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

Regulowany stabilizator napięcia na LM358

28 Maj 2017 15:13 2295 19
  • Poziom 23  
    Witam, zaprojektowałem i wykonałem regulowany stabilizator napięcia do regulacji obrotów wentylatora 12V, tak jak na poniższym schemacie i zdjęciach. Układ działa, przy zasilaniu 12 V reguluje napięcie w zakresie od 1V, do 11,6V. Wiem że do regulacji prędkości silnika lepiej wykorzystać PWM, ale chciałem w krótkim czasie wykonać praktyczny układ z elementów, które miałem pod ręką. Czy stabilizator zaprojektowany i wykonany jest prawidłowo ?

    Regulowany stabilizator napięcia na LM358 Regulowany stabilizator napięcia na LM358
    Regulowany stabilizator napięcia na LM358
  • Pomocny post

    Poziom 31  
    Proponuję ustalić jakiś minimalny zakres regulacji, np od 4V.
  • Poziom 23  
    Brivido napisał:
    Proponuję ustalić jakiś minimalny zakres regulacji, np od 4V.


    Taki zakres już występuje, ale nie wiem dlaczego. Tranzystor po ustawieniu najniższego stabilizowanego napięcia nie zamyka się do końca i na wyjściu stabilizatora utrzymuje się napięcie 1V. To zjawisko jest jednak dla mnie korzystne, ponieważ wtedy wentylatorek kręci się powoli wytwarzając delikatny podmuch. Dzięki temu uzyskuję płynną regulację nawiewu w całym zakresie potencjometru. Zastanawiam się jednak czemu mimo ustawienia potencjometrem na wyjściu odwracającym najwyższego napięcia, wzmacniacz nie zamyka tranzystora do końca ?

    Dodano po 4 [minuty]:

    jdubowski napisał:
    To nie jest stabilizator napięcia - brak tu napięcia odniesienia. To raczej regulowany dzielnik o małym oporze wewnętrznym.

    Napięcie odniesienia ustala potencjometr, a układ stabilizuje potencjał względem obciążenia. Nie kontroluje napięcia w stosunku do zasilania, ponieważ podłączony jest do przetwornicy o stabilnym napięciu 12V
  • Pomocny post
    Specjalista - urządzenia lampowe
    Wini 230 napisał:
    Napięcie odniesienia ustala potencjometr, a układ stabilizuje potencjał względem obciążenia


    Nie - stabilizuje względem napięcia ustalonego potencjometrem.

    Wini 230 napisał:
    Nie kontroluje napięcia w stosunku do zasilania,


    Jak nie jak tak. Napięcie zasilania spadnie o 10% to i napięcie na wyjsciu spadnie o 10%.
  • Poziom 23  
    jdubowski napisał:
    Nie - stabilizuje względem napięcia ustalonego potencjometrem.

    Ale w zależności od zmiany obciążenia

    jdubowski napisał:

    Jak nie jak tak. Napięcie zasilania spadnie o 10% to i napięcie na wyjsciu spadnie o 10%.

    Tak, ale jeśli napięcie na wejściu wzrośnie o 10%, to na wyjściu również. Czyli muszę przyznać Koledze rację. Układ w tej wersji nie do końca jest stabilizatorem :)
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    LM358 poprawnie pracuje z napięciami wejściowymi 0...Vz-1,5V więc jakbyś chciał uzyskać poprawną pracę od 0V na wyjściu trzeba by dołożyć dzielnik.

    Sprawdź czy układ nie oscyluje na wysokiej częstotliwości, jeśli nie oscyloskopem to detektorem:
    http://n5ese.com/rf_probe_schem.jpg
    W tego typu układach problemy ze stabilnością są częste, ponieważ na wyjściu jest kondensator, a pętla sprzężenia zwrotnego ma charakter indukcyjności, łatwo przypadkiem zrobić generator.
  • Poziom 23  
    jarek_lnx napisał:
    Sprawdź czy układ nie oscyluje na wysokiej częstotliwości, jeśli nie oscyloskopem to detektorem:
    http://n5ese.com/rf probe schem.jpg

    Nie mam oscyloskopu, ale myślę że można spróbować zrobić test. Nie do końca rozumiem jednak budowę i zasadę działania próbnika, proszę o wyjaśnienie. Układ wydaje się pracować poprawnie, czy ewentualne powstanie generatora na wyjściu może mieć jakieś konsekwencje ?

