แหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุม - ทำงานอย่างไร

ฉันกำลังสร้างแอมป์เสียงขนาดเล็ก ( ความแปรปรวนที่ควบคุมในปัจจุบันของการออกแบบ szekeres ) และดูเหมือนว่ามันต้องการแหล่งพลังงานที่สะอาดและมีระเบียบ เนื่องจากข้อกำหนดขั้นต่ำในการสั่งซื้อชิ้นส่วนฉันจะต้องจบด้วยสิ่งอื่น ๆ อะไหล่ lm317 และอื่น ๆ อย่างที่ฉันเข้าใจทั้งตัวแปลงมาตรฐาน -> วีทสโตนบริดจ์บริดจ์เรกติฟายเออร์และแหล่งจ่ายไฟแบบสลับค่อนข้างมีเสียงดังดังนั้นเนื่องจากฉันมีอะไหล่สำรองฉันสงสัยว่าถ้าทำตามการออกแบบอ้างอิงเพื่อสร้างตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าจะสร้างความแตกต่างหรือ ฉันควรใช้แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเพื่อจ่ายไฟ - ฉันควรจะหา 15-20 โวลต์ที่ฉันวางแผนจะใช้อยู่ดีและไม่ได้ใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเลยสำหรับแหล่งจ่ายไฟ

สำหรับเรื่องนั้นการใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าช่วยลดระลอกคลื่นและเสียงรบกวนหรือเป็นเพียงตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่ซับซ้อนหรือไม่?

พลังการสวิตชิ่งนั้นมีเสียงดังไม่ต้องสงสัยเลย - โดยทั่วไปจะอยู่ที่ใดก็ได้ตั้งแต่กิโลเฮิร์ตซ์จนถึงช่วงเมกะเฮิรตซ์ทั้ง CM และ DM

ฉันยังคิดว่าคุณกำลังทำให้คำของคุณสับสน ฉันคิดว่าคุณหมายถึงพูดว่าหม้อแปลงและเครื่องปรับสะพานไม่ใช่สะพานวีทสโตน

คุณสามารถใช้ตัวสลับเพื่อป้อนตัวควบคุม 317 และรับประโยชน์จากเอาต์พุตที่สะอาดและการสูญเสียประสิทธิภาพน้อยกว่าโซลูชันเชิงเส้นแบบเต็ม (หม้อแปลงความถี่ไฟและอื่น ๆ )

317 ทำงานอยู่และจะปฏิเสธระลอกคลื่นเป็นฟังก์ชั่นของเครือข่ายป้อนกลับแรงดันไฟฟ้าที่ควบคุมทรานซิสเตอร์อนุกรมผ่านในอุปกรณ์

ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าไม่ใช่ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับเกียรติ - มันมีตัวอ้างอิงภายในและวงจรป้อนกลับที่ช่วยให้สามารถรักษาระดับพลังงานได้ มันไม่ได้สมบูรณ์แบบ (ดังนั้นคุณยังคงกระเพื่อม) แต่มันดีกว่าตัวแบ่งแรงดัน

แหล่งจ่ายไฟโดยทั่วไปจะมีเกณฑ์สองเกณฑ์: การควบคุมสายและการควบคุมโหลด การควบคุมสายคือความสามารถของแหล่งจ่ายเพื่อชดเชยการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าขาเข้า สิ่งนี้จะช่วยลดระลอกคลื่น - หากคุณใช้หม้อแปลงและสะพานวีทสโตนคุณจะยังมีระลอกคลื่นบางหลังจากการกรองแบบโลว์พาส การควบคุมสายที่ดี (เดลต้าต่ำ Vout / เดลต้าวิน) หมายความว่าแรงดันเอาต์พุตต้านทานแรงกระเพื่อมเหล่านี้และสะอาดกว่า การควบคุมโหลดเกี่ยวข้องกับปริมาณที่สามารถจ่ายกระแสในขณะที่ยังคงรักษาแรงดัน หากคุณไม่ต้องดึงกระแสจากแหล่งจ่ายไฟคุณมีโอกาสที่จะได้รับแรงดันขาออกที่ถูกต้อง แต่เมื่อคุณวาดกระแสมากขึ้นวัสดุสิ้นเปลืองส่วนใหญ่จะสูญเสียแรงดันไฟฟ้า

ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้ามีเส้นหรือการควบคุมโหลดแย่มาก - พวกมันแค่ป้อนอุปกรณ์ไปข้างหน้าซึ่งไม่ชดเชยเอาต์พุตของพวกเขาเลย อุปทานที่มีการควบคุมใด ๆ จะดีกว่านั้น ดูที่แผ่นข้อมูลของหน่วยงานกำกับดูแลและดูว่ามีตัวเลขใดบ้างที่พวกเขามีให้สำหรับการควบคุมสายและโหลด ที่สำคัญก็คือแบนด์วิดธ์ ตัวควบคุมมีวงรอบการควบคุมเพียงเล็กน้อยที่สามารถอธิบายได้ว่าเป็นคลื่นที่เห็นเท่านั้น ระลอกใด ๆ ที่อยู่นอกแบนด์วิดท์จะมองไม่เห็นและไม่สามารถแก้ไขได้ หากคุณเห็นความถี่ของปัญหาโดยเฉพาะคุณอาจต้องเปลี่ยนผู้ควบคุม นอกจากนี้ยังมีบันทึกย่อแอปพลิเคชันจากผู้ผลิตบางรายที่มีข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการขยายแบนด์วิดท์ของหน่วยงานกำกับดูแลในบางครั้ง

โชคดี.

การดำเนินการจัดหาพลังงาน (แรงดันไฟฟ้า) ควบคุม:

ในการเริ่มต้นจากมุมมองที่ใหญ่และเรียบง่ายยิ่งขึ้นงานของตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าทั้งการสลับและแบบเชิงเส้นคือทำหน้าที่เป็นแหล่งแรงดันไฟฟ้าในอุดมคติ นั่นคือเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าคงที่แม้ในกรณีที่โหลดที่แตกต่างกันและ / หรืออุปทานของตัวเอง

โดยปกติจะประสบความสำเร็จโดยใช้การวนกลับความคิดเห็น ในการตั้งค่าแรงดันเอาต์พุตนั้นจะถูกตรวจจับและในกรณีที่มันลดลงต่ำกว่าค่าที่ตั้งไว้มีบางอย่างที่ทำเพื่อให้กระแสออกไปมากขึ้นซึ่งจะส่งผลให้แรงดันเอาต์พุตกลับไปที่ค่าที่ตั้งไว้ "อะไรบางอย่าง" ในตัวควบคุมเชิงเส้นนี้คือการทำให้องค์ประกอบผ่าน * 1) เพื่อดำเนินการกระแสมากขึ้นจากอินพุตไปยังเอาต์พุตโดยการปรับกระแสไฟฟ้าฐานหรือแรงดันเกต ในการควบคุมการเปลี่ยนมักจะ "อะไร" คือการปรับความถี่และ / หรือรอบการทำงานเพื่อให้บรรลุเป้าหมายเดียวกัน ดังนั้นงานหลักคือการลดความแปรปรวนของแรงดันเอาท์พุท

ตอนนี้ไม่มีอะไรในชีวิตที่สมบูรณ์แบบและการตระหนักถึงเป้าหมายเดียวกันมีข้อ จำกัด (รุนแรง) มีหลายปัจจัยที่ต้องคำนึงถึง (เส้น, การควบคุมโหลด, การควบคุมความเร็ว, ความมั่นคง, เสียงรบกวนเอาต์พุต, แรงดันอินพุต / เอาต์พุตแรงดันไฟฟ้า / ช่วงการทำงานและอื่น ๆ อีกมากมาย) แต่เพื่อประโยชน์ในการควบคุมเชิงเส้นแบบเรียบง่าย ที่ให้ผลผลิต ripple-less จากนั้นเปลี่ยนค่าใช้จ่ายของประสิทธิภาพ (นี่คือ beacouse switched regulator แนะนำ ripple ของตัวเอง แต่ในทางกลับกันมีประสิทธิภาพมากขึ้นและสามารถทำสิ่งต่าง ๆ ที่ตัวควบคุมเชิงเส้นไม่สามารถทำได้ - เช่นการเพิ่มแรงดันไฟฟ้า)

สำหรับกรณีจากคำถาม:

A) ในแอปพลิเคชั่นนี้เราต้องการแหล่งพลังงานที่ดีและมีการควบคุมที่ดีเช่นเดียวกับคลื่น 50Hz / 60Hz (100Hz / 120Hz) ที่เสียงจะได้ยิน (เรียกว่าฮัมสายไฟ) นอกจากนี้ยังมีเครื่องขยายเสียงบีคอนที่เชื่อมโยงการค้าการเปลี่ยนแปลงภูมิคุ้มกันอุปทานเพื่อความเรียบง่าย

B) LM317 จาก DS นั้นมี 80dB * 2) การปฏิเสธระลอกทั่วไปที่ 120Hz (สายไฟ x2) นั่นคือถ้าคุณมีระลอก 1V pk-pk ที่อินพุตระลอกคลื่นเอาต์พุตของคุณควรเป็น 0.1mV (ลดทอน 10k เท่า) อย่าพูดถึงฉันในเรื่องนั้น (เนื่องจากมีหลายปัจจัยที่ต้องดูแล) แต่ดูเหมือนว่านี่ควรจะเพียงพอแล้วสำหรับแอปพลิเคชันนี้

