J'essaie d'approfondir ma compréhension de l'électronique, j'ai donc décidé d'essayer de concevoir un régulateur de tension fixe capable d'alimenter un ampli. J'ai rassemblé cela à partir des premiers principes sans me référer à aucune sorte de référence sur la façon dont les régulateurs de tension sont généralement conçus.
Mes pensées étaient:
- Zener et résistance pour fournir une référence de tension fixe.
- Comparateur pour détecter lorsque la tension de sortie était supérieure au seuil cible.
- Transistor pour allumer et éteindre l'alimentation.
- Condensateur pour servir de réservoir.
Dans cet esprit, j'ai conçu ce régulateur fixe 5V, qui semble fonctionner:
Ce que j'ai remarqué, cependant, c'est qu'il a certaines limites dont je ne peux pas vraiment en déduire la cause:
- Le courant de V1 (entrée) est à peu près égal au courant à R2 (sortie), malgré des tensions différentes. Cela semble correspondre au comportement des régulateurs de tension linéaires (est-ce ce que je viens de créer?) Mais je ne sais pas pourquoi cela se produit. Pourquoi tant d'énergie est-elle dissipée du Q2, étant donné qu'elle ne fait que s'allumer et s'éteindre?
- Lorsque V1 est inférieure à environ 7,5 V, la tension de sortie n'atteint jamais le seuil de 5 V, mais oscille plutôt autour de 4 V. J'ai essayé cela avec des charges variables, mais cela ne fonctionne tout simplement pas en dessous de cette tension d'entrée. Quelle est la cause de cela?
Réponses:
Ce n'est pas un bon début, mais vous avez en fait fini avec presque la conception exacte de la plupart des régulateurs linéaires. Mais le "premier principe" que vous avez oublié est la région linéaire MOSFET . Avez-vous essayé cette chose dans un simulateur? Le système se déposera à un point où le transistor est à moitié passant, dissipant la puissance sous forme de résistance.
C'est ce qu'on appelle la "tension de décrochage". Cela est dû aux limites de la proximité des rails d'entrée que l'opamp est capable de conduire; vous perdez environ 0,7 V dans le transistor de sortie de l'ampli-op et un autre 0,7 V à cause de la tension de seuil du MOSFET.
Vous pourriez peut-être faire mieux avec un meilleur ampli-op que l'ancien 741 obsolète. Sinon, vous essayez de concevoir ce qu'on appelle un LDO: un régulateur à faible chute de tension.
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Parce que ce n'est pas un circuit régulateur à découpage - c'est un régulateur linéaire que vous avez conçu.
Oui tu as.
Vous avez besoin d'environ quelques volts sur la grille (par rapport à la source) pour commencer à allumer le MOSFET. Cela doit provenir de l'ampli-op et il "perd" probablement d'environ un volt sur sa sortie par rapport au rail d'alimentation entrant. Donc, si vous voulez une tension de sortie de 5 volts, vous avez besoin d'une alimentation d'entrée d'environ 8 volts et ce sera sur des charges légères.
Sur des charges lourdes, la tension grille-source peut devoir être de 3 ou 4 volts. Maintenant, vous aurez probablement besoin d'une alimentation entrante d'environ 10 volts pour maintenir la sortie du régulateur à 5 volts.
Respectez le régulateur simple, en particulier ceux qui sont à faible taux d'abandon !!
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La conception est correcte, sauf que le décrochage du FET LDO peut être inférieur à celui du BJT LDO, mais la compensation FET peut exiger une plage ESR limitée pour la stabilité et permettre une certaine ondulation pour le retour.
Vous pouvez le rendre efficace jusqu'à 98% grâce au bon choix d'inductance avec un commutateur RDSOn bas et une self DCR faible. Vous avez maintenant un régulateur buck. Simulation ici
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La puissance est transférée dans le transistor car il s'agit de l'élément série, donc tout le courant de la charge doit le traverser, tout en diminuant la différence entre la tension d'entrée et la tension de sortie.
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Avec l'alimentation de l'ampli op à v1, la tension de sortie maximale sur l'ampli op et la porte des MOSFET est v1. Le MOSFET aura besoin de quelques vgs pour fonctionner, du sable qui est généralement de 2 à 5v, selon le MOSFET utilisé. 0,7 V pour les bits et 1,3 V pour Darlington.
Cela signifie que le maximum que la source des MOSFET peut voir est de v1 - 2 à 5v. C'est exactement ce que tu as vu.
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