Alimentations régulées - comment fonctionnent-elles?

Je suis en train de construire un petit ampli audio ( une variante à courant contrôlé de la conception de szekeres ) et il a apparemment besoin d'une source d'alimentation régulée très propre. En raison des exigences minimales de commande de pièces, je vais me retrouver, entre autres, avec un lm317 de rechange et d'autres. Si je comprends bien, à la fois le transformateur standard -> pont redresseur de pont de Wheatstone et les alimentations à découpage sont relativement bruyants, donc comme j'ai des pièces de rechange, je me demande si suivre la conception de référence pour construire un régulateur de tension ferait une différence, ou si je devrais simplement utiliser une alimentation à découpage pour l'alimenter - je devrais être en mesure d'en trouver une de 15-20 v que je prévois d'utiliser de toute façon, et ne pas utiliser du tout le régulateur de tension pour l'alimentation

Pour cette question fait à l' aide d' un régulateur de tension à réduire l' ondulation et le bruit, ou est - ce juste un diviseur de tension compliqué?

La puissance de commutation est bruyante, cela ne fait aucun doute - généralement entre kilohertz et mégahertz, CM et DM.

Je pense aussi que vous confondez vos termes. Je suppose que vous vouliez dire transformateur et pont redresseur, pas Wheatstone bridge.

Vous pouvez utiliser un commutateur pour alimenter un régulateur 317 et bénéficier d'une sortie plus propre et d'une perte d'efficacité moindre qu'une solution entièrement linéaire (transformateur de fréquence secteur et al)

Un 317 est actif et rejettera l'ondulation en fonction du réseau de retour de tension contrôlant le transistor passe-série dans le dispositif.

Le régulateur de tension n'est pas un diviseur de tension glorifié - il a des références internes et des circuits de rétroaction qui lui permettent de maintenir activement le niveau de puissance. Ce n'est pas parfait (donc vous obtenez toujours une ondulation) mais c'est beaucoup mieux qu'un diviseur de tension.

Les alimentations sont généralement classées selon deux critères: la régulation de ligne et la régulation de charge. La régulation de ligne est la capacité de l'alimentation à compenser les variations de la tension d'entrée. Cela aide à réduire l'ondulation - si vous utilisez un transformateur et un pont de Wheatstone, vous aurez toujours une ondulation après le filtrage passe-bas. Une bonne régulation de ligne (low delta Vout / delta Vin) signifie que la tension de sortie résiste à ces ondulations et est plus propre. La régulation de la charge traite de la façon dont l'alimentation peut fournir du courant tout en maintenant la tension. Si vous ne tiriez aucun courant de l'alimentation, vous obtiendrez probablement la tension de sortie correcte. Mais à mesure que vous tirez de plus en plus de courant, la plupart des alimentations perdent leur tension.

Les diviseurs de tension ont une régulation de ligne ou de charge terrible - ce ne sont que des dispositifs d'alimentation directe qui ne compensent pas du tout leurs sorties. Toute offre réglementée sera meilleure que cela. Regardez les fiches techniques des régulateurs et voyez quels nombres ils fournissent pour la régulation des lignes et des charges. La bande passante sera également importante. Le régulateur a une petite boucle de contrôle à l'intérieur qui ne peut expliquer que l'ondulation qu'il voit. Toute ondulation qui tombe en dehors de sa bande passante est invisible et ne peut pas être corrigée. Si vous voyez une fréquence de problème particulière, vous devrez peut-être changer de régulateur. Il existe également des notes d'application de certains fabricants qui contiennent parfois des informations sur la façon d'étendre la bande passante des régulateurs.

Bonne chance.

Fonctionnement de l'alimentation (tension) régulée:

Pour commencer dans une perspective plus grande et plus simpliste, le travail des régulateurs de tension, à la fois commutables et linéaires, est d'agir comme source de tension idéale. C'est de fournir une tension constante même en cas de charge variable et / ou de sa propre alimentation.

Habituellement, cela est réalisé en utilisant une boucle de rétroaction. Dans un tel réglage, la tension de sortie est détectée et au cas où elle tomberait en dessous de la valeur définie, quelque chose est fait pour fournir plus de courant à la sortie, ce qui devrait entraîner une tension de sortie revenant à la valeur définie (et inverser si la tension est supérieure à la valeur définie). Ce "quelque chose" dans les régulateurs linéaires est de faire passer l'élément * 1) pour conduire plus de courant de l'entrée à la sortie en ajustant le courant de base ou la tension de grille. En commutant le régulateur, «quelque chose» consiste généralement à ajuster la fréquence et / ou le rapport cyclique pour atteindre le même objectif. Donc, en somme, les régulateurs linéaires et à découpage ont pour tâche principale de réduire les variations de tension de sortie.

