Esquema de suministro de laboratorio: riel negativo y par de transistores darlington

Mientras exploraba el mercado de suministros de energía de laboratorio y observaba los rangos de precios, decidí que sería mejor construir el mío propio, ya que de todos modos tengo la mayoría de las piezas necesarias.

He buscado esquemas y me topé con el que se incluye a continuación. Se explica por sí mismo en muchos sentidos, pero hay dos preguntas que me siguen molestando.

La parte inferior del esquema con el regulador LM377L maneja el riel de alimentación negativo para el TL082. Entiendo completamente por qué es necesario cuando se usa el amplificador operacional TL082, ya que no es un amplificador operacional de riel a riel.

  • La primera pregunta es: ¿Por qué no usar un amplificador operacional de riel a riel LM324, por ejemplo? ¿Habrá algún inconveniente?

  • La segunda pregunta es: ¿Por qué se necesita el transistor BD139 en la parte derecha del esquema? Si está ahí para aumentar la ganancia actual, ¿no hay transistores de alta potencia con mayor hFE que se puedan usar en lugar del 2N3055 sugerido?

el esquema

Sí, está ahí para ganar corriente ya que está conectado como parte del Darlington, incluido ese BJT en el disipador de calor. Hay algunos BJT de alta potencia con beta alta (me vienen a la mente el NPN D44H11 y el PNP D45H11). Pero incluso entonces, probablemente no sea suficiente. No he revisado el resto, pero supongo que este suministro de laboratorio quiere poder bajar a un VERDADERO 0 V en la salida. Ni siquiera un riel a riel hará eso. Simplemente necesita el espacio libre adicional.

Respuestas (1)

Una especificación común a todas las fuentes de alimentación es la regulación de carga (normalmente 1~2 %). Esto significa que a (máx. V/máx. I)=R carga, la V cae un 1~2 %. De la Ley de Ohms, esto significa que la impedancia de salida del regulador es igual a la Regulación de carga (%)*R (nominal)

¿Cómo calcula su regulación de carga?

  • Suponiendo que haya suficiente potencia de entrada y voltaje, examine el esquema TL082 y vea R out=100+200=300 Ohms.
  • Sabemos que los seguidores del emisor reducen la impedancia de la fuente por hFE.
  • Sabemos que la retroalimentación negativa de circuito cerrado también reduce Zout por la ganancia de retroalimentación H(s), pero si está saturada, no hay ganancia y solo Rout de 300 ohmios.

  • También esperamos que HFE caiga rápidamente cerca de las corrientes nominales, pero podemos examinar las especificaciones para obtener una estimación.

    • Veamos en el peor de los casos la salida alta de la unidad de amplificador operacional saturada, luego, para un suministro de 30 V/3 A, la carga nominal es de 10 ohmios.
    • Esperamos que Zout sea <=1% o 0,1 ohmios, por lo que necesita una ganancia de corriente total de 300/0,1=3000=hFE para una regulación de carga del 1% con carga máxima.
    • El 2N3055 tiene un hFE de 37 a 3A @ 2V (interpolando la figura 5 de ON Semi), por lo que solo necesita 3000/37 = 81 = hFE para BD139.

hFE=3000. ¡Por eso necesitas un Darlington!

PD

  • Entonces ustedes probablemente quieran saber cómo puedo interpolar hFE=38 @ 3A, 2Vce tan fácilmente de la figura 5. pero esa es una pregunta diferente.
    • Por supuesto que habrá una tolerancia en esto.ingrese la descripción de la imagen aquí

ingrese la descripción de la imagen aquí

Conclusión

Este diseño tiene una regulación de carga "nominal" <1% a plena carga con salida de amplificador operacional saturada. (Peor de los casos)

información adicional

La suposición inicial fue que puede hacer que las PSU de bricolaje sean más baratas que comprarlas, ya que tiene todas las piezas. Considere que los cargadores de computadoras portátiles cuestan $ 0.25 ~ $ 0.50 / W y su suministro tiene una clasificación de 90 W y que tiene una eficiencia < 50% a 15 V 3 A o descargando > 50 W en el 2N3055. Considere también que es posible modificar fácilmente los cargadores universales para portátiles de 19 V y 85 W para que suban a 30 V variando el voltaje de retroalimentación y verificando los voltajes nominales de Cap. He hecho esto antes, para hacer un atenuador LED de 80W.

Puede hacerlo con poco ruido usando un SMPS variable con un buen filtro Pi (CLC) después.ingrese la descripción de la imagen aquí

¡Muchas gracias por su respuesta! Sólo un par de otras preguntas. 1) ¿Cómo obtuviste Rout = 100+200=300Ohms? 2) ¿Estoy entendiendo bien que aumentar la potencia máxima de salida será problemático ya que tendré que aumentar aún más la vida útil general?
Por cierto, usar un cargador de computadora portátil no es una opción para mí. Necesito una salida de potencia de bajo ruido bien estabilizada. La situación de alto poder es solo "en caso de". Dado que se trata de un suministro de laboratorio y no de un suministro de energía en un producto de consumo, el desperdicio de energía no me importa tanto.
300 ohmios provienen de saber dónde buscar en las hojas de datos y décadas de experiencia. (Lo publicaré) Sí, aumentar la salida de corriente puede requerir más ganancia de corriente solo SI desea una baja ondulación de la regulación de carga. En max V e I, para una regulación de carga de V más baja mejora con la retroalimentación negativa,
¿Qué pasa si solo uso un amplificador operacional con una resistencia de salida más baja? Como el NE5532, por ejemplo. ti.com/lit/ds/symlink/sa5532.pdf Parece tener alrededor de 15 ohmios de resistencia de salida.
Eso funcionará mejor a <30 V, ya que Vdropout es de 2 ~ 3 V de Vcc y luego se corta a> 45 mA. est. pero tal vez no a 30 V, ... depende de la caída de V. Tiene entrada de 33V. entonces 3V caen a 30V de salida. Luego caída de 1.5V de Darlington. canción. Una mejor opción sería un FET de medio puente clasificado para 50 W, luego obtienes 0 ~ 33 V
el medio puente necesita una polarización más complicada para usar en modo lineal.
Muchas gracias. Por cierto, el voltaje de caída parece estar bien ya que el transistor de potencia no se alimenta desde los 33V después del LM317.
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