PCB Design Routing

[Dragan100]

- ulazni napon sa toroida treba da je veci za 1,8VDC (imamo punovalni ispravljac gdje svaka dioda ima pad napona od 0,87VDC i posto dvije uvijek vode to je cca 1,8VDC pad napona), ali za simulaciju nam ne trebaju diode nego je stavljan napon od 53VDC koji na 5A max opterecenju daje izlazni napon od +48,27VDC uz potiskivanje smetnji od -65dB. Kod manjih opterecenja npr. amp trosi 1A imat cemo izlazni napon od +51VDC a posto amp radi sa +/-48VDC pa do 50VDC tih 1VDC nece da steti ampu kod niske potrosnje.

Potiskivanje smetnji iz napajanja PSRR odradi se Analiza/AC analiza, gdje nam je ulaz AC smetnja a izlaz je OUT PSUja

PSRR analiza je zapravo onda Linear-dB GAIN/freq gdje je freq sweepovana od skoro DC (1mHz) pa do odabranih 1MHz

Graf nam onda prikazuje slabljenje sistema (Gain u dB) u zavisnosti freq.

PSRR(dB) = 20LOG {Uout / Uin}

RCRC odradi dio, a K-multi svoje potiskivanje smetnji, 

ali oba na račun povečeg pada napona i time očekivanom TOT disipacijom = {Udrop_out * Iout}, što je sa gornjim brojkama ranga 24W toplote

@5A Iout, zanemarivši tu pad napona na Gretzu i njega disipaciju!

S time da je kod manjih opterecenja i manji izlazni ripple, ali namjerno sam stavio podatke simulacije za najteze uvjete kada amp vuce 5A sto je i maximum PSU-a koji se dizajnira za ampove. Npr sa 1A potrosnje izlazni ripple je 98,85uV! ili ti -80dB sto je odlicno za izlazni dio ampa.Takodjer izlazni sum mu je ranga 1,4nV pa ce zvuk i idle stanju kada je amp spojen i nema muzike na zvucnicima biti tisina, necemo vise cuti sssssss. Dakle radi se o korak naprijed PSU-a za ampove.

Valovitost ili Ripple na Cbulk banki (tih 2x 10.000uF) odraz je opterečenja PSU OUT, pa može biti kod Iout_max i viši od kojeg 1...2Vpeak_to_peak!!!
Naravno kod male potrošnje i samo nekoliko desetinjak mVpeak_to_peak.
PSRR je definisan po tom grafu PSRR/freq i ne mijenja se po vrednosti, samo je na izlazu manja valovitost sa manjim opterečenjem.
Izlazni šum ga simulacija odradi samo na korištenim elementima, ne daje podatak kolike i kakve smetnje se nam preslikaju iz samog ulaza, 
tako da 100Hz i viših harmonika tu ne vidimo.

- na ulazu imamo klasican LP filter koji preko RCRC filtra potiskuje AC smetnje, napon na svakom otporniku je 1,25V x 2,5A daje disipaciju od 3,125W pa sam stavio dva otpornika u paralelu svaki od 5W (MILLS-MRA05 je odlican niskosuman otpornik za to ali mogu i drugi 5W otpornici).
- sljedeci sklop je Ripple Eater koji vec donekle potisnut ripple sa RCRC filtra potiskuje na maximum koliko kapacitivni multiplikator kapaciteta moze dati, a serijski pass tranzistor je tu da moze da podnese 5A struje koje idu kroz njega, i odabran je sa maximalno mogucim Vce saturdacijom, mada moze i bolje da se odradi dropout na njemu ali zasad nisam uspio u simulatoru dobiti manji dropout na 5A.
- originalna shema je imala duuugiii startup od oko 10sec, pa sam dodao jednu zenericu na kondenzator u cap. multiplikatoru da se to vrijeme svede na nekoliko mSec, pri tome nemjenjajuci vrhunske osobine sklopa.

Zenerka tako polarisana radi kao dioda i preko nje se sad na brzinu napuni taj C6 u K_multiju.

Ako postaviš ampermetar sad u tu liniju, videčeš da u StartUPu preko te zenerke imamo strujni peak i do nekoliko ampera!

Treba smanjiti taj InrushCurrent nekim malo večim otpornikom (ranga 30...50R) i dati toj grani "nepovratni ventil" kad se C6 napuni na odredjeni napon, 

da kroz tu StartUP granu kasnije nemamo uticaja na rad sklopa (smanjivalo bi nam efektivnost K-multi)

Pad napona od cca par volti bilo bi idealno da se ugura, tako da kad je C6 napunjen skoro 95% 

onda preko te StartUP grane nemamo više ni imalo curenja struje (ispod 1uA idealno).

