Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Ujemne zasilanie z baterii

23 Mar 2016 23:05 1785 29
  • Poziom 16  
    Witam
    Powoli zabieram się za projekt wzmacniacza słuchawkowego na OPA2132.
    Układ jest zasilany symetrycznie i w związku że chciał bym zastosować pojemne akumulatorki Li-ion 18650 zacząłem szukać jak uzyskać ujemne napięcie tak żeby symetrycznie zasilić wzmacniacz operacyjny i nie powiększać docelowego urządzenia o drugą baterię.
    nie zagłębiałem się nigdy w temat odwracania napięcia, a jak już z niego korzystałem to wykorzystywałem stabilizatory ujemnego napięcia i nie wiem jak wyszukać nawet co potrzebuje.
    Jakie są opcje na odwrócenie napięcia z wydajnością max 200mA najlepiej coś w stylu liniowych stabilizatorów żeby nie wprowadzać niepotrzebnych zakłóceń przez przetwornice?
    Dzięki za odpowiedź.
  • Poziom 37  
    Musisz zdecydować, dodatkowe ogniwa 18650 albo przetwornica? W przypadku przetwornicy masz dwa wyjścia nawiniesz trafo albo wykorzystasz przetwornicę odwracającą z pojedynczą cewką. W przypadku Twojej aplikacji wymagającej niskiego napięcia i prądu rzędu 200mA to drugie rozwiązanie będzie układowo prostsze.
  • Poziom 16  
    Rozumiem że innego rozwiązania nie ma z czymś w stylu liniowego inwertera napięcia?
    Mogę prosić o przykłady przetwornic, żebym mógł przejrzeć ich parametry?
    W takim razie chyba prostsze będzie drugie ogniwo, ewentualnie o mniejszych rozmiarach.
  • Poziom 16  
    Ciekawe rozwiązanie ale mimo małej wydajności prądowej, którą nawet jak bym zaakceptował dzieli maksymalne napięcie 4,2V na +-2,1 co jest za mało dla OPA2132 i i tak musiał bym użyć 2x szeregowo Li-ion. Chyba w takim razie nie będę kombinował i komplikował i zrobię zasilanie symetryczne z 2 szeregowych Li-ion tylko niestety pojawia się kolejny problem.
    Nawet +-4,2V z stabilizatorami LDO zakładając że napięcie na ogniwach spada do 3V to chyba za mało do zastosowania wzmocnienia audio dla słuchawek nausznych.
    I tu mam kolejne pytanie czy jeżeli nie użyje stabilizatorów to różnice w napięciu dodatnim i ujemnym, spowodowane niejednorodnym rozładowaniem ogniw (delikatne różnice ich pojemności), będą wpływać na sygnał wyjściowy jedynie przy maksymalnym wysterowaniu wzmacniacza czy bez względu na poziom głośności będzie to negatywnie wpływać na wyjście?

    Może szukam dziury w całym ale lubię przemyśleć każdy aspekt w projekcie;p
  • Poziom 18  
    A może zrobić układ oparty o tzw. pompę ładunku? Potrzebne są tylko kondensatory. Z ciekawostek - tak właśnie działa słynny MAX232 (i jego następcy zasilani z 3,3V) - potrafi z trzech woltów zrobić plus i minus sześć.
    Zalety: prostota konstrukcji i brak cewek/transformatorów
    Wad: mała wydajność prądowa

    Mam nadzieję, że pomogłem :)
  • Poziom 40  
    +-4,2V nie potrzeba stabilizować, a bardziej potrzeba zrobić kontroler ładowania akumulatorów typu Li-ion.

    Dodatkowo lepiej użyć 2x 4,2V w szeregu i dodać układ sztucznej masy w wersji aktywnej, np. takiego;

    Ujemne zasilanie z baterii

    niektóre są jeszcze bardziej skomplikowane
  • Poziom 29  
    Skoro rozmawiamy o zasilaniu bateryjnym, to problem efektywności energetycznej ma znaczenie. Wszelkie układy typu inwerter napięcia czy sztuczna masa (zwłaszcza ten) będą dodatkowo zużywać energię. Przecież sztuczna masa to nic innego jak dzielnik mocy, dostarczający napięcie w połowie pomiędzy biegunami baterii dla zmieniających się prądów wydawanych przez baterię!

