Postao/la ilimzn » 29 lis 2011, 22:03
Da, taman si postao dok sam ja pisao.
E sad... par sitnica koje se rijetko nadju po literaturi ali se mogu vidjeti vrlo pazljivim citanjem datasheet-a - LM337 radi nesto losije od 317. Da sad ne ulazim u razloge, bitnije je da se uz malo paznje oba izvora mogu izvesti s LM317.
Inace, serijeksi stabilizator se moze izvesti i s TL431. Data sheet za TL431 i LM317 kao i application notes su po meni obavezna dokumentacija za bilo koga tko ih zeli koristiti jer su puni prilicno zgodnih stoseva i malih ali bitnih savjeta.
No ajmo ovako - napisao sam da ce nesto vise truda biti potrebno u sekciji ispravljaca. Na zalost, nevjerojatno je koliko cesto ljudi ovdje jednostavno drmnu trafo, grec, dva konda i to je to. KRIVO!
Kod uredjaja kod kojih se ocekuje cisto i tiho napajanje, briga o tome treba poceti od samog ulaza. Za sada cu preskociti problematiku mreznog filtera, stovise, cak cu za pocetak preporuciti da ga se ne stavi (razlog je, kao sto sam vise puta objasnjavao po forumima, nedostatak kvalitetnog standarda za uzemljenje).
Umjesto toga, pocnimo s trafoom.
Veliki plus u slucaju ovog DAC-a je relativno konstantna i ne prevelika potrosnja. Sasvim je se lako pokrije i sa trafom od 30-ak VA. Zadatak je dati kvalitetnih +-18V na kraju, za struju do cca 200-250mA.
Trafo nije potrebno previse predimenzionirati, 30-40VA bi trebalo biti dovoljno. No, trebat ce potrositi koji W topline da mu se osiguraju optimalni radni uvjeti, takvi da se kontroliraju strujni pikovi ispravljaca kroz njegove sekundare, cime se istovremeno smanjuje generiranje rasipnih polja, a povecava filtriranje smetnji bilo iz mreze prema ispravljacu, bilo iz ispravljaca nazad u mrezu.
Buduci da na treba 2 izvora, i 'savrseno tiha' masa, dva jednaka sekundara su prakticki obavezna. Sekundar s centralnim izvodom bi ovdje bio izazivanje vraga, svaka asimetrija u filterskim kondovima ili namotu bi ili injektirala smetnje u masu ili debalansirala magnetski tok u trafou, dajuci mu neku DC komponentu. S obzirom da je odabran toroid, na DC komponentu polja kao i na strujne pikove treba posebno paziti.
AKo se trafo daje motati, obavezno zatraziti dvije stvari: spajanje jezgre na vanjski izvod (uzemljenje/oklop), kao i elektrostatski oklop.
Sto se sekundara tice, buduci da su dva jednaka, izvedba bi najcesce bila bifilarna, no ja bih preporucio radije dva odvojena sekundara i to s nesto vecom izolacijom izmedju ili jos bolje elektrostatskim oklopom.
Za nepoznavaoce, elektrostatski oklop je komad folije (najcesce bakrene) spojen za vod uzemljenja (moze zajedno s jezgorm) koji se smjesta izmedju dva namotaja, naravno uz izolaciju, i naravno tako da ne cini navoj, pogotovo ne kratko spojeni. Njegov je zadatak da kapacitet izmedju namotaja (npr. primara i sekundara ili izmedju dva sekundara) pretvori u dva kapaciteta, izmedju namotaja i uzemljenja (npr. izmedju primara i uzemljenja i izmedju sekundara i uzemljenja). TIme se radikalno smanjuje medjusobni kapacitivni uticaj pojedinih namotaja, a razlog za to ce postati jasniji malo kasnije.
