Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

LM317 / LM337 - Nietypowe zastosowanie stabilizatorów LM3x7

brunoz 18 Jun 2013 11:03 6039 26
  • #1
    brunoz
    Level 12  
    Witajcie,

    zastanawiałem się ostatnio, czy opopularne stabilizatory można eksperymentalnie zastosować do celów innych niż stabilizacja napięć; tu przychodzi do głowy pomysł na stopeń mocy wzmacniacza akustycznego push-pull...

    Pozornie pomysł szalony, ale jak by popatrzeć, to przecież nóżką sterującą ustawia się żądane napięcie wyjściowe. Gdyby taki stabilizator wysterować napięciem z jakiegoś przedwzmacniacza?

    Jaka jest zdolność nadążania wyjścia stabilizatora za sygnałem sterującym?
    Być może jako taki, nadał by się na wzmacniacz do np. subwoofera albo powoli wkraczających do kin domowych entuzjastów, tzw. tactile transducers?

    Przy napięciu zasilającym rzędu 24V i zastosowaniu wersji 3A, można by połączyć równolegle po kilka takich stabilizatorów, celem uzyskania większych prądów. Mogła by wytworzyć się całkiem spora moc.


    Głównie chodzi mi o rozważania teoretycznie - czy to jest technicznie wykonalne, jakie są potencjalne problemy takich układów itp. Nie chodzi tu o zagadnienia tzw. zdroworozsądkowe.
  • #2
    _jta_
    Electronics specialist
    Znacznie lepsze wyniki daje tranzystor: jego napięcie nasycenia (około 0.5V przy dużym prądzie) jest mniejsze od minimalnego spadku napięcia na LM3x7 (prawie 3V), są tranzystory na prądy większe, niż 3A...

    Układ musiałby być nieco inny: tranzystor potrzebuje na bazie napięcia polaryzacji o przeciwnym znaku, niż LM3x7 na wejściu sterującym - jakoś to napięcie trzeba by było uzyskiwać. Zaletą byłoby to, że ono dla LM3x7 prawie nie zależy od temperatury. Do jakiej częstotliwości to by mogło działać, trzeba by sprawdzić, ale myślę, że z akustycznymi te układy by sobie poradziły.
  • #3
    markoz7874
    Level 31  
    Pytanie skąd taki pomysł?
    Jaka wg. Ciebie cecha stabilizatorów przemawia za rozważaniem takiego zastosowania?
  • #4
    brunoz
    Level 12  
    @markoz7874: właśnie takich pytań liczyłem nie czytać.
    Chodzi o teoretyczny model takiego zastosowania - dlaczego? Bo tak.

    @_jta_: dzięki za ciekawe przemyślenia.


    Myślę, że taki stabilizator, albo nawet "bateria" stabilizatorów połączonych równolegle, mogłyby wysterować jakieś prądożerne urządzenie typu silnik liniowy, albo wspomniane butt-shakery.

    Niestety w notach katalogowych nic nie piszą o szybkości reakcji wyjścia (czy może wewnętrznego komparatora) na zmiany sygnału na nóżce odniesienia.
  • #5
    markoz7874
    Level 31  
    brunoz wrote:
    @markoz7874: właśnie takich pytań liczyłem nie czytać.
    Chodzi o teoretyczny model takiego zastosowania - dlaczego? Bo tak..

    A co w tym pytaniu widzisz niewłaściwego?
    Jeżeli ktoś ma pomysł to z czegoś wynika. Byłem ciekaw która z cech wydała się wg. Ciebie interesująca - to jakaś zbrodnia, że zapytałem?
    .. ale skoro jedyny argument za takim rozwiązaniem jest:
    Quote:
    Bo tak...

    Przepraszam, nie mam więcej pytań.
  • #6
    jarek_lnx
    Level 43  
    To ja dorzucę coś za i przeciw, w porównaniu z tranzystorem, LM317 będzie miał lepszą liniowość i większą transkonduktancję i "betę", ciekawe jak wyglądały by zniekształcenia skrośne stopnia końcowego w klasie B ;).
    Z szybkością będzie słabo, w porządnym wzmacniaczu tranzystorowym najwolniejszy fragment - stopień wyjściowy, przeniesie do kilku MHz, po co aż tyle - żeby można było objąć wzmacniacz globalną pętlą sprzężenia zwrotnego, tak żeby działała w miarę skutecznie, w całym paśmie akustycznym, bez ryzyka wzbudzenia.
    W dokumentacji LM317 jest czas odpowiedzi na zmianę prądu obciążenia rzędu 5us - nie jest to szybki element.