Maintenant, rien dans la vie n'est parfait, et les deux réalisations du même objectif ont des limites (sévères). Il y a beaucoup de facteurs à prendre en compte (ligne, régulation de charge, vitesse de régulation, stabilité, bruit de sortie, tension d'entrée / sortie de fonctionnement / plage de courant et bien d'autres) mais pour des raisons de simplification (excessive), les régulateurs linéaires sont meilleurs à fournir une sortie sans ondulation, puis commutée au détriment de l'efficacité (c'est un régulateur commuté par beacouse qui introduit sa propre ondulation, mais à son tour est plus efficace et peut faire des choses que les régulateurs linéaires ne peuvent pas faire - comme augmenter la tension).

Pour le cas de la question:

A) Dans cette application, il faut vraiment une bonne source d'alimentation régulée, car l'ondulation de 50 Hz / 60 Hz (100 Hz / 120 Hz) du secteur est audible (ce que l'on appelle le ronflement de la ligne électrique). Les amplificateurs liés aux beacouse échangent également l'immunité aux variations d'alimentation pour plus de simplicité.

B) Le LM317, à partir de son DS, a un rejet d'ondulation typique de 80 dB * 2) à 120 Hz (ligne d'alimentation x2). C'est-à-dire que si vous avez une ondulation pk-pk de 1V à l'entrée, votre ondulation de sortie devrait être de 0,1 mV (atténuation 10k fois). Ne me citez pas là-dessus (car il y a beaucoup de facteurs à prendre en compte) mais il semble que cela devrait être plus que suffisant pour cette application.

C) Le régulateur / alimentation à découpage peut être assez bon à condition qu'il rejette très bien 100 Hz / 120 Hz (80 dB comme dans le cas du LM317 serait bien). Même s'il produit plus d'ondulation (il est difficile d'en trouver une avec moins de 5 mV d'auto-ondulation de sortie), si celles-ci sont supérieures à 20 kHz (et pour la plupart de l'alimentation de commutation, c'est le cas), vous n'avez pas à vous en préoccuper car ces ondulations serait en dehors de la plage de fréquences que l'oreille humaine peut entendre.

BTW, vous pouvez considérer les régulateurs linéaires comme des "diviseurs de tension compliqués"), ce qui est en fait une assez bonne analogie (car l'élément de passage pourrait être traité comme une résistance "réglable"). Notez cependant que cette "complication" vous donne 80 dB de rejet d'ondulation :)

* 1) élément de passage - il s'agit généralement d'un transistor, BJT ou MOSFET, connecté entre l'entrée et la sortie du régulateur. La boucle de rétroaction va l'ajuster vers un état plus "ouvert" ou "fermé" de sorte que cet élément passera plus ou moins de courant afin de maintenir la tension de sortie.

* 2) vous devez le concevoir correctement, c'est-à-dire fournir suffisamment de bouchons de découplage, assurez-vous qu'il fonctionnera avec une chute appropriée pour maintenir la réglementation, etc. La documentation est votre amie.

Un régulateur linéaire est un régulateur de tension basé sur un dispositif actif tel qu'un transistor à jonction bipolaire (BJT) ou un transistor à effet de champ (FET) fonctionnant dans sa région linéaire. Il est très inefficace par rapport à une alimentation à découpage, car la différence entre la tension d'entrée et la sortie est dissipée sous forme de chaleur.

Le LM317 possède trois bornes: entrée, sortie et réglage. Le régulateur développe une tension de référence nominale de 1,25 V entre la sortie et les bornes de réglage. Cette tension constante est appliquée aux bornes d'une résistance, ce qui fait circuler un courant constant. Ce courant constant circule à travers une deuxième résistance reliée à la terre. En faisant varier la valeur de la seconde résistance, la tension aux bornes de celle-ci variera et donc la tension de sortie peut être réglée.

Bien que le LM317 puisse être utilisé sans condensateurs, l'ajout d'un condensateur de 1 uF à la fois à l'entrée et à la sortie donnera une sortie plus propre.

Cette page est utile pour calculer les valeurs des résistances. En voici un autre.

Le régulateur de tension compare la tension de sortie à une tension de référence (souvent intégrée au régulateur lui-même), donc s'il n'y avait aucune imperfection, la tension de sortie serait totalement indépendante de la tension d'entrée, du courant de sortie, de la température, etc.

Un régulateur de commutation n'est pas nécessairement une mauvaise idée, si vous pouvez vous assurer que le bruit de commutation est toujours hors de la bande de fréquences de votre signal d'intérêt (ici 20 Hz ~ 20 kHz) - alors il est tout aussi bon qu'un régulateur de tension linéaire. En pratique, cela pourrait ne pas être si facile à vérifier (le bruit est modulé par la réponse de la boucle, etc.)