Thread Rating:
  • 0 Vote(s) - 0 Average
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Auto Adaptive Shunt PSU
#1
Naletio sam na drugom forumu na odličan SIPI Low Voltage Shunt Regulator, i malo izmjenio šemu da može da daje 24VDC i max potrošnja 100mA (dakle izravna konkurencija Active Servo PSU).

Shema je toliko jednostavna da sam je simulirao i dobio izvrsne rezultate sa tako malo dijelova...na 1kHz@100mA i 24VDC dobijam PSRR -122dB što je odlično.

Od izmjene sam stavio BD140 u izlaz (tu bi trebao ići nekvi sa većim hfe recimo BD140-16 ali nemogu naci spice model), dodao sam trimer sa kojim se fino podesi izlazni napon na +24,00VDC i R_load sa 240R koji "glumi" opterečenje koje vuće 100mA.

Ulaz je 35VDC a izlaz 24VDC ( da bude čim stabilniji napon na izlazu zato je razlika cca 10-11VDC viša od izlaznog napona).

Ovo je odlično i razmišljam da je dodam na ulazu snubbler, diode, CRCR filtraciju i onda na ovaj sklop.

Imam i ideju da se doda DeNoiser na ovu shemu pa da se vidi hoce li popraviti PSRR za 30dB (dakle sa sadasnjih -122dB trebalo bi dobiti se oko -152dB), pa remote sense, pa kelvin sensing i na kraju dobar hladnjak na izlazni Q3 jer kada nije spojeni potrošać na njega ide sva disipacija..možda dodati bleeder diode koji ce da vuku nešto malo struje na izlazu pa da neide disipacija na ovaj potrošać?

Ovaj sklop je zgodan za usporedbu sa Active Servo PSU jer ASP je Serijski regulator , a ovaj je paralelni (Shunt)....pa me zanima dali bi se što dobilo ako bi PSRR tjerali do -152dB ili još malo više Smile


Attached Files
.tsc   SIPI Shunt.TSC (Size: 15,77 KB / Downloads: 6)
Reply
#2
BD140-16 ima Forward beta po DS izmedju 100--250
Kad odabereš spice macro za BJT BD140, klikneš na njega, onda desno na kraju Type imaš dugme {---}
klikom na dugme otvori se Catalog editor, i tu imaš zaprave sve parametre jednog BJTja,
pronadješ Forward beta (gdje je po TinaTI več upisano 119) i upisuješ tvoju vrednost (recimo 230, toliko si izmerio tvoj BD140-16)
Time je u ovoj simulaciji taj BD140 zapravo -16 tipa!

Probaj još dodati De-Noiser, pa vidi izmjene u PSRR i Zout, pa i pogledaj koliki je izlazni šum (Total Noise, Output Noise)

Pogledaj si i moj AutoAdaptive Shunt
https://forum.yu3ma.net/thread-1891-post...l#pid91103
nešto niže je i NEG verzija!
LP
Dragan
Reply
#3
Q1 je PASS BJT koji daje max limitiranu struju od :

(1,75V-0,7V)/4R7 = cca 220mA, po simulaciji je to 208mA

Njegov Uce je ulaznih 35V a izlaznih je 24V, DropOUT nam je znači 11V
Tada Q3 disipira 11V*0,21A=2,3W

-Šta se dešava sa disipacijom Q1 kad imamo na izlazu KS?

Q3 takodjer maximalno disipira kad na izlazu nemamo opterečenja osim Bleedera (LED)
Tada disipira max:

(24V)*(208mA-10mA)=cca 4,8W

-Šta se dešava sa disipacijom Q3 kad imamo na izlazu KS?

TL431 sa svojim internim error opampom več radi sa C1 takozvani De-Noiser!
Neznam šta bi nam pridonjelo još staviti BJT De-Noiser ...
Probaj svakako!