    Podejdź do problemu od podstaw. Układy ze wzmacniaczami operacyjnymi (a takim jest OPA2132) mają swoje warianty dla zasilania symetrycznego i pojedynczego. To ma być wzmacniacz audio, więc przejście składowej stałej od wejścia do wyjścia cię nie interesuje. Przyjrzyj się schematowi i przerysuj go dla zasilania pojedynczego. W praktyce sprowadzi się to do dodania jednego, dwóch dzielników napięcia (połowa napięcia baterii, ale niskoprądowe - dziesiątki kiloomów) ustalających punkty pracy na wejściu wzmacniaczy i paru pojemności (głównie elektrolitów) odcinających składową stałą bądź odsprzęgających dzielniki.

    Wartości pojemności oczywiście będziesz dobierać tak, żeby filtr górnoprzepustowy miał częstotliwość graniczną poniżej dolnej granicy zakresu akustycznego.
  • Poziom 28  
    Witam

    W jednym z postów autora zauważyłem wątpliwości w tym, jakiej wartości zasilanie zastosować. I myślę, iż uzasadnione. Zasilanie dobieramy do słuchawek jakie chcemy "napędzać". Zatem pytanie: jakie słuchawki kolega ma zamiar podłączać do ów wzmacniacza? (mam na myśli ich impedancję oraz moc).

    Pozdrawiam
  • Poziom 43  
    Zastanawiam się po co tak kombinujecie, sztuczne masy itp.

    Ujemne zasilanie z baterii
  • Poziom 28  
    :arrow: Freddy

    cloudpol7
    Cytat:

    żeby symetrycznie zasilić wzmacniacz operacyjny i nie powiększać docelowego urządzenia o drugą baterię


    Osobiście skorzystałbym z dwóch mniejszych ogniw, jeśli miejsce jest ograniczone lub po prostu dołożył drugie ogniwo, ale tutaj sposób zasilania wybiera autor tematu.
  • Poziom 43  
    Wiem, ale to jest utrudnianie konstrukcji. Daj MAX232 i dostaniesz napięcie +/-.
  • Poziom 18  
    Freddy napisał:
    Wiem, ale to jest utrudnianie konstrukcji. Daj MAX232 i dostaniesz napięcie +/-.


    Daj max3222 a dostaniesz to samo z 3,3V (czyli starczy Li-Ion)
  • Poziom 40  
    Freddy napisał:
    Daj MAX232

    winio42 napisał:
    Daj max3222


    I co on zrobi z tego napięcia?
  • Poziom 18  
    + - 6.5V (około).
    Tyle, że wydajność prądowa prawie żadna.

    Dodano po 8 [minuty]:

    Jak potrzebujesz większe prądy (napisałeś, że chcesz 200mA) to możesz użyć przetwornicy MC34063 jako inwertera. Możesz też wykorzystać jakąś przetwornicę działającą na zasadzie pompy ładunku (tak jak ten max3222). Mówiłeś, że nie chcesz przetwornicy impulsowej - nie wiem jak można odwrócić napięcie bez niej. Stabilizator liniowy, o którym pisałeś potrafi zrobić z większego napięcia (obojętnie jakiego znaku) niższe, tego samego znaku. Jeśli boisz się zakłóceń, możesz za przetwornicą dać jeszcze stabilizator liniowy, chociaż to trochę marnowanie energii. Najprościej oczywiście jak już koledzy zauważyli 2 baterie..

    Mam nadzieję, że udało się pomóc.