    Zaprojektowałem również wersję z pełną stabilizacją :)
    Regulowany stabilizator napięcia na LM358
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Dorzuć jeszcze równolegle do zenera jakąś pojemność. Nawet 47uF wystarczy.
  • Poziom 23  
    398216 Usunięty napisał:
    Dorzuć jeszcze równolegle do zenera jakąś pojemność. Nawet 47uF wystarczy.


    Ok, ale w jakim celu ? Proszę o uzasadnienia odpowiedzi, ponieważ zależy mi na zdobywaniu wiedzy
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Dokładne spełni to samo zadanie co w konwencjonalnym zasilaczu - zwiększy stabilność napięcia.
  • Poziom 23  
    Ale w tym układzie zwiększanie napięcia wyjściowego powoduje zmniejszanie napięcia w pętli zwrotnej i odwrotnie. Jeśli na wejściu odwracającym napięcie jest wyższe niż na nieodwracającym wzmacniacz dążąc do równowagi zmniejsza napięcie na swoim wyjściu i domyka tranzystor. Skutkuje to wzrostem napięcia na wejściu nieodwracającym, ale spadkiem napięcia wyjściowego. Dlatego jeśli nastąpi chwilowy spadek napięcia na zasilaniu a kondensator przy diodzie będzie je podtrzymywał, to wzmacniacz dla równowagi zwiększy napięcie na wejściu nieodwracającym, ale jednocześnie zmniejszy na wyjściu układu. Sposób w jaki wykonałem układ jest trochę sprzeczny z przyjętym modelem stabilizatora na wzmacniaczu operacyjnym. Obciążenie powinienem podłączyć między masę a źródło, z tego punktu do wejścia odwracającego podłączyć sprzężenie zwrotne, a potencjometr do wejścia nieodwracającego. Ewentualnie wejście nieodwracające podłączyć do plusa zasilania a na wejściu odwracającym wykonać dzielnik napięcia. Nie przejrzałem jednak gotowych rozwiązań dokładnie, dlatego zaprojektowałem swoją wersję :)
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Wini 230 napisał:
    Ale w tym układzie zwiększanie napięcia wyjściowego powoduje zmniejszanie napięcia w pętli zwrotnej i odwrotnie. Jeśli na wejściu odwracającym napięcie jest wyższe niż na nieodwracającym wzmacniacz dążąc do równowagi zmniejsza napięcie na swoim wyjściu i domyka tranzystor. Skutkuje to wzrostem napięcia na wejściu nieodwracającym, ale spadkiem napięcia wyjściowego. Dlatego jeśli nastąpi chwilowy spadek napięcia na zasilaniu a kondensator przy diodzie będzie je podtrzymywał, to wzmacniacz dla równowagi zwiększy napięcie na wejściu nieodwracającym, ale jednocześnie zmniejszy na wyjściu układu.
    Dobrze kombinujesz, innymi słowy masą dla twojego układu jest +12V, a więc układ z postu #8 należało by poprawić, potencjometr i katodę diody Zenera do plusa, R1 od strony "GND". Po takiej poprawce dodanie kondensatora równolegle do diody Zenera nie będzie miało negatywnych skutków.

    Wini 230 napisał:
    Ok, ale w jakim celu ? Proszę o uzasadnienia odpowiedzi, ponieważ zależy mi na zdobywaniu wiedzy


    Diody Zenera mocno szumią (generator szumu można na nich zbudować), dlatego zazwyczaj daje się kondensator, ponieważ potencjometr też lubi szumieć szczególnie podczas kręcenia jeszcze lepszym miejscem na wstawienie kondensatora jest suwak potencjometru, bo filtruje również szumy z potencjometru, a i częstotliwość graniczna powstałego filtru jest o wiele niższa z powodu większej rezystancji z którą współpracuje kondensator. Dla wentylatora szumy są bez znaczenia ale w innych zasilaczach taka filtracja może być przydatna.