C) สวิตช์ควบคุม / แหล่งจ่ายไฟอาจจะดีพอถ้ามันปฏิเสธ 100Hz / 120Hz ได้เป็นอย่างดี (80dB ในกรณีของ LM317 จะดี) แม้ว่ามันจะสร้างระลอกคลื่นได้มากกว่า (การหาตัวที่มีตัวกระเพื่อมออกน้อยกว่า 5mV นั้นเป็นเรื่องยาก) ถ้ามันสูงกว่า 20kHz (และสำหรับแหล่งจ่ายไฟสวิตชิ่งส่วนใหญ่เป็นกรณี) คุณไม่ต้องกังวลกับระลอกคลื่นเหล่านั้น จะอยู่นอกช่วงความถี่ที่หูของมนุษย์ได้ยิน

BTW คุณสามารถดูตัวควบคุมเชิงเส้นว่าเป็น "ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่ซับซ้อน" ซึ่งอันที่จริงแล้วมันค่อนข้างคล้ายคลึงกันที่ดี หมายเหตุอย่างไรก็ตาม "ภาวะแทรกซ้อน" นี้ให้การปฏิเสธระลอกคลื่น 80dB ของคุณ :)

* 1) องค์ประกอบผ่าน - โดยปกติจะเป็นทรานซิสเตอร์, BJT หรือ MOSFET, เชื่อมต่อระหว่างอินพุตและเอาท์พุตเรกูเลเตอร์ ผลป้อนกลับจะปรับไปสู่สถานะ "เปิด" หรือ "ปิด" เพิ่มเติมองค์ประกอบนี้จะผ่านกระแสมากขึ้นหรือน้อยลงเพื่อรักษาแรงดันเอาท์พุท

* 2) คุณต้องออกแบบอย่างถูกต้องนั่นคือมีตัวแยกแคปเพียงพอให้แน่ใจว่ามันจะทำงานด้วยการปล่อยที่เหมาะสมเพื่อรักษาระเบียบ ฯลฯ เอกสารเป็นเพื่อนของคุณ

ตัวควบคุมเชิงเส้นคือตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่เช่นไบโพลาร์จังก์ชั่นทรานซิสเตอร์ (BJT) หรือทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม (FET) ในพื้นที่เชิงเส้น มันไม่มีประสิทธิภาพมากเมื่อเทียบกับแหล่งจ่ายไฟสลับโหมดเนื่องจากความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าอินพุตและเอาต์พุตจะกระจายไปเป็นความร้อน

LM317 มีสามขั้ว: อินพุตเอาต์พุตและปรับ เครื่องควบคุมจะพัฒนาแรงดันอ้างอิง 1.25V เล็กน้อยระหว่างเอาท์พุทและปรับขั้ว แรงดันคงที่นี้จะใช้กับตัวต้านทานทำให้กระแสคงที่ไหล กระแสคงที่นี้จะไหลผ่านตัวต้านทานตัวที่สองที่เชื่อมกับกราวด์ ด้วยการเปลี่ยนแปลงค่าของตัวต้านทานตัวที่สองจะทำให้แรงดันไฟฟ้าที่อยู่รอบตัวมันนั้นแตกต่างกันไป

แม้ว่า LM317 สามารถใช้โดยไม่มีตัวเก็บประจุการเพิ่มตัวเก็บประจุ 1 ยูเอฟในทั้งอินพุตและเอาต์พุตจะให้เอาต์พุตที่สะอาดกว่า

หน้านี้มีประโยชน์สำหรับการคำนวณค่าของตัวต้านทาน นี่คืออีกหนึ่ง

ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าจะเปรียบเทียบแรงดันเอาท์พุทกับแรงดันอ้างอิง (มักจะสร้างไว้ในตัวควบคุม) ดังนั้นหากไม่มีความไม่สมบูรณ์ใด ๆ แรงดันเอาท์พุทจะเป็นอิสระจากแรงดันอินพุตกระแสไฟขาออกอุณหภูมิ ฯลฯ

สวิตช์ควบคุมอาจไม่จำเป็นต้องเป็นความคิดที่ไม่ดีถ้าคุณสามารถตรวจสอบให้แน่ใจว่าเสียงสวิตชิ่งอยู่นอกย่านความถี่ของสัญญาณที่คุณสนใจเสมอ (ที่นี่ 20Hz ~ 20kHz) - แล้วมันก็ดีพอ ๆ ในทางปฏิบัติที่อาจไม่ง่ายต่อการตรวจสอบ (เสียงรบกวนจะถูกปรับโดยการตอบสนองแบบวนซ้ำเป็นต้น)