Iza sekundara slijedi ispravljanje i OBAVEZNO RC filtiranje, dakle sekundar ne ide u grec pa na filterski kondenzator direktno, vec preko otpora. Buduci da postoji eksterni otpor, nije vise toliko bitno precizno ujednacavanje dva sekundara, za sto se koristi bifilarno namatanje - ako se to zeli postici, eksterni se otpori nacine malo razlicitima kako bi se kompenzirala razlika u unutrasnjem otporu dva sekundara, radi razlicite duljine zica, kad se motaju jedan preko drugog umjesto bifilarno. Odmah cu ovdje dodati da ce eksterni otpori biti relativno velike vrijednosti u odnosu na unutrasnje otpore namotaja. Radi toga se mogu namjerno specificirati namotaji za manju struju na nominalno vecoj jezgri, i k tome nesto manja maksimalna indukcije, recimo 1.5 umjesto 1.7T (ovo drugo je uobicajena vrijednost). Ovo ce rezultirati s nesto vise namotaja, tj. duljim zicama, a smanjena struja s tanjom zicom u odnosu na velicinu jezgre. Sam trafo nece biti bitno skuplji jer je bakar trenutno najveci dio cijene materijala u toroidu. Bez obzira na to se predvide eksterni otpori. Njihove ce tocne vrijednosti ovisiti izmjerenim naponima i otporima namotaja trafoa, a tipicne vrijednosti su od par do par desetaka ohma. Trafo se inace namota za napon cca 20V po sekundaru, dakle da mu je efektivni napon nesto veci od zeljenog stabiliziranog (cesto se cak motaju i za efektivni napon jednak zeljenom ispravljenom prije stabiliziacije, pozeljno je da je to barem 5V vise od napona nakon stabilizatora).
Same filterske elektrolite je pozeljno izvesti kao dva elektrolita spojena medjusobno nekim manjim otporom, sto formira PI filter. Ovo nije apsulutno neophodno, vec samo jedan stupanj RC filtracije strahovito smanjuje udio visih harmonika u valovitosti DC-a, da ne pricam o strujnim pikovima i prigusenju smetnji i iz i prema mrezi. Nakon toga slijedi klasicno izveden regulator s LM317, ali sa svim opcijama. Dakle, zastitna dioda, most preko otpora s REG ulaza na masu, na izlazu manji elektrolit. Nakon toga slijedi par tweakova ali o tome malo nize.
Ako do sad nije jasno, svaki sekundar ima svoje ispravljanje, svoje filtriranje, i svoj regulator s LM317 - ta su dva izvora posve neovisna i izolirana. Tek se na samom kraju spajaju na zajednicku masu, i to tako da je jednom minus kraj na masi, drugom plus kraj, cime se dobiva +- izvor i masa. Tko je pazljivo pratio, sad ce mu biti jasno zasto je specificiran trafo s elektrostatskim oklopom ili poboljsanom izolacijom izmedju dva sekundara i zasto sekundari nisu bifilarni - radi se o minimiziranju kapaciteta medju sekundarima. Razlog je tome sto je masa jednog regulatora spojena na izlaz drugog. Masa ovog prvog je kroz ispravljac 'vidljiva' preko kapaciteta medju namotajima, pa je moguce direktno kroz taj kapacitet injektirati smetnje na izlaz drugog ispravljaca koji je spojen na tu masu, cime se preskace njegova funkcija filtriranja i ciscenja napajanja za sve sto uspije proci kroz taj kapacitet.
Inace je taj problem moguce rijesiti i za bifilarne namotaje ali rezultat dosta ovisi o nekim parametrima motanja. U tom se slucaju, ako se pojave smetnje, zamijene izvodi jednog namotaja. Ako su sekundari bifilarno namotani u jednom sloju, sto ce rijesiti problem, ako ne, ovisi koliko se slojevi i kako se preklapaju.
Ako nema elektrostatskog oklopa izmedju sekundara, ponekad je samo delja izolacija vise nego dovoljna, a bilo kakav ostatak problema se opet moze umanjiti zamjenom izvoda jednog sekundara.
Ako pak postoji elektrostatski oklop izmedju sekundara, on se najcesce spaja minus pol regulatora ciji je + izlaz spojen na masu.