    Wini 230 napisał:
    Sposób w jaki wykonałem układ jest trochę sprzeczny z przyjętym modelem stabilizatora na wzmacniaczu operacyjnym. Obciążenie powinienem podłączyć między masę a źródło, z tego punktu do wejścia odwracającego podłączyć sprzężenie zwrotne, a potencjometr do wejścia nieodwracającego.
    Nie jest sprzeczna, tylko zazwyczaj spotykamy uproszczone modele pomijające niektóre trudności techniczne, takie jak zakres napięć potrzebnych do wysterowania tranzystora w układzie wspólnego drenu lub kolektora. Samodzielnie rozwiązałeś problem i to się chwali.

    Patrząc na sprawę szerzej, możliwe są cztery układy włączenia tranzystora (z kanałem N lub P), układy wspólnego drenu wymagają dodatkowych napięć zasilających, aby w pełni otworzyć tranzystor.
    Układy wspólnego źródła (takie jak twój) nie wymagają dodatkowych napięć, ale są wielokrotnie bardziej podatne na wzbudzenia, dlatego że ukłąd wspólnego źródła ma dużą rezystancję wyjściową.

    Układ podobny do twojego tylko z P-MOSFET-em jest to typowe rozwiązanie w stabilizatorach LDO, ma swoje zalety, w większości datasheet-ów fabrycznych LDO znajdziesz bardzo restrykcyjne wymagania jakie ma spełniać kondensator wyjściowy, żeby układ był stabilny, wymagania te dotyczna nie tylko pojemności ale i minimalnego ESR (kondensator nei moze byc za dobry ;) )

    Czy naprawdę dałeś wysokonapięciowego MOSFET-a 2SK2141?

    Wini 230 napisał:
    Nie przejrzałem jednak gotowych rozwiązań dokładnie, dlatego zaprojektowałem swoją wersję :)

    A nawet jakbyś przejrzał, to w internecie niewiele jest poprawnych rozwiązań tego problemu, na elektrodzie zawsze proponują LM317, a jakie ma wady wszyscy wiedzą.
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    A tak w ogóle to do sterowania wentylatorem można zbudować dużo prostszy układ na bazie LM723. W zależności od prądu pobieranego przez wentylator można zwiększyć obciążalność prądową dodatkowym tranzystorem. Nie będzie co prawda regulacji od zera (bo najniższe napięcie to ok. 2V), ale raczej dla wentylatora to nawet lepiej, bo przy tak małym napięciu i tak nie będzie się obracał (?).
    Unikasz kombinacji z napięciem referencyjnym i wszelkich problemów z tym związanych.
  • Poziom 23  
    jarek_lnx napisał:
    Dobrze kombinujesz, innymi słowy masą dla twojego układu jest +12V, a więc układ z postu #8 należało by poprawić, potencjometr i katodę diody Zenera do plusa, R1 od strony "GND". Po takiej poprawce dodanie kondensatora równolegle do diody Zenera nie będzie miało negatywnych skutków.

    Ale dioda Zenera jest już w ten sposób podłączona. Wydaje mi się że kondensator połączony równolegle z diodą nie miałby negatywnych skutków, ale nie kompensował by też spadków napięcia zasilania. Zarówno z kondensatorem jak i bez przy spadku napięcia zasilania, poniżej napięcia Zenera napięcie na wyjściu również się obniży. Warto jednak zastosować kondensator w celu redukcji szumów. Myślę że aby zapewnić ustalony potencjał na wyjściu stabilizatora można by było zastosować diodę Zenera np. 1V, a na wejściu nieodwracającym dodać dzielnik napięcia o stosunku rezystancji 1:12. Wtedy stabilizator zapewniałby stabilizację napięć ustawionych również na wartość poniżej napięcia zasilania gdyby spadło ono poniżej 12V

    jarek_lnx napisał:
    Czy naprawdę dałeś wysokonapięciowego MOSFET-a 2SK2141?