    Dodano po 2 [minuty]:

    http://www.bobtech.ro/tutoriale/componente-el...e-mc34063a-mc34063-step-down-step-up-inverter tutaj masz kalkulator dla MC34063, ale nie ręczę za jego poprawność. Najlepiej zajrzeć w datasheet, tam są potrzebne wzory do obliczeń i przykładowe schematy. To bardzo popularny scalak (często trafia się w chińszczyźnie, zabawki do ładowania telefonu (5V USB) z 12V w samochodzie na 99% mają w sobie MC34063.
  • Poziom 16  
    Dzięki wszystkim za odpowiedz ale tak jak pisałem nie będę chyba niepotrzebnie komplikował układu i wprowadzał zakłóceń od przetwornic tylko dam 2x Li-ion szeregowo biorąc masę z pomiędzy baterii.
    Nadal jednak nie rozwiał nikt moich wątpliwości czy przy niejednorodnym rozładowaniu obu aku. różnice napięcia dodatniego i ujemnego będa negatywnie wpływać na działanie OPA2132.
    Bo tak jak wspomniałem użycie stabilizatorów napięcia to znaczne obniżenie napięcia i nie chodzi tu o spadek na nich (można użyc LDO), tylko wybór napięcia stabilizacji do całego zakresu napięcia pracy ogniwa (3V-4,2V).
  • Poziom 40  
    Po co tam jakieś przetwornica, która tylko popsuje to co oferuje OPA2132.

    Audiofilskie schematy bazujące na tym układzie to dzielnik rezystorowy jako wirtualna masa, niekiedy w wersji aktywnej. Zasilanie z 9V baterii. Tak wygląda wersja przenośna.

    Ile ten dzielnik zje prądu?

    Nie napisano na wstępie czy to jest sam OPA2132, czy steruje dodatkowymi tranzystorami końcowymi; bo te 200mA to do czego?
  • Poziom 36  
    AVE...

    Stosowanie w urządzeniach baterii 9V powinno być zbrodnią przeciw ludzkości, to raz.
    Dwa, ogniwa szeregowo łączone nie powinny rozładowywać się nierównomiernie, jeśli pochodzą z jednej serii produkcyjnej. One i tak mają znikome rezystancje własne, co przy poborze <200mA nie będzie miało znaczenia.
    Trzy, przetwornice można stosować w układach audiofilskich pod warunkiem dodania w miarę dobrej filtracji i zapakowania samej przetwornicy w ekran.
    Cztery, zamiast LDO i innych takich kombinacji można zastosować układ mnożenia pojemności.
    Pięć, audiofilskie wzmacniacze słuchawkowe z precyzyjnych op-ampów to przerost formy nad treścią. Ucho jest niedoskonałym instrumentem, a mózg wszelkie błędy i przekłamania i tak skompensuje...
  • Poziom 43  
    winio42 napisał:
    + - 6.5V (około).
    Tyle, że wydajność prądowa prawie żadna.
    Jak potrzebujesz większe prądy
    Jak potrzebujesz większe prądy, to są do tego odpowiednie układy scalone, TC962, LT8471 i wiele innych.
    Napisałem jednak już w swoim poście #10 i podałem schemat najprostszego i najlepszego rozwiązania.
  • Poziom 29  
    Urgon napisał:
    AVE...

    Stosowanie w urządzeniach baterii 9V powinno być zbrodnią przeciw ludzkości, to raz.
    Dwa, ogniwa szeregowo łączone nie powinny rozładowywać się nierównomiernie, jeśli pochodzą z jednej serii produkcyjnej. One i tak mają znikome rezystancje własne, co przy poborze <200mA nie będzie miało znaczenia.
    Trzy, przetwornice można stosować w układach audiofilskich pod warunkiem dodania w miarę dobrej filtracji i zapakowania samej przetwornicy w ekran.
    Cztery, zamiast LDO i innych takich kombinacji można zastosować układ mnożenia pojemności.
    Pięć, audiofilskie wzmacniacze słuchawkowe z precyzyjnych op-ampów to przerost formy nad treścią. Ucho jest niedoskonałym instrumentem, a mózg wszelkie błędy i przekłamania i tak skompensuje...