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

Osnovna analiza i grafovi:

[Image: attachment.php?aid=30696]


Attached Files Thumbnail(s)


.tsc   SIPI Shunt v2,0.TSC (Size: 65,53 KB / Downloads: 1)
LP
Dragan
Reply
#4
Postavio sam originalni denosier sa:

https://www.diyaudio.com/forums/power-su...39957.html

I dobio vrlo nisam PSRR (1kHz i opterećenju 100mA):

- bez D-Noisera  => -122dB
- sa D-Noiserom => -164dB

Output Noise:

-  bez D-Noisera  => 100pV/Hz
- sa D-Noiserom  =>  1,02nV/Hz

Zout:

-  bez D-Noisera  => 2,5mR
- sa D-Noiserom  =>  6,12nR

što je bolje za čak 42dB ili ti 14 puta manji šum.
Jedino TOTAL Noise mi nije dobar i dobivam više total noise sa DNoiserom nego bez, pa neznam gdje je tu greška?

- također bih zadržao na ulazu BC560C jer SIPI je davno na forumu napisao da treba da on bude zbog većeg hfe i da je bolje da je tu a i mislio sam da nebude prevelika disipacija da se dodaju još dva BC560C na postojeći i da se caskadira taj ulazni BC560C kako bi podjelili disipaciju pa dali moze tako da se uradi?

- vrijednosti D-Noisera su sa foruma i nisam ih mjenjao pa me zanima dali mogu tako da ostanu ili se moraju malo korigirati vrijednosti otpornika?

- kako rješiti problem da ako je kratki spoj na izlazu da ne ode Q1 i Q3? A da ne utječe na PSSR, Zout i Output Noise?

- i zanima me kako simulirati da se vidi vrijeme za koliko sekundi treba da se stabilizira izlazni napon...probao sam pod tranzient i stavio od 0 do 3sec i nariše mi nekve nebuloze Smile


[Image: attachment.php?aid=30698]


Attached Files Thumbnail(s)


.tsc   SIPI Shunt DeNoiser.TSC (Size: 4,53 MB / Downloads: 2)
Reply
#5
De-Noiser ti je NEGATOR, i ti njegov izlaz dovodiš do ulaza "431 koji je INVERTING ulaz u error opamp "431
To mora da zasciluje i to baš fino!

A to i pokazuje Transient respons StartUP-a sa nekim strmim neregularnim spikovima konstantne freq.

Inače StartUP bez De-Noisera je ranga 10sec do postizanja cca 24V izlaza.
LP
Dragan
Reply
#6
KS izlaza riješiš sa održavanjem tog ulaznog BC560, ali sada napraviš sa njim i dodatnim BD139 jedan Compaund par.
Tako ti može izdržati tih 7W disipacije u KS.

Limiter ti nije na 124mA što si upisao u shematik, nego imaš višu struju limitera, pogledaj koliko struje imaš skroz ulazni 4R7!

StartUP simuliraš sa Analiza/Transient - Zero Initials value i postavljaš Start 0sec a Stop na nekih 20sec...
LP
Dragan
Reply
#7
Kamo treba točno spojiti DE-NOISER? Vidim sada da ima pikove kod transient analize....

Za BC560 sam ih stavio 4komada da se podjeli disipacija....PSRR je još bolji tj sa -162dB poboljšao se na -170dB, ali sve ima svoju cijenu...sa postavljanjem više BC560C raste i izlazni šum koji je sa nV skočio na uV.... takoder bi bilo dobro naci nekvi ulazni tranzistor koji je lako nabavljiv a ima najmanji šum jer njegov šum utječe na izlazni šum. TL431 zamjenio bih nekim kvalitetnijim OPAMPO-m koji ima simetrično napajanje jer mislim da bi bio bolja naponska referenca od TL431 i manjim šumom....i sa zenericama tom OPAMP-u stabilizirati na njegov radni napon pošto imamo na ulazu 35VDC.

Mislim da bi se moglo još sa ovim idejama poboljšati ovaj sklop za koji mislim da bi mogao ići sa raznim idejama i do -200dB...znam da je to teško overkil, ali zašto ne bal kad je maskenbal? Smile
Reply
#8
BC560 nevoli baš neku disipaciju, 1/2W mu je da radi ko "pečica", neče ti puno izdržati ni sa 1/4W...
Stavi Compaund par!

... to što si opisao, pa da dodaš da je minimalna disipacija sa Shunt regulatorom/u zavisnosti opterečenja...itd
i ponovo ti dajem link ka mom AutoAdaptiveShunt-u
https://forum.yu3ma.net/thread-1891-post...l#pid91103

Tu je več puno lakše dodati i De-Noiser!
A i bez De-Noisera ima odlične simulacijske rezultate!
:-)
LP
Dragan
Reply
#9
To je to što sam imao na pameti, ali nisam se sjetio da je već shema postavljena.