    Tak, nie miałem innego. Wylutowałem go z aktualnie nieużywanej przetwornicy, potem wlutuje tam nowy

    jarek_lnx napisał:
    Układ podobny do twojego tylko z P-MOSFET-em jest to typowe rozwiązanie w stabilizatorach LDO, ma swoje zalety, w większości datasheet-ów fabrycznych LDO znajdziesz bardzo restrykcyjne wymagania jakie ma spełniać kondensator wyjściowy, żeby układ był stabilny, wymagania te dotyczna nie tylko pojemności ale i minimalnego ESR (kondensator nei moze byc za dobry ;) )

    Chciałem stworzyć stabilizator o jak największym zakresie regulacji, ale nie myślałem że uda mi się zaprojektować rozwiązanie zbliżone do fabrycznego stabilizatora LDO :)

    398216 Usunięty napisał:
    A tak w ogóle to do sterowania wentylatorem można zbudować dużo prostszy układ na bazie LM723. W zależności od prądu pobieranego przez wentylator można zwiększyć obciążalność prądową dodatkowym tranzystorem.

    Podmuch można regulować również przesłoną, ale to nie zastąpi projektowania i jego efektów :)

    398216 Usunięty napisał:
    Nie będzie co prawda regulacji od zera (bo najniższe napięcie to ok. 2V), ale raczej dla wentylatora to nawet lepiej, bo przy tak małym napięciu i tak nie będzie się obracał (?).

    Wentylator obraca się już przy napięciu 1V, niewielkie jego zmiany są odczuwalne, ale zależało mi również na tym aby stworzyć stabilizator uniwersalny, który będzie można wykorzystać do zasilania również innych urządzeń

    398216 Usunięty napisał:
    Unikasz kombinacji z napięciem referencyjnym i wszelkich problemów z tym związanych.

    Rozwiązywanie problemów to nieodłączny element projektowania :)
  • Poziom 43  
    Wini 230 napisał:
    Wentylator obraca się już przy napięciu 1V
    Nie każdy - większość pracuje dopiero od ok. 1/3-1/2 napięcia nominalnego. Może przy 1 wolcie Twój się obraca, ale czy czuć podmuch jaki wytwarza? Chodziło mi o efektywność chłodzenia przede wszystkim.
    Wini 230 napisał:
    zależało mi również na tym aby stworzyć stabilizator uniwersalny
    No więc to właśnie LM723 jest uniwersalny - można na nim ustawić napięcie od wspomnianej wartości ok. 2V aż do prawie napięcia zasilania.
    Wini 230 napisał:
    Rozwiązywanie problemów to nieodłączny element projektowania :)
    Zgadza się jak najbardziej. Z tym. że ja raczej preferuję mniej skomplikowane podejście - po co wynaleźć coś co już zostało wynalezione i jest na pewno lepsze, mniejsze i mniej zawodne (LM723 ma okład SOAR chroniący w znacznym stopniu sam stabilizator przed uszkodzeniem nadmiernym prądem).
    Może to i dobrze, że wyważasz drzwi już dano otwarte, jak wyżej sam napisałeś (pomiędzy wierszami) - skutek podobny, ale radocha większa. No i przy okazji nauczysz się czegoś...;)

    (chociażby szukać gotowych elementów realizujących taką funkcję jaka ci potrzebna)
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Cytat:
    Ale dioda Zenera jest już w ten sposób podłączona.
    Nie jest
    katodę bezpośrednio do plusa, anodę przez rezystor do gnd.
    W takim układzie jak w poście #8 dodanie diody Zenera, da efekt odwrotny do zamierzonego - wzmocni wpływ zmiany napięcia wejściowego na wyjściowe.

    Niestety ograniczenie napięcia na potencjometrze diodą Zenera ograniczy też zakres regulacji, więc trzeba by dodawać dzielnik napięcia wyjściowego. A jeśli z dzielnikiem i z masą na +12V to lepiej było by dać TL072 zamiast LM358, dlatego że ten pierwszy może pracować z napięciem wejściowym równym dodatniemu napięciu zasilania.
    W takiej wersji mozna by uzyskać stabilizację i poprawną regulację od 0V-12V.