    Jak czytam ten wątek, to mam wrażenie, że niektórzy ochoczo biorą się do budowy promu kosmicznego, żeby przewieźć siatkę zakupów ze sklepu do domu. Ty proponujesz podwójny akumulator, ja proponuję przeprojektowanie układu na zasilanie pojedyncze. W elektroakustyce składowa stała nie jest do niczego potrzebna, więc pojemności w układzie wzmacniacza słuchawkowego nie ma się co obawiać.

    Pytanie, co jest podstawowym celem projektu - dobrej jakości wzmacniacz słuchawkowy czy skomplikowany i rozbudowany układ ładująco-zasilający do zasilania czegokolwiek. To jest kwestia wyboru inicjatora wątku.
  • Poziom 32  
    2N3866 napisał:
    Skoro rozmawiamy o zasilaniu bateryjnym, to problem efektywności energetycznej ma znaczenie. Wszelkie układy typu inwerter napięcia czy sztuczna masa (zwłaszcza ten) będą dodatkowo zużywać energię. Przecież sztuczna masa to nic innego jak dzielnik mocy, dostarczający napięcie w połowie pomiędzy biegunami baterii dla zmieniających się prądów wydawanych przez baterię!


    Ale dużo bardziej wydajny - prąd płynący z + do - nie musi być kilkukrotnie większy niż prąd pobierany z wyjścia (jak to jest z dzielnikiem oporowym). Tutaj mamy dwa tranzystory, z których przewodzi ten, który musi, a prąd spoczynkowy płynący w układzie może być znacznie mniejszy niż potrzebuje obciążenie. Układ sztucznej masy można potraktować jako taki pierwszy krok do układu mostkowego, który umożliwia uzyskanie większej mocy/głośności z mniejszego napięcia.
  • Poziom 36  
    AVE...
    2N3866 napisał:
    Jak czytam ten wątek, to mam wrażenie, że niektórzy ochoczo biorą się do budowy promu kosmicznego, żeby przewieźć siatkę zakupów ze sklepu do domu. Ty proponujesz podwójny akumulator, ja proponuję przeprojektowanie układu na zasilanie pojedyncze. W elektroakustyce składowa stała nie jest do niczego potrzebna, więc pojemności w układzie wzmacniacza słuchawkowego nie ma się co obawiać.

    Zarówno Ty, jak i autor wątku nie zajrzeliście do noty katalogowej wybranego op-ampa. Proszę zajrzeć na stronę 11, punkt 8.1.2, gdzie jest podane napięcie minimalne ±2,5V. Punkt 9, strona 14 podaje dokładny zakres 5-36V, co jest też podane w sekcji z typową charakterystyką. Ze sztuczną masą nie da się tego układu zasilić z pojedynczego ogniwa Li-Ion, gdyż zabraknie 0,8V przy pełnym ogniwie i 1,3V gdy będzie częściowo rozładowane. Zatem albo dołożyć drugie ogniwo i zasilać symetrycznie, albo dołożyć przetwornicę odwracającą napięcie, co nie będzie dużo mniejsze od drugiego ogniwa. Ponadto jak ogniwo się rozładuje częściowo, to napięcia nie będą symetryczne, więc albo zbijać oba na stabilizatorach LDO, albo dać dwie przetwornice, jedną do napięcia dodatniego, drugą do ujemnego, ewentualnie jakąś przetwornicę typu flyback z dzielonym uzwojeniem wtórnym. Tak więc prostszym rozwiązaniem i zajmującym prawdopodobnie mniej miejsca jest dołożenie drugiego ogniwa. Zresztą aplikacja tego układu w roli wzmacniacza wedle schematu CMoy i tak zakłada zasilanie z dwóch baterii 9V, bo inaczej napięcie może być za niskie, a przez to i moc ucierpi. Ostatecznością w tym układzie byłaby przetwornica boost ustawiona na 9-18V i sztuczna masa zrobiona pasywnie.
  • Poziom 29  
    Urgon napisał:
    AVE...
    Zarówno Ty, jak i autor wątku nie zajrzeliście do noty katalogowej wybranego op-ampa. Proszę zajrzeć na stronę 11, punkt 8.1.2, gdzie jest podane napięcie minimalne ±2,5V. Punkt 9, strona 14 podaje dokładny zakres 5-36V, co jest też podane w sekcji z typową charakterystyką. Ze sztuczną masą nie da się tego układu zasilić z pojedynczego ogniwa Li-Ion, gdyż zabraknie 0,8V przy pełnym ogniwie i 1,3V gdy będzie częściowo rozładowane. Zatem albo dołożyć drugie ogniwo i zasilać symetrycznie, albo dołożyć przetwornicę odwracającą napięcie, co nie będzie dużo mniejsze od drugiego ogniwa. Ponadto jak ogniwo się rozładuje częściowo, to napięcia nie będą symetryczne, więc albo zbijać oba na stabilizatorach LDO, albo dać dwie przetwornice, jedną do napięcia dodatniego, drugą do ujemnego, ewentualnie jakąś przetwornicę typu flyback z dzielonym uzwojeniem wtórnym. Tak więc prostszym rozwiązaniem i zajmującym prawdopodobnie mniej miejsca jest dołożenie drugiego ogniwa. Zresztą aplikacja tego układu w roli wzmacniacza wedle schematu CMoy i tak zakłada zasilanie z dwóch baterii 9V, bo inaczej napięcie może być za niskie, a przez to i moc ucierpi. Ostatecznością w tym układzie byłaby przetwornica boost ustawiona na 9-18V i sztuczna masa zrobiona pasywnie.