    _jta_ wrote:
    Znacznie lepsze wyniki daje tranzystor: jego napięcie nasycenia (około 0.5V przy dużym prądzie) jest mniejsze od minimalnego spadku napięcia na LM3x7 (prawie 3V), są tranzystory na prądy większe, niż 3A...

    LM317 miał by i tak mniejsze spadki napięcia niż wiele wzmacniaczy na MOSFET'ach jakie widuję na Elektrodzie, gdzie stopień wyjściowy pracuje jako wtórnik, a stopień poprzedni nie ma podniesionego napięcia zasilania, więc marnuje się 4-7V.

    Quote:
    @markoz7874: właśnie takich pytań liczyłem nie czytać.

    Pytanie zawsze warto zadać, należy tylko powstrzymać niektórych od przedwczesnego wyciągania wniosków.

    Quote:
    Chodzi o teoretyczny model takiego zastosowania - dlaczego? Bo tak.
    Jeśli nie masz żadnego celu, to nic z tego nie wyniknie.

    Quote:
    Myślę, że taki stabilizator, albo nawet "bateria" stabilizatorów połączonych równolegle, mogłyby wysterować jakieś prądożerne urządzenie typu silnik liniowy, albo wspomniane butt-shakery.
    Najpierw sprawdź jak trudno zbudować prawdziwy zasilacz laboratoryjny na LM317. Choć podstawowa aplikacja LM317 jest bardzo prosta, próby zmuszenia tak wyspecjalizowanego układu do innej pracy kończą się skomplikowanym "obchodzeniem na około" właściwości których w zwykłym tranzystorze nie ma.
  • #7
    _jta_
    Electronics specialist
    Niestety w notach katalogowych nic nie piszą o szybkości reakcji wyjścia
    http://www.elenota.pl/datasheet-pdf/62425/Vishay/LM317 wykresy 13-16 (strona 5).
    http://www.elenota.pl/datasheet-pdf/122523/National-Semiconductor/LM317 strona 7.
    http://www.elenota.pl/datasheet-pdf/129709/National-Semiconductor/LM317 strona 7.
    http://www.elenota.pl/datasheet-pdf/123106/ON-Semiconductor/LM317 wykresy 15-18 (strona 6).
    http://www.elenota.pl/datasheet-pdf/131894/Linear-Technology/LM317 strony 4 (przedostatni) i 5.
    http://www.elenota.pl/datasheet-pdf/155816/Motorola/LM317 wykresy 13-16 (strona 6).
    A Fairchild i STMicroelectronics rzeczywiście nie podają nic...
  • #8
    jarek_lnx
    Level 43  
    ->markoz7874 Racja, nie bierz tego do siebie, tych "niektórych" jest wielu, najlepsi są ci, co jak nie rozumieją zasady działania, to piszą: to nie zadziała.

    A wracając do tematu, parametry dynamiczne LM317 użytego jako tranzystor ktoś musiał by zmierzyć(i na tym pewnie temat się zakończy)
  • #11
    brunoz
    Level 12  
    @oj: dzięki za linki - jakoś ich nie znalazłem wcześniej.
    Szkoda, że tak mało jest opisanych wrażeń słuchowych. Ciekawi mnie, jak przy tych mikrosekundach kształtuje się to na pasmo przenoszenia, bo jednak 5us to będzie z 200kHz..

    [OT on]
    ponieważ natura Polaka jest taka, że musi we wszystkim być cel, przyczyna, wszystko musi być sensowne i w jakimś celu potrzebne, część z Was żąda podania powodu rozmyślań nad takim zastosowaniem stabilizatora. Niektórzy obrażają się, że napisałem "Bo tak". Moja szczera odpowiedź najwidoczniej kłuje w oczy. Zatem dla wszystkich, którym to potrzebne, podaję jeden z prawdziwych (a może wszystkie) powodów:

    1. przeprowadzenie dalszych badań naukowych
    2. eksperymentalne sprawdzenie własnych teorii
    3. ćwiczenie umysłowe
    4. zagadka do rozwiązania
    5. niskobudżetowy wzmacniacz
    6. sterowanie prądożernym odbiornikiem zasilanym prądem przemiennym
    7. zbudowanie przetwornicy (555 -> 3x7 -> trafo)

    Wszyscy urażeni niech nie czują się urażeni, bo nie o to tu chodzi.