Ako se unaprijed ima trafo nepoznatih karakteristika, tada je moguce jednim trikom smanjiti vjerojatnost da se problem pojavi, uz opciju zamjene izvoda jednog od sekundara, kako slijedi:
LM317 i slicni 3-pinski regulatori spadaju u familiju sklopova koji radi nacina frekventne kompenzacije pokazuju odredjenu induktivnu komponentu na izlazu. Naravno, ne radi se o stvarnom induktivitetu, vec o elektronski simuliranome, ali bez obzira na to rezultat ce biti siti kada se na izlaz spoji low-ESR kondenzator - zvonjava kod pojave ulaznih tranzijenata ili tranzijenata u struji izlaza, ili cak oscilacije. Upravo radi toga vecina datasheet-ova preporucuju relativno male kapacitete, i cak u nekim slucajevima upozoravaju protiv upotrebe low-ESR elektrolita ili folijskih kondenzatora na izlazu. Ovu preporuku treba shvatiti vrlo ozbiljno. Medjutim, za nase potrebe zanimljiv nam je element paralelno prema masi cim manje impedancije, dakle generalno poveliki kapacitet k tome jos bypassiran manjim neinduktivnim kapacitetima. Ono sto nam nije pretjerano zanimljivo je apsolutna stabilnost izlaznog napona do u mV, tako dugo dok promjene u struji koju vicemo iz izvora generiraju promjenu napona koja je jako dobro prigusena, tj. filtrirana u odnosu na oblik promjene struje. Drugim rijecima, zelimo karakteristiku jako dobrog low-pass filtera. Upravo se tako izvodi decoupling za izlaz 3-pinskog regulatora kada na izlazu zelimo velik kapacitet. U slucaju ovog DAC-a, na shemi se vidi da se napajanje spaja na CRC filter. Kompletan decoupling, i to najbolje na samoj ploci DAC-a bi bio RCRC, pri cemu je prvi C poprilicno velik - cak u tisucama uF, a prvi R reda ohma. Nesto na cemu ce pad napona biti do mozda 1V. S tim padovima napona (na prvom i drugom R-u u RCRC filteru) treba racunati prilikom odabira izlaznog napona stabilizatora, dakle za toliko treba biti veci, uzevsi u obzir da napon u eventualnom praznom hodu (*) ne prijedje maksimum za sve komponente koje se iz tih izvora napajaju. Po potrebi se korigiraju serijski otpori i padovi napona na njima da se t postigne, dakle, odradi se suvisli komporomis. Buduci da se +- napajanje i referentna masa tako formiraju na ulazu u samu plocu DAC-a, pozeljno je da kondenzatori u tom prvom RC stupnju budu kvalitetni, i istot ako da je njihov medjusobni spoj izveden tako da se lokalno dobije zvjezdiste mase. U prijevodu, + i - izvodi pojedinog izvora idu direktno na pinove najveceg elektrolita, kao i svi bypass kondovi koji mu pripadaju. posebnim vodom se spaja + jednog i - drugog kondenzatora i to DECOUPLERA!!! (dakle mjesto najmanje impedancije za sve frekvencije) a sredina tog voda je zvjezdiste mase. Ovo se mora postovati makar se to avjezdiste spajalo poslije na plohu mase. Primjerice, masa izlaznih konektora (OBA!) ide (JEDNOM!) zicom na tu tocku (**). Izlazni stupanj bi trebao biti cim blize toj tocki i od izlaza se onda udaljavamo prema ostalim sklopovima kako je opisano u tekstu o masama.
(*) Iako je prazni hod prilicno tesko postici s obzirom na CCS-ove u shunt regulatorima, treba se paziti raznih 'test' situacija. Ipak, opasniji je slucaj potjerati napajanje s shuntovima a bez DAC chipa, radi toga sto onda TL431 moraju preuzeti cjelokupnu struju, radi cega ce im disipacija radikalno porasti - na oko 0.4W za +-5V izvor i oko 1W za -12V, ovaj zadnji to sigurno nece dugo moci izdrzati, radi se o dijelovima sekunda s obzirom da je to ipak minijaturno TO92 plasticno kuciste, a ni ovi na 5V se nece lijepo provesti. Na takvim kucistima je pozeljno disipaciju odrzati ispod 200mW.
(**) NI U KOM SLUCAJU ne voditi posebno lijevi signal i lijevu masu te desni signal i desnu masu. To u startu stvara dio petlje mase unutar samog uredjaja. Umjesto toga se izlazni cinchevi trebaju staviti na svoje mjesto relativno blizu jedan do drugoga, te s unutrasnje strane kutije odmah im se na tom mjestu spoje mase. S tog se mjesta zatim vode 3 upletene ili paralelno slozene i buzirane zice do DAC PCB-a.