Ovo ću skockati na PCB od Active Servo PSU (dakle ostaje sve od ulaza do RCRC filtra) i onda na ulaz na ovaj autoadaptiveshunt....samo bih molio ako moze da se prepravi shema sa OPA1641 na OPA1642 , a razlog je jednostavan...nevolim imati dva opampa u DIL8 na PCB-u ako rade istu funkciju...ako moze dual OPAMP pa da se jedan OPAMP u DIL8 kucistu iskoristi za "+" i "-" granu...ja sam jakoo zainteresiran da ovo odradim ovaj mjesec PCB u EAGLE pa da imamo što u 9mj uspoređivati sa Active Servo PSU.

Evo molba ako moze komplet shema za "+" i "-" sa OPA1642 tj dual opampom u jednom kucistu sa split napajanjem jer mislim da je to najbolja kombinacija naspram single power supply.
Takodjer bi dodao na izlaz bleeder diodu i ako moze da se sa ulaza LED dioda koja sluzi za naponsku referencu zamjeni sa nekvih drugim sklopom da nemamo na PCB-u svemirsku postaju ala 4LED diode, onda to kada se koristi PSU izgleda da svjetli na sve strane...znam da je LED na ulazu naponska referenca i jedna od najtisih ali vjerujem da ima nekva dioda, tranzistor ili sto vec a da ne svjetli daje bolje ili iste rezultate kao i LED dioda.

Te ako moze na shemi sto mora ici na Fisher SK104-25,4 15C/W na hladnjak..pretpostavljam IRF610 i nista drugo.

Zahvaljujem.
Reply
#10
Ona LED na ulazu kod Mosfeta je kao indikator ON, inače možemo biasirati Mosfet i bez nje
ili pak staviti 1N4148 i promeniti malo vrednost otpornika do nje.

Negdje sam postavljao najtiše elemente kao reference, ne sečam se više gdje je to postavljeno.
@Gerhard sa velikog foruma je to vrhunski odradio...
Od čistog KS najmanji šum daje RED LED (HLMP-6600)

Dual Opamp neče iči, napaja se sa izlaza PSUja, i ako hočemo malo viši napon, opamp neče taj napon da podnese.
Ti bi želio +/-24V, onda treba nači takav opamp da taj napon podnese, i dodati nešto rezerve...
a u toj konfiguraciji mora izlaz opampa davati za cca 0,7V niži napon izlaza PSUja (ovo ču korigirati, za veču marginu izlaza opampa).
Opamp mora biti znači iz serije Output Rail-to-Rail.

Inače shema je tada bila presentirana, a kasnije se nije više za nju imalo interesiranja,
pa se nije ni usavršila ni detaljno pregledala!
LP
Dragan
Reply
#11
OK, ja sam interesant za ovu shemu sa ovim gore korekcijama, pa ako moze zamolba da se to fino još jednom sve provjeri, fino utrimuje pa da onda mogu da krenem sa crtanjem...jer ima se tu posla puno oko PCB, ali eto uziva se u crtanju a i u simulatoru to fino izgleda...no za OPAMP bih predlozio ako bi odgovarao OPA2134 koji se koristio za Active Servo PSU, ako bi odgovarao naravno a ako ne...hmmm...ask google Smile

Za zamjenu LED-ice na ulazu ako moze nekvi tisi element jer kako sam gore opisao nevolim 4LED diode na PSU Smile Samo bih dodao bleeder diode na izlazu, kelvin sensing i remote sense....tako da imamo komplet to sve...a i strujna zastita je vec tu koliko vidim u shemi...jesam malo zahtjevan ali kad se radi nek se napravi kako treba Big Grin
Reply
#12
OPA2134 tu neče baš iči, ako pogledaš u njegov DS, pod OUTPUT-Voltage output piše ti, do koliko blizu ide izlaz do Railova...
tih od 1,5V pa do 2,5V do +Railova (zavisi od opterečenja) je malo previše, trebali bi ugurati emitersku degeneraciju shunt BJTju
sa padom napona barem 2V+, onda vidjeti šta se dešava sa PSRR i Zout
?možda ugurati Mosfet umesto BJTja...? ...ili neki Darlignton? Videču šta bolje ispada!