    Cytat:
    Myślę że aby zapewnić ustalony potencjał na wyjściu stabilizatora można by było zastosować diodę Zenera np. 1V, a na wejściu nieodwracającym dodać dzielnik napięcia o stosunku rezystancji 1:12.
    Nie ma diod Zenera na 1V, conajwyżej źródła napięcia odniesienia band-gap na 1,2V.
    Nie dzielił bym przez 1:12, tylko 3/4, im wyższe napięcia tym mniejsza podatność na zakłócenia itp. Dlatego staram się za bardzo nie dzielić jeśli za raz trzeba wzmacniać.
    Diodę Zenera lepiej zastąpić źródłem napięcia odniesienia, proponuję TL431, dlatego że jest tani i bardzo popularny, u nas to nawet w lesie można znaleźć razem z PCB od TV ;)
    Za pomocą dwóch rezystorów ustawia sie napicie, proponuję 9V.

    Cytat:
    No więc to właśnie LM723 jest uniwersalny - można na nim ustawić napięcie od wspomnianej wartości ok. 2V aż do prawie napięcia zasilania.
    ...
    Może to i dobrze, że wyważasz drzwi już dano otwarte, jak wyżej sam napisałeś (pomiędzy wierszami) - skutek podobny, ale radocha większa. No i przy okazji nauczysz się czegoś...;)

    Pomijasz podstawową cechę wyróżniającą ten układ z pośród wszystkich LM317,L200,uA723... to jest stabilizator o niskim spadku napięcia - LDO. W czasach świetności 723 źródłem zasilania zawsze był zasilacz transformatorowy niestabilizowany dający napięcie z zapasem, więc 2-3V spadku napięcia na stabilizatorze nie robiło nikomu różnicy.
    Obecnie impulsowy zasilacz 12V można kupić za ułamek ceny transformatora, można też wyprowadzić nieregulowane napięcie z komputera, albo innego urządzenia z zasilaczem, wielu użytkowników forum poszukuje regulatora-przystawki który nie ograniczał by zakresu regulacji do 10V.
    Jeśli autor go dopracuje i zamieści w dziale DIY to z pewnością znajdzie wielu naśladowców.
    Jeśli już piszesz o wyważaniu otwartych drzwi to pisz o alternatywie jaką są gotowe scalone LDO ale czy potrafisz podać typ LDO który ma wystarczającą wydajność prądową żeby nazwać go uniwersalnym i jest dostępny w przeciętnym sklepie?
  • Poziom 23  
    398216 Usunięty napisał:
    Twój się obraca, ale czy czuć podmuch jaki wytwarza?

    Delikatnie czuć

    398216 Usunięty napisał:
    No więc to właśnie LM723 jest uniwersalny - można na nim ustawić napięcie od wspomnianej wartości ok. 2V aż do prawie napięcia zasilania.

    Prawie jest to dosyć dużo, bo aż 1,4V. Taka różnica jest zauważalna w działaniu wielu urządzeń

    398216 Usunięty napisał:
    Zgadza się jak najbardziej. Z tym. że ja raczej preferuję mniej skomplikowane podejście - po co wynaleźć coś co już zostało wynalezione i jest na pewno lepsze, mniejsze i mniej zawodne (LM723 ma okład SOAR chroniący w znacznym stopniu sam stabilizator przed uszkodzeniem nadmiernym prądem).