    Masz rację, minimalne napięcia zasilania wymagane przez układ są tutaj nie do przejścia, nie wziąłem tego pod uwagę. Przeprojektowanie na zasilanie pojedyncze nie wchodzi w grę przy znamionowym napięciu akumulatora 3,7 V. Dwa akumulatory, jak sugerujesz, to minimum.

    Chciałem jednak zwrócić uwagę, co chcemy osiągnąć i czy środki nie przerosły celu. Cytowany przez Ciebie schemat zawiera parę elementów na krzyż (6 na kanał) plus podwójny wzmacniacz.

    Co jest celem? Budowa wzmacniacza słuchawkowego zasilanego akumulatorem 3,7 V? Jest cała grupa układów dających się wyszukać pod "low voltage headphones amp". A może celem jest użycie za wszelką cenę układu OPA2132 przy takim akumulatorze? No to brnijmy w te przetwornice podwyższające, ekranowania, układy filtracji zasilania itd., o czym była już mowa w postach kolegów. Tylko że np. 20 % układu będzie służyć pierwotnej funkcji, a 80 % to będzie narzut na dociągnięcie do niepotrzebnie wygórowanych wymagań.

    Tyle miałem do powiedzenia. Ja z wiekiem nauczyłem się cenić prostotę i wynikającą z niej oszczędność czasu. Ale rozumiem, że ktoś może woleć inaczej. Pozdrawiam wszystkich.
  • Poziom 36  
    AVE...

    Nie rozumiesz po prostu audiofilskiej idei konstrukcji CMoy. Masz rację, jest cała masa układów do wzmacniaczy słuchawkowych przeznaczonych do pracy z akumulatorami Li-Ion. Część z nich pracuje w klasie D gwarantując dużą sprawność całego układu. Ale ideą CMoy jest użycie wzmacniacza operacyjnego o THD+N na poziomie tysięcznej procenta, choć wszystko poniżej 5% THD+N będzie wystarczające dla ludzkiego słuchu. W konstrukcji nie chodzi o faktyczną jakość dźwięku, ale o poczucie lepszej jakości dźwięku, bo ktoś stwierdził, że ta konstrukcja jest lepsza. W ostateczności autor może zrobić wzmacniacz na bazie układu 4x4, występującego na elektrodzie jako T6. Zaprojektowałem do niego nawet płytkę swego czasu i wykonałem. Wielką zaletą jest to, że układ pracuje od 2V. A jakość? Wystarczająca dla każdego. W podwójnie ślepych testach raczej nie odróżnią go od CMoy czy jakiegoś innego audiofilskiego ekstremum...
  • Poziom 43  
    Urgon napisał:
    Nie rozumiesz po prostu audiofilskiej idei konstrukcji
    ... ależ rozumiem, wydajesz 5 - 10x więcej kasy, a różnicy i tak nie zauważysz :P:D

    cloudpol7 :arrow: Są specjalistyczne układy scalone wzmacniaczy słuchawkowych. Była na ten temat obszerna dyskusja na forum, może tam poszukaj i poczytaj.
  • Poziom 36  
    AVE...