Tihu LEDicu teško je zamjeniti bilokojim elementom!

Bleedere čemo več nekako, netrebaju ni oni bit sa LEDicama!
cca 2-3mA troši več IC, slično če trošiti i Voltage divider za štelanje napona, malo manje naponska referenca LM4040 2V0 ili 2V5
Tako da se ima več oko 10mA ukupnog Bleedera!

P.S.
Ugurao sam zenerku+diodicu za punjenje konda koji ide na INV input opampa i dobio vrlo brz StartUP, ranga 2-3sec (24V izlaz), bez Overshoota, bez Ringinga
Nije se ni malo poslabšao PSRR ni Zout
LP
Dragan
Reply
#13
Odlične vijesti za zenerka+dioda. Ovo će biti još bolje od prijašnjeg PSU. Ulaz će biti 24VAC toroidi znači kad se to sve ispregla sa RCRC doći će 35VDC max na ulaz, pa se voditi tom računicom u simulatoru kod dizajna ovog AutoAdaptiveShunt PSU. PSSR bi bilo super kad bi bio -160dB ili još nizi barem na audio frekvncijama (20Hz-20kHz) a moze i vise, Zout ranga nOhma, i output noise ranga nV, te startup stime kako se dobilo cca 3sec. Dakle što se najviše moze ivuci iz ovog shunt regulatora. Jer bih volio da bude Super High Quallity Low Noise Shunt Auto Adaptive Smart Regulator.

A za OPAMP prepuštam autoru da odabere najbolje moguće rješenje...iskreno nisam toliko stručan da dajem savjete, ali ideje imam..tako da što je lako nabavljivi OPAMP i da daje najbolje rezultate i da bude rail-to-rail...prepuštam inspuraciju authoru sheme.
Reply
#14
Ovo je odlična tema bar za mene, ja sam početnik u TinaTi... Pre 2-3 nedelje sam prvi put koristio ovaj program da "naštelujem" vrednosti za šmit triger da ne ubogaljim pločice i to vrlo uspešno i naravno mnogo mi je jasnije kako radi!
Devojka me vara sa rođenim mužem!
Reply
#15
Adminu sam javio da otvori novu temu i prebaci postove kako je @Khadgar2007 prelodlozio u novu temu.

@Dragan100

Gledajuci razne opampove nisam nigdje nasao Dual OPAMP koji bi odgovarao specifikaciji što se trazi, pa onda ide se na 2xOPA1641 (jer drugog rješenja nema), malo su skupi kod kineza ($12 za 10komada na aliexpressu), a farnell ih uopce nema niti ih nece imati kako pise na stranici. Ali koje vrhunsko napajanje jest jeftino?