    Chciałem wykonać układ regulacji obrotów wentylatora, a że była sobota wieczór, wszystkie sklepy zamknięte, nie miałem co robić, więc wykonałem taki stabilizator :) W moim układzie również da się wykonać zabezpieczenie przeciążeniowe. Można by było wykorzystać drugi moduł LM358 do pomiaru napięcia na bramce tranzystora. Po przekroczeniu określonej wartości wzmacniacz mógłby zwierać bramkę do masy, do czasu resetu układu

    398216 Usunięty napisał:
    (chociażby szukać gotowych elementów realizujących taką funkcję jaka ci potrzebna)

    Czasem szukanie gotowych rozwiązań, podróż do sklepu zajmuje więcej czasu niż zbudowanie układu samemu

    jarek_lnx napisał:
    Nie jest
    katodę bezpośrednio do plusa, anodę przez rezystor do gnd.
    W takim układzie jak w poście #8 dodanie diody Zenera, da efekt odwrotny do zamierzonego - wzmocni wpływ zmiany napięcia wejściowego na wyjściowe.

    Ale wydaje mi się że taki sposób w jaki włączyłem diodę powinien zapewnić stabilne napięcie 12V w przypadku wzrostu napięcia zasilania powyżej tej wartości. Dioda ustalałaby potencjał dodatni w skrajnym położeniu potencjometru, a regulacja mogłaby się odbywać normalnie w jego pozostałym zakresie.

    jarek_lnx napisał:
    Niestety ograniczenie napięcia na potencjometrze diodą Zenera ograniczy też zakres regulacji, więc trzeba by dodawać dzielnik napięcia wyjściowego.

    W przypadku rozwiązania, które przedstawiłem rezystor R1 według moich obliczeń obniżałby napięcie o około 0,02V w przypadku zasilania nominalnego 12V

    jarek_lnx napisał:
    Nie ma diod Zenera na 1V, conajwyżej źródła napięcia odniesienia band-gap na 1,2V.
    Nie dzielił bym przez 1:12, tylko 3/4, im wyższe napięcia tym mniejsza podatność na zakłócenia itp. Dlatego staram się za bardzo nie dzielić jeśli za raz trzeba wzmacniać.
    Diodę Zenera lepiej zastąpić źródłem napięcia odniesienia, proponuję TL431, dlatego że jest tani i bardzo popularny, u nas to nawet w lesie można znaleźć razem z PCB od TV ;)
    Za pomocą dwóch rezystorów ustawia sie napicie, proponuję 9V.


    Na dzień dzisiejszy rozważam stabilizator teoretycznie, bo ten który wykonałem w przypadku wentylatora działa prawidłowo, jednak możliwe że będę jeszcze wykonywał podobny projekt

    Dodano po 6 [minuty]:

    jarek_lnx napisał:
    Jeśli już piszesz o wyważaniu otwartych drzwi to pisz o alternatywie jaką są gotowe scalone LDO ale czy potrafisz podać typ LDO który ma wystarczającą wydajność prądową żeby nazwać go uniwersalnym i jest dostępny w przeciętnym sklepie?

    Ja kiedyś kupowałem stabilizator LDO bez regulacji do taśmy LED w samochodzie. Ciężko taki dostać. Są mało popularne, nie wszyscy wiedzą nawet o istnieniu takich stabilizatorów, nie mówiąc już o tych regulowanych. Wydajność prądowa gotowych układów zwykle jest ograniczona do 1A, więc i tak trzeba stosować dodatkowe elementy jeśli potrzebuje się większego prądu
  • Poziom 43  
    Musisz mieć ostatnie zdanie?
    Dobrze więc. Co prawda każdy z powyższych argumentów mógłbym zbić, ale - skoro wiesz lepiej...
    Na Twoją obronę może być tylko jedno zdanie:
    Wini 230 napisał:
    była sobota wieczór, wszystkie sklepy zamknięte, nie miałem co robić, więc wykonałem taki stabilizator

    :)
    Pozdrawiam ;)
  • Poziom 23  
    398216 Usunięty napisał:
    Musisz mieć ostatnie zdanie?

    Ale, nie w każdym sklepie stabilizatory LDO są dostępne. W internecie można odnieść wrażenie że wszystko jest dzisiaj w sprzedaży na miejscu, ale w praktyce, czasem trudno znaleźć mniej popularny układ. Nie jestem zmotoryzowany, jeżdżę głównie rowerem, dlatego podróż po sklepach to dla mnie czasem większy wysiłek niż stworzenie układu samemu :)