    [OT off]
  • #12
    Fsoliebhaber
    Level 17  
    Od krótkofalowców:
    Link

    nadajnik na 160m (1,8MHz).

    Pozdrawiam FSOliebhaber (SQ2SIX)
  • #13
    _jta_
    Electronics specialist
    Ale z tego, co autor tej strony napisał, ten nadajnik nie działa - ma na pewno działać w paśmie 70kHz. Swoją drogą, rozciągnięcie sygnału przez układ wzmacniający do 5us ogranicza pasmo nie do 200kHz, a do 100kHz, albo i nieco mniej - pewnie te 70kHz będzie blisko granicy możliwości LM3x7.
  • #14
    User removed account
    User removed account  
  • #15
    _jta_
    Electronics specialist
    Można użyć pary stabilizatorów, jeden dla prądu dodatniego, drugi dla ujemnego - jak układ push-pull we wzmacniaczu. Tylko trzeba dobrze dopracować układ stabilizacji prądu spoczynkowego, nie jest to pewnie trudniejsze, niż dla tranzystorów, tyle że inne, i gotowe schematy tranzystorowe niezupełnie będą pasować.
  • #16
    brunoz
    Level 12  
    _jta_, właśnie o tym myślałem na początku. Para komplementarna 317 i 337, pewnie "spolaryzowana" - to jest wysterowana wstępnie by podawała jakieś minimalne napięcia np. +1.2V i -1.2V poprzez rezystory około 1-2 Ohm albo zamiast nich, dwa duże elektrolity.

    Jako stopień sterujący albo para opampów, każdy dla swojej połówki sygnału, albo jeśli stabilizator ignoruje napięcie ujemne, to wystarczy jeden opamp.

    Myślę, że sporą zaletą takiego wzmacniacza byłaby bardzo dobra zdolność przenoszenia niskich częstotliwości (pojedyncze Hz to żadne wyzwanie).
    Na przykład można by zastosować taki wzmacniacz do pomiarów częstotliwości rezonansowych głośników basowych itp.
  • #17
    _jta_
    Electronics specialist
    Można by wejścia sterujące LM317 i LM337 połączyć tak, jak w normalnym wzmacniaczu bazy tranzystorów - tylko, jak już pisałem w #2, odwrotnie - "górny" na "dół", "dolny" na "górę" - i podać między nie napięcie około 2.3V (tak, żeby przez oporniki "emiterowe" płynął niewielki prąd).
  • #18
    User removed account
    User removed account  
  • #19
    brunoz
    Level 12  
    Jak wspomniałem - taki układ mógłby charakteryzować się niespotykaną liniowością (wszak ma idealnie stabilizować) oraz przenosić częstotliwości poniżej 10Hz, albo nawet rzędu mHz.

    Myślę, że tradycyjne wzmacniacze akustyczne w podobnych widełkach cenowych tego nie potrafią.

    Zastosowaniem mogły by być pomiary głośników, albo innych elementów zasilanych prądami przemiennymi (trafa itp.) albo w laboratorium jako stopień końcowy generatora przebiegów m.cz.

    Mnie osobiście trochę jest szkoda "zużywać" dobry wzmacniacz do subwoofera klasy D tylko w celu zasilania butt-shakera. Wolałbym np. zbudować taki wzmacniacz. Pasmo potrzebne to okolice 10Hz - 60Hz.

    Dziękuję wszystkim za ciekawe przemyślenia.
  • #20
    _jta_
    Electronics specialist
    Same LM3x7 to tylko wtórniki (nie dają wzmocnienia napięciowego - zastąpią tylko tranzystory wyjściowe) - nie tylko one dają dobrą liniowość jako wtórniki, dwa tranzystory w układzie Sziklaiego zamiast jednego LM3x7 dadzą porównywalną, ale głównym źródłem nieliniowości jest przełączanie między 'push' i 'pull', a nie same tranzystory wyjściowe - z LM3x7 to przełączanie będzie bardziej "twarde" - używając tranzystorów można dobrać oporniki emiterowe tak, by znacznie zmniejszyć te zniekształcenia, a z LM3x7 raczej nie.