Ugurao sam jedan Mosfet da to odradi, može i sa LogicGate treshold naponom Gata...

- kao sto se vidi na shemi, sa ulazne AC smetnje iz mreze od 100mVAC dobijamo na izlazu AC smetnju od 524,2uV na 5A potrosnje! Ovo je vrlo izvanredan rezultat i ono sto je bilo i u projektu zacrtano, a to je da se dobije izlazni ripple ispod 1mV! Moze se doci i na 1uV izlazni sum, ali bi to jos zakompliciralo ovako jednostavan psu, tako da se ostaje na ovoj izvanrednoj vrijednosti izlaznog rippla, ko ne vjeruje kada izgradi ovaj psu neka pokusa na uVAC izmjeriti izlazni ripple
- 1N4007 dioda na serijskom tranzistoru sluzi da ako se na izlazu kratko spoji plus i minus da zastiti skupi serijski tranzistor od pregaranja koliko moze (slicno rjesenje koristi i LM317 regulator).
- ono sto me zanima:

Dali je ovo normalna izlazna impendancija PSU-a na 5A potrosnje? Izgleda mi jakoo punno, npr. Izlazna impendanca je 2,71R x 5A daje da napon na toj potrosnji pada za 13,55VDC sto je ogroman pad napona, dakle sa 48,27VDC padamo na napon od 34,72VDC sto je katastrofa iako ostali parametri iz simulacije su vrhunski, ali izlazna impendancija je losa, to treba da mude oko 2,5mR a ne 2,71R...dali ima ko ideju kako ovo poboljsati?

Izlazna impedancija ovakvog sklopa je odraz impedancija PSU sklopa i sklopova ispred samog PSUja:
Kad se postavimo na izlaz PSUja i odradimo analizu impedancije, zapravo {Uout / Iout}/freq sweep "vidimo":
-impedancu sekundara trafoa (tu u simulaciji je to sakriveno u impedancu naponskog izvora, koja je sada 0,00R)
-impedancu gretza
-impedancu vodova
-uguranu impedancu RCRC ulazne filtracije
-impedanca K-multi sklopa

Pošto K-multi nema globalnog NFBja, nego samo nešto malo lokalnog NFBja alias Darlington spoja,
nemože ni držati izlaznu impedancu pod kontrolom, pa je ta odraz svih tih gore napomenutih!

Odokativno trebala bi biti ta impedanca iz simulacije ranga oko 0R5 oko DC, a kasnije višanjem freq opadajuča.
Odradit čemo i tu analizu:
-ulaznu smetnju 100Hz VG1 označimo da nije I/O state ni input, ni output, stavimo ga kao None izvor
-na izlaz stavimo CurrentGenerator, DC offseta 2,5A i odaberemo Sinus generator 100Hz i amplitude 2,5A, i markiramo ga kao Input
-izlaz PSUja neka ostane markiran kao Output

Sad odradimo analizu/AC analizu i dobijamo specifičan graf, odaberemo prikazivanje Linear, i rezultat je GAIN Uout/Iout (freq ili u s-ravni)
koji nam je zapravo Transimpedantni GAIN ili na kratko Izlazna imedanca, pošto analiziramo samo izlaz.
Rezultat nam je u Ohm-ima izlazne impedance po freq!

Ostalo je sve vrhunski kako sam i zamislio, i tu mislim da nemoze bolje a jednostavnije da se izvede, dakle ostaje rjesit samo vrlo visoku izlaznu impendanciju rjesiti i onda moze se ici na razvoj PSU-a. Izlazni serijski tranzistori ce ici na glavni hladnjak jer nema zadovoljavajuci mali hladnjak da se stavi na pcb a da ohladi oko 11W disipacije, zato ce morati na glavni hladnjak.

Sniziti izlaznu impedanciju možemo samo sa globalnim NFBjem i to "višim OLGjem to nižom izlaznom impedancijom"!
Ugurati BJT u povratnu vezu ili neki bolji opamp visokog OLGja,
tada bi dobili stvarno nisku impedancu i još dobrobit višeg potiskivanja PSRR na račun same NFB
nalik ActiveServo za AMP!:-)

  ronovar K-multi.TSC (Size: 282,81 KB / Downloads: 4)