    I tu się mylisz, Freddy - różnicę zauważysz. Audiovoodoo zaczyna się tam, gdzie ludzie słuchają sprzętu audio za pomocą portfeli. Wydajesz 10 razy więcej na wzmacniacz, więc siłą rzeczy musi grać 10 razy lepiej. Jest duży temat o audiovoodoo na elektrodzie, gdzie jest pokazany wzmacniacz za 5k złotych bodaj, którym ja bym się wstydził pochwalić, gdyby to był mój projekt DIY...
  • Poziom 43  
    Urgon napisał:
    I tu się mylisz, Freddy - różnicę zauważysz
    Młody człowiek tak, ale starszy nie usłyszy, gdyż z wiekiem coraz bardziej ogranicza nam się pasmo odsłuchowe.
    Cytat:
    Osoba w wieku “-nastu” lat słyszy dźwięki z przedziału około 30Hz – 18kHz.

    Osoba w wieku “-dziestu” lat słyszy około 40Hz – 16kHz lub czasem 60Hz-14kHz.

    Osoba w wieku “-dziesięciu” lat słyszy jedynie około 100Hz – 8kHz, potem zakres ten może się zawęzić nawet do 200Hz – 4kHz.
  • Poziom 34  
    1-akumulatory Li-Ion występują w dwóch wersjach . Jedna ma kontroler ładowania zainstalowany od strony "minusa".
    a druga od strony "plusa".
    W urządzeniach końcowych-zamkniętych fabrycznie- -wykorzystujących akumulatorki Li-Ion -nie widać praktycznie żadnych róznic . Ale faktycznie -masa -lub plus akumulatorka , ma wyprowadzenie dodatkowe.

    W przypadku tego wzmacniacza , trzeba by było zastosować zasilanie symetryczne naturalne ./bez udziwnień technicznych/.

    2-Lepsze będzie zastosowanie akumulatorków kwasowych o małej pojemności i napięciu 6,3V.Hermetycznych -bezobsługowych.
  • Poziom 36  
    AVE...

    Może od razu załadujemy akumulator żelowy z UPSa albo samochodowy?

    Ogniwa Li-Ion 18650 używane kosztują po kilka złotych za sztukę. Nie mają żadnych zabezpieczeń ani kontrolerów ładowania, bo pochodzą z laptopów. Koszyk na takie akumulatorki ma wymiary około 4x7cm. Układ CMoy czy też dowolny inny wzmacniacz słuchawkowy nie będzie większy od koszyka, więc zmieści się albo na jednym z jego końców, albo pod koszykiem. Sam zaprojektowałem kilka układów wzmacniaczy w technice przewlekanej, więc podaję wymiary tych projektów dla przykładu:
    2xLM386 + gniazdka słuchawkowe - 37x24mm
    2xLM386 bez gniazdek - 23x23mm
    Wzmacniacz gitarowy w klasie B 30W - 29x34mm
    Wzmacniacz stereo w klasie B 2x30W - 25x50mm
    Wzmacniacz 4x4 - 27x26mm na kanał
    To są wymiary płytek do nich, trza brać poprawkę na grubość jeszcze.
  • Poziom 43  
    Urgon napisał:
    Może od razu załadujemy akumulator żelowy z UPSa albo samochodowy?
    :D

    Ja mam wzmacniacz słuchawkowy na MAX9728 i zasilany jednym ogniwem Li-Io CM042250. Najważniejsze, że działa bez zarzutu.