Dakle idemo sa:
- 2xOPA1641 (posebno za "+" i "-")
- zamjena ulazne diodice za voltage biasing sa mozda TL431 ili LM4040 ili nešto treće (ovisno koji daje najmanji šum)
- dodati De-Noiser, Kelvin Sensing, Remote Sense
- bleeder na izlazu (LED dioda + otpornik), dakle da se vidi pored male potrošnje i vizualna indikacija da radi "+" i "-" grana (dakle isto kao kod Active Servo PSU)
- maximalna potrošnja 100mA (znači sklop potroši oko 25-30mA i ostane nam za potrošaća MAX 70mA, mada današnji preampovi se biasiraju na mirnu struju 50mA ali neka se ima malo vece zalihe struje, a i tako se radila simulacija sa Active Servo PSU opterećenjem 100mA na izlazu).
- hladjnaci ce ici SK104-25,4 15C/W (pa voditi računa i o tome da se iskoriste dozvoljene temperature za IRF610 i BD140 koji će ići na taj hladnjak). dimezije PCB će biti iste kao za Active Servo PSU iz razloga ako neko želi nadograditi već odlićan PSU sa ovim da mu rupe odgovaraju i samo može da zamjeni PCB jer će sve dimenzije biti iste kao i konektori)
- za OPAMP će ići na PCB DIL8 a na njega će ići adapter pošto OPA1641 ima samo u SMD verziji
- kod strujnog limitera zenericu BZX84C15 bih zamjenio "tišom" referencom pa se možda dobije pokoji nV manjeg izlaznog šuma
- dodati decoupling kondenzatore na "+" i "GND" svakog OPAMP-a (10uF//100nF)
- diodice za brzi startup cca 3sec
- simulirati i pogledati SlewRate izlaznog napona pošto vidim da to dosta proizvođači OPAMP-ova daju u DS pa me čisto zanima koliko daje SR ovaj shunt regulator na izlazu, da se vidi usporedba sa OPAMP-ovima koji imaju te brzine.
- i još pokoja sitnica koja bi doprinjela poboljšanju karakteristika, mada je ovo već sada odlično, ali dodavanjem ovih gore "sitnica" očekujem blizu -200dB PSSR-a što bi bilo najbolje što je ikad napravljeno
Reply
#16
Može naravno i neki drugi opamp da ima dozvoljem visok napon napajanja (36V+), i da mu ide izlaz do Railova
onda neka ima mali ulazni offset, pa mali njegov term drift, veliki OLG, SR tu baš i nije bitan, jer če raditi samo mikro popravke,
ali ako se nadje dobar SR...
ulazni šum neka mu je mali, iako radi opamp sa cca DC jediničnim pojačanjem
itd, itd zahtevka...
OPA189
-------------------------------
LED zapravo pustit ču je tu na ulazu, neka svijetli, odlična je to referenca i vrlo tiha!
Bleedera nečemo trebati, imat čemo cca 30-40mA potrošnje bez opterečenja, pa je to zapravo Bleeder
Shunt je to regulator, i zatreba neku struju za regulaciju, inače ne radi! :-)
-------------------------------
De-Noiser neču ni stavljati, to več radi opamp, i to mnogo bolje zbog višeg OLG-ja
RemoteSensing bit če pravo na kleme PSUja, tamo se radi i KelvinSensing, to jest pravilno posicioniranje RemoteSensing voda do, pa i na kleme
-------------------------------
max strujni limiter možemo ga po želji podesiti na vrednost koja nam odgovara, odabirom R_limit
100mA - 200mA +++
To je i max struja ako imamo na izlazu KS
-------------------------------
Pass Mosfet kojii radi i kao Cap.Multiplikator, kod KS disipirat če max {Vin*I_limit}
za Vin 35V i I_limit od 200mA imat čemo 7W term max disipacije
Kod KS skroz Shunt BJT (najverovatnije če biti u konfiguraciji Darlingtona) ne teče nikakva struja,
max disipaciju ima tada kad regulira, tada ima disipaciju od {Vout*30mA}
za Vout 24V i 30mA shunt regulacije imat čemo max 0,72W
Skupa neka je to 8Wmax
Hladnjaku nečemo dozvoliti da se ugrije više od 35°C, a temp ambienta račnat čemo nekih 25°C
35°C/8W=cca od Theta 4,35°C/W-ili manji Theta zatrebat če nam hladnjak

Imamo još i Aktivator BJT, onaj koji drži da ide skroz Shunt BJT samo 30mA više nego imamo potrošnju, Autoadaptiv Aktivator
ovaj se greje kad regulira (normalan rad, 24V Uout, znači izvan rada u modu ConstantCurrentMode ili kod KS, kad imamo niži izlazni napon)
{Vout+2,5V}*4mA = 26,5V*4mA=0,1W, stavit čemo BD139, pa netreba ni hladnjačiča
--------------------------
Za opamp se može predvidjeti na PCBju pad za DIL8i onda ide adapter SMD to DIL 
i SMD pad ako se ima naravno mesta
--------------------------
Zenerka 15V izmedju G-S Mosfeta je tu samo za sigurnost Gata, inače ne radi ništa, glumi nešto dodatne kapacitivnosti
i ne smeta nimalo
Največi šum če proizvesti zapravo opamp, to jest sve što je na izlazu PSUja van DC domene, opamp smatra to greškom
i popravlja ju, unoseči i svoj vlastiti ulazni šum, kojeg se nečemo otarasiti ...
No extremno je to mali šum!
--------------------------
Decoupling napajanja opampa odraditi odmah kod pinova opampa, 1uF kvalitetan bit če sasvim OK
--------------------------
Zenerka 2V4 + 1N4148 več stavljene u simulaciju, StartUP brz (par sekundi), bez Overshoota i bez Ringinga
(istalasavanja izlaznog napona nema!)
--------------------------
SR PSUja?
SR opampa kojeg upotrebimo u regulacijskoj petlji direktno je vezan na mogučnost brze popravke errora
koji se pojavi na izlazu PSUja u DC ili AC domeni.