    Przenoszenie niskich częstotliwości zależy od użytych kondensatorów, a nie od tranzystorów wyjściowych - wzmacniacz, żeby utrzymać stabilne napięcie polaryzacji wyjścia, nie może wzmacniać napięcia stałego, więc jakiś kondensator musi być - zwykle daje się taki, żeby obcinał niskie częstotliwości w okolicy kilkunastu Hz - ale jak ktoś chce, może dać dużo większy i z typowego scalonego wzmacniacza akustycznego (albo układu tranzystorowego wzmacniacza) mieć wzmacniacz przenoszący mHz, tylko po co?
  • #21
    User removed account
    User removed account  
  • #22
    _jta_
    Electronics specialist
    W układzie Sziklaiego też masz sprzężenie zwrotne, które zmniejsza impedancję wyjściową. Ale układ Sziklaiego jest używany w końcówce mocy jako wtórnik (czyli nie daje wzmocnienia napięciowego), LM3x7 też by był użyty jako wtórnik. Bez sprzężenia zwrotnego tranzystor użyty jako wtórnik powinien dać zmianę napięcia o 120mV przy 100-krotnym zwiększeniu prądu, LM317 ma dawać typowo 10mV - czyli przez sprzężenie zwrotne zmniejszono zmianę napięcia kilkanaście razy, podobny wynik da układ Sziklaiego.

    Rzeczywiście, można zrobić wzmacniacz od DC - jeśli zadbamy o stopień wejściowy (np. parowane tranzystory w ekranie termicznym, albo para różnicowa w układzie scalonym) - można uzyskać napięcie niezrównoważenia rzędu 10mV (a na ogół nawet mniej), mały dryft, przy małym wzmocnieniu napięciowym (np. ze 100 razy) i wyregulowaniu niezrównoważenia napięcie stałe na wyjściu będzie małe.
  • #23
    User removed account
    User removed account  
  • #24
    _jta_
    Electronics specialist
    To już i tak nie na temat. Jeśli LM317/337 ma być użyty w stopniu wyjściowym, to tam od dawna stosuje się bezpośrednie łączenie tranzystorów (przenoszące DC), dzięki czemu napięcie stałe na wyjściu może się ustawiać automatycznie, i niewiele tam zależy od tego, czy użyje się tranzystorów, czy LM317/337 (jakkolwiek tranzystory mają napięcie emiter-baza zależne od temperatury i to musi być kompensowane, żeby utrzymać w miarę stały prąd spoczynkowy tranzystorów wyjściowych) - a sprawy napięcia niezrównoważenia dotyczą stopnia wejściowego, i tylko przy przenoszeniu DC przez całość mogą sprawiać kłopoty - jeśli wzmacniacz jako całość nie musi przenosić DC i ma różnicowy stopień wejściowy, to nawet regulacja napięcia na wyjściu jest zbędna.
  • #25
    brunoz
    Level 12  
    Bardzo ciekawa i pouczająca lektura. Żeby zrozumieć połowę z tych niuansów trzeba zagłębić się mocno w poruszane hasła. Ale faktycznie, taki wzmacniacz można by wykorzystać jako końcówkę LFO albo generatora funkcyjnego z wyjściem mocy o dość dobrej liniowości i stabilności napięcia w funkcji czasu. Dziękuję wszystkim za rzeczową i konstruktywną dyskusję.

    Pozdrawiam.
  • #26
    NdYAG
    Level 16  
    Jest taki stabilizator TL783, to taki LM317 tyle że do 125V i jest tam przykład wzmacniacza o g=1 ale o offsecie do tych 125V. Sprawdziłem na szybko, nawet działa tyle że jeśli chcemy mieć możliwość offsetu w całym zakresie to trzeba obciążyć opornikiem wyjście, co daje nam stary na nim.
  • #27
    brunoz
    Level 12  
    Okej. Dziękuję za ogólną dyskusję.
    Zamykam temat, bo mnie mailing o to ściga.