Stabilität von diskretem Spannungsregler bewerten

Irgendwie ist meine Antwort im Nirvana verschwunden, echt nervig. Die Icons hier blinken und flattern, so dass man sich auf nichts konzentrieren kann.

Ich probiere es noch mal:

- Betreibe die Referenz und den Opamp mit der eigenen geregelten Ausgangsspannung.
- Damit solltest du > 100 dB Rippleunterdrückung im Audiobereich locker erreichen.
- Die meisten Angstdioden sind unnötig
- Der 1k Widerstand vor der Basis ist unnötig, und verschlechtert die Regeleigenschaften
- Über dem oberen R vom Spannungsteiler gehört ein C (entweder klein oder relativ gross).
- Die Stabilität kannst du nicht ohne das ESR vom Ausgangselko betrachten.
- Eine einfachere, bessere und stabilere Schaltung erreichst du mit NPN Transistoren.

Gruss,
Udo

Hallo Udo,

du hast Deine Antwort unter das Bild von der Schaltung als Kommentar geschrieben, deshalb erscheint das hier nicht.

Ich hatte gerade als Kommentar unter dem Bild darauf geantwortet:

Danke Udo für deine Antwort!

Bilder kannst du hier nicht hochladen weil wir in der Galerie sind, wenn du direkt auf meinen Beitrag antwortest klappt es.

Die Idee die Referenz aus der gemeinsamen Stabilisierten Spannung zu versorgen ist super, das spart die beiden Konstantstromquellen.

Laut Spice ist die Schaltung mit 44uF stabil, der ESR sollte über 10mOhm sein, besser im Bereich 50mOhm, Im Layout bringen das bei mir die Leitungen mit. Ziel ist möglichst geringer Spannungsabfall wegen der sonst entstehenden Wärme im Gehäuse, die kann ich nicht abführen. Und das Kostet mich Aussteuerungsreserve der Schaltung die mit dem Netzteil versorgt werden soll. Deshalb kommt leider nur das LDO Design in Frage.

R4/5 sind "Angstwiderstände" und laut Spice nötig, fällt die Versorgungsspannung ungünstig ab wird die Basis des folgenden Transistors 9V negativer als der Emitter was ein NPN nicht mag. Man könnte die Widerstände weg lassen, dann arbeitet der OPV aber auf einen Kurzschluss durch die Diode.

Der Spannungsteiler ist mit 1nF gebrückt was die Phasenreseve deutlich erhöht. Mir Fällt auf, ist schlecht eingezeichnet im Schaltplan. Die Störungen im MHz Bereich soll das LC Filter am Eingang beheben, irgendwas um 10uH wird das sein. Die Spule hat eine hohe Resonanzfrequenz im xxMHz Bereich. Ich hoffe das das reicht als Filter?

Gruß, Jan

Das meint Spice in der oben zu sehenden Auslegung zur Phasenreserve, mit den 44uF bei 15mOhm ESR. (Ein höherer ESR ist wie geschrieben besser)
Ich meine das ist stabil. Zur Simulation wurde der Ausgang mit einer AC Stromsenke belastet.

Die Idee die Spannung für die Referenz aus der geregelten Spannung für den OPV zu nehmen ist super. Das erhöht die Ripple Rejection wirklich auf fast 100dB.

Gruß,
Jan

Ok, ganz durchschaue ich die Forumssoftware noch nicht.

Wenn Spice sagt, dass es stabil ist, dann bau die Schaltung doch einfach mal auf.

1nF kommt mir ziemlich viel vor. 1/(2*pi*1.5k*1n) = 106kHz, dass sollte eher das 10-30 fache sein, sonst
erreichst du damit nichts sinnvolles.
Da würde ich eher 10 uF (oder 1u und 15k) nehmen: damit sieht der Opamp den vollen Ripple am Eingang im Audiobereich, und nicht einen runtergeteilten Ripple.
Oder aber 100pF (testen), damit dort wo die Phase dreht etwas entgegengewirkt wird.

Die 100uF parallel zur Referenz LT16xx (nicht lesbar), kommen mir komisch vor, die sollten doch nach den R51 1k sein, damit die Referenz gefiltert wird?

Im Bild ein einfacher diskreter Regler (NPN), der > 120 dB im Audiobereich erreicht.

Du kannst die Schaltung auch deutlich vereinfachen wenn du einen TL431 verwendest, der gleichzeitig die Rolle vom Opamp übernimmt.

Ich glaube nicht dass die Spulen allzuviel nützen. Der Ripple koppelt kapaziv überall hin, da brauchst du Schirmung und mindestens 2 Stufen. Oft hast du da Common-Mode Noise, der wird so garnicht gefiltert.

Wenn du jedes Watt zählen musst, dann würde ich auf 0/5 Volt gehen.
Verwende nur Schaltregler und ignoriere die Rippleproblematik, hörbar ist der ja in der Regel nicht.

Sorry wegen dem kleinen Bild, ich kriege das nicht ordentlich hin.

