako je doći do disipacije. Jedino ako mi je nešto promaklo u šemi koju je Dragan isforsirao u ovoj temi koju nisam baš sa pažnjom ispratio 🫣

[Dragan100]

Ne mogu crtati trough hole jer ne volim ali bi mogao pokusati SMD verziju ako hocete, dole je bom i shema,
otpornici su melf neki mini melf 0.25W neki melf 1W, shunt 3W. Pcb je odprilike nekih 100x50mm,
poredjao sam komponente bezveze cisto d avidim odprilike velicinu pcb

U shemi popravi 220uF na +INA i +INB, vidi sliku


Što se tiče termike:
-R13 neka je 1/2W
-svi ostali otpornici mogu biti 1/4W
-R22 shunt disipira max (30mA)^2*22R =>20mW, tako da je slobodno 1/4W

-mosfet Q1 (TH) disipira max(Uout*30mA), što je za 12V_out oko 360mW i za deltaT od 25°C zatreba hladnjačič sa R_theta manjim od 70°C/W

-LM317 (TH) u normalnom radu do 200mA OUT disipira {Vin-Vout}*0,2A, što je kod 12V_out i za nekih 6V višim Vin, disipacija ranga 6V*0,2A=1,2W,
a kod morebit kratkog spoja na izlazu, uračunat i pad napona od cca 2V na svim 5R6 otpornicima, onda bi disipirao max 16V*0,2A=3,2W
i za deltaT od 25°C zatreba hladnjačič sa R_theta manjim od 7,8°C/W

-mosfet i LM317 (oba TH) mogu i na zajednički hladnjak sa R_theta manjim od 6,7°C/W

[Dragan100]

Ne mogu crtati trough hole jer ne volim ali bi mogao pokusati SMD verziju ako hocete, dole je bom i shema, otpornici su melf neki mini melf 0.25W neki melf 1W, shunt 3W. Pcb je odprilike nekih 100x50mm, poredjao sam komponente bezveze cisto d avidim odprilike velicinu pcb

Podržavam i TH i SMD verziju, mada treba razmisliti koliko bi koštali ti MELFići.

Paralelni element mora biti na oooozbiljnoooom hladnjaku a ne na tom od 10g. Ovo pišem iz iskustva sa takvim regulatorima. 
Ako dobro razumem paralelni za razliku od serijskog elementa jede sve vreme pun napon i do 50ak % struje viška u odnosu na potrošnju. Lako je doći do disipacije. Jedino ako mi je nešto promaklo u šemi koju je Dragan isforsirao u ovoj temi koju nisam baš sa pažnjom ispratio 🫣

Za razliku od ostalih Shunt regulatora, AutoAdaptiveShunt radi baš to, adaptira automatski potrošnju na shunt regulatoru!
Shunt radi sa 30mA nezavisno od potrošnje izlaza, uvijek je tih 30mA za regulaciju.
LM317 radi tu automatsku adaptaciju i on zapravo term disipira sa VdropOUT i sveukupnom strujom {Vin - Vout}*I_tot

Tek kod početka strujnog limitera, koji adekvatno smanjuje izlazni napon na LM317, smanjuje se i struja regulacije shunta.
PSU počinje raditi u modu ConstantCurrent CCM, i tada nam počinje opadati PSRR, jer shunt regulator ne radi više svoj posao!

Beli!
...i nemoj više da spavaš na časovima!
:-)

[Dragan100]

Kod crtanja PCBja:

Crveni vodovi neka su što manje duljine
-bliže ADJ pinu LM317
-bliže +IN i -IN opampa
-bliže Gatu mosfeta
-C8 skoro na same pinove +Vcc i -Vee opampa

Umesto JFET J113(a) može i otpornik(b) za biasiranje REFerence, ili predvidjeti na PCBju i jedno i drugo, pa se bira a/b opcija

[BeliNinja]

Beli!
...i nemoj više da spavaš na časovima!
:-)

Ko priznaje pola mu se prašta 🤣
Hvala na sažetom objašnjenju.