Inače Zout PSUja mora održavati izlazni napon "ko zakucan" tamo gdje imamo zakačene RemoteSense!!!
--------------------------
CRC filtracija na ulazu (ili C(L+R)C ) poboljšat če dodatno PSRR na extremno visokim freq
LP
Dragan
Reply
#17
OK, onda bi bilo dobro sa OPA189 jer ima u DS baš baš oipake performanse...ako moze shema sa njime i sa izmjenama pa da krenem sa projektom u EAGLE.

Za hladnjak 4.35C hmmm to morati ce biti ogroman ako sam dobro shvatio...sk104-25.4 sa 15c/w nece izdrzati.. koji se preporuca da stane na pcb a da nije titanic Smile
Reply
#18
Ta max disipacija bit če 8W (Mosfet +BJT) kod KS
inače manje! Zavisi od izlazne potrošnje. (recimo 35V-24V)*150mA=1,65W
Tako da pogledaj nešto od 4°C/W pa do 5,5°C/W...

Pogledaj Fisher El. SK481 50mm
montaža oprugicama (ili bušenje za šarafe), stoje taman 2x TO220, Mosfet TO220 + TO126 BJT
ispod sa šarafima fiksiraš hladnjak na PCB, ima u hladnjaku več utor!
https://si.farnell.com/fischer-elektroni...dp/1892335


[Image: attachment.php?aid=30701]

200mA limitator, podesiv izlazni napon u granicama cca 10 -- 28V
drugi simulacijski rezultati u shemi i grafovima!


Attached Files Thumbnail(s)


.tsc   Auto-adaptive Shunt regulator ver3.0-1.TSC (Size: 86,73 KB / Downloads: 6)
LP
Dragan
Reply
#19
Zahvaljujem ovo je TOP! Svaka čast!

Za hladnjak će ići:

- Fisher El. SK481 50mm koji po diagramu daje na toj širini 4,4C/W što znači da će na KS (Kurz Šlus ili ako hoćete Kratki Spoj), biti temperatura 8Wx4,4C/W+25C= cca 60C...nije li to malo previše za TO220 i TO126?

- za hladnjak vidim da ima urezani narezak za M3 tako da ću na razmaku od 37,5mm staviti na PCB rupe za M3 pričvršćivanje hladnjaka

- L1 i L2 jel moze bez njih? Dakle CRCR filtracija kao na Active Servo PSU ulazni dio.

- otpornike mislim sve staviti WELWYN MFR4 0,5W a ako gdje treba veće otpornosti napisati pošto nevidim na shemi da gdje treba veći otpornik.

- R_parasit, IG1 i Vout je za potrebe simulacije kao i 100Hz Ripple i VDC 35 njih ću izostaviti iz sheme.

- za OPAMP će ići DIL8 footprint na PCB jer neće biti mjesta dolje na PCB pošto će kroz sredinu sa donje strane PCB-a ići GND vod pa mi DIL8 bolje odgovara, a na DIL8 će ići adapter.
Reply
#20
[Image: attachment.php?aid=30706]

U fazi sam precrtavanja sheme u EAGLE i pridruzivanje footprinteva i buni me da je na shemi "+" napajanje spojeno na izlaznih +24VDC što je OK, ali je "-" napajanje OPAMP-a spojeno na GND a po ovim gore iz DS ima samo V-....pošto nemoze dual opamp (OPA2189) nacrtat ću ovaj prvi i preko adaptera na DIL08....ali me buni ovaj V- pošto koliko vidim nemože nikako na GND.

Pa ako može vidjeti kamo spojiti V-.


Attached Files Thumbnail(s)

Reply


Forum Jump:


Users browsing this thread: 1 Guest(s)