[Bocko]

Beli, ko priznaje, pola mu se dodaje, a izgleda, da obadvojica spavamo na časovima
U ćošak, klečanje na kukuruzu!

[savan]

Ok, probacu odraditi. Hladnjak odgovara ovakav pa na njega i mosfet i lm317? On je nekih 10W/C

[HomeMadeAudioProject]

...ako ste počeli u https://forum.yu3ma.net/thread-2824-post...#pid125855 ... da ne čistimo ponovo još jednu?

[savan]

Dotov, dole je komplet materijal i par slika. Dimenzija 100x50 mm. Treba popraviti ulazne vodove oko bojler kondenzatora, neke podebljati, i vise viaka na njima, vidim sad! Eventualno jos po nesto! Zaboravio sam dodati opciju otpornika umesto j113, pogledajte sta treba pa cu popraviti.

[Dragan100]

Dotov, dole je komplet materijal i par slika. Dimenzija 100x50 mm. Treba popraviti ulazne vodove oko bojler kondenzatora, neke podebljati, i vise viaka na njima, vidim sad! Eventualno jos po nesto! Zaboravio sam dodati opciju otpornika umesto j113, pogledajte sta treba pa cu popraviti.

Hladnjak izgleda OK, iako mu je DS samo dimenzijski, ništa oko R_theta natural. Sličan je ovaj:
FA-T220-25E Ohmite | Fans, Thermal Management | DigiKey
i ima R_theta 4,7°C/W
Hladnjak stavljaj na GND. 
Mosfet može i koji u FullPack izoliran za lakšu montažu
FDPF5N60NZ onsemi | C330167 - LCSC Electronics
kao i LM317
LM317P STMicroelectronics | C138772 - LCSC Electronics

Na ulazu dodajemo još 4 Schottky LMBR1100FT1G, možeš te odabrat i za preostale
LMBR1100FT1G LRC | C189873 - LCSC Electronics
pusti jim veču fleku bakra da se hlade,

i C+RC Snubber, ucrtao sam jih u shemu,  
R neka je 1/2W ili dva u paraleli,  vrednost mu je onda iz @Braca tabele SekundarSnubber u zavisnosti odabranog trafoa (po snazi VA).

Vidi kako je @ronovar odradio ulazni RCRC dio na njegovoj PCB, slično odradi, da kanaliziramo struju gdje mi hočemo... :-)

LED neka je HLMP-6000
HLMP-6000 Broadcom Limited | Optoelectronics | DigiKey
za nju znamo merenja šuma!
HLMP-6000 i 2x 1N4148 
1N4148W-7-F Diodes Incorporated | C83528 - LCSC Electronics 
zatrebaju više bakra/fleku da su temperaturno stabilniji, 
i ne da temp driftuju (promena napona REF) sa več malim promenama temp u prostoru ili strujenjem vazduha u kutiji...

MMBFJ113 JFET, kratkospajamo Gate i Source (iako su Source i Drain medjusobno interchangeable/zamenjljivi), neznam zašto ti u shemi crta mosfet.
Možeš uzeti EasyEda model SMD 2SK2397
2SK2394-7-TB-E onsemi | C890127 - LCSC Electronics
Drain mu podebljaj bakar/fleku da se hladi.

[savan]

Ok, prepravim! Hladnjak taj sto je crtao a ima i jos par slicnih iste dimenzije gde svaki footpint kaze da je oko 10W/C, ne znam probacu taj sa digikey ali nemam footprint! Valjda je isti! Ostalo cu pokusati prepraviti! Oko MMBFJ113 , takav mi i simbol i footprint izbacuje, moram nacrtati svoj neki pa snimiti u library i proveriti pin brojeve da ne okrenem kako ne treba.

Edit:
Da skroz je kako ne treba, na mojim plocicama je skroz kontra spojen (moracu unatraske da ga lemim) a i na ovoj, prepravicu i simbol i footprint!

Edit:
Ovako bi trebalo da je ok

[Dragan100]

Da, footprint je tako kao na tvojoj slici!