[img]1168305[/img]

Ok noch ein Bildtest:

1nF kommt mir ziemlich viel vor. 1/(2*pi*1.5k*1n) = 106kHz, dass sollte eher das 10-30 fache sein, sonst erreichst du damit nichts sinnvolles. Da würde ich eher 10 uF (oder 1u und 15k) nehmen: damit sieht der Opamp den vollen Ripple am Eingang im Audiobereich, und nicht einen runtergeteilten Ripple. Oder aber 100pF (testen), damit dort wo die Phase dreht etwas entgegengewirkt wird.

Über 1uF bringt laut Simulation nichts mehr. Hatte da erstmal die Phasenkorrektur im Kopf, mehr als 1nF ist aber wie du vermutet hast deutlich besser.

Die 100uF parallel zur Referenz LT16xx (nicht lesbar), kommen mir komisch vor, die sollten doch nach den R51 1k sein, damit die Referenz gefiltert wird?

Der 1k Widerstand ist eine Schutzbeschaltung für den OPV Eingang. Die 100uF sollten sich nicht in den Eingang vom OPV entladen, sonst sind die internen Klemmdioden hin.

Im Bild ein einfacher diskreter Regler (NPN), der > 120 dB im Audiobereich erreicht.

Danke
Leider kein LDO, ich simuliere aber auch mal an der Schaltung. Sowas finde ich immer Interessant.

Ich glaube nicht dass die Spulen allzuviel nützen. Der Ripple koppelt kapaziv überall hin, da brauchst du Schirmung und mindestens 2 Stufen. Oft hast du da Common-Mode Noise, der wird so garnicht gefiltert.

Viel mehr wird nicht machbar sein, die LC Filter haben immer einen relativ gemeinen Peak oder hohen DC Widerstand. Ich hatte gehofft eine Spule mit hoher Resonanzfrequenz hilft da. Eventuell Ferrite für den Bereich xxMHz?

Common-Mode Noise, die Masse des Ausgangs vom SMPS wird mit 100nF gegen PE gelegt. Es ist ein medizinisches Netzteil mit kleinem Leckstrom, ich hoffe das gibt weniger Probleme.

Wenn du jedes Watt zählen musst, dann würde ich auf 0/5 Volt gehen. Verwende nur Schaltregler und ignoriere die Rippleproblematik, hörbar ist der ja in der Regel nicht.

Jedes Watt sicher nicht, das Gehäuse ist geschlossen, da entsteht sonst viel zu viel Wärme. Die Schaltung zieht im Leerlauf an jeder Rail 140mA, unter last bis zu 1A.
Die OPVs die daraus versorgt werden sind relativ schnell, ich habe Bedenken das es Mischprodukte in den Hörbereich schaffen. Aktuell ist der Ausgang ziemlich clean am Testnetzteil. Ripple auf der Versorgung bei der Messung <20uV, so soll das auch mit dem neuen SMPS aussehen:



Gruß,
Jan

Danke Leider kein LDO, ich simuliere aber auch mal an der Schaltung. Sowas finde ich immer Interessant.

Man kann halt nicht alles haben... Wenn du irgendwo eine etwas höhere Spannung hast, dann kannst du diese als Steuerspannung verwenden...

Viel mehr wird nicht machbar sein, die LC Filter haben immer einen relativ gemeinen Peak oder hohen DC Widerstand. Ich hatte gehofft eine Spule mit hoher Resonanzfrequenz hilft da. Eventuell Ferrite für den Bereich xxMHz?

Ferrite Beads, das sind im wesentlichen bedämpfte Spulen, die sind auf geringe Kapazität optimiert sind. Billiger sind die auch.

Common-Mode Noise, die Masse des Ausgangs vom SMPS wird mit 100nF gegen PE gelegt. Es ist ein medizinisches Netzteil mit kleinem Leckstrom, ich hoffe das gibt weniger Probleme.

Medizinisches Netzteile sind schlechter entstört, da die X/Y Kondensatoren fehlen oder kleiner sind. Und wenn du extern 100 nF gegen PE legst, dann macht das keinen Sinn?

Gutes Gelingen,
Udo

Man kann halt nicht alles haben... Wenn du irgendwo eine etwas höhere Spannung hast, dann kannst du diese als Steuerspannung verwenden...

Leider nein

Ferrite Beads, das sind im wesentlichen bedämpfte Spulen, die sind auf geringe Kapazität optimiert sind. Billiger sind die auch.

Ich habe direkt am Ausgang des SMPS Ferrite hinzugefügt.

Medizinisches Netzteile sind schlechter entstört, da die X/Y Kondensatoren fehlen oder kleiner sind. Und wenn du extern 100 nF gegen PE legst, dann macht das keinen Sinn?

Die Koppelkapazität von Primär auf Sekundär ist sehr gering, ich hatte das mal gemessen. (und wieder vergessen, ich meine 200pF)
Einen Filter wird das Netzteil sicher haben, (Traco TMM24) durch die geringe Koppelkapazität hoffe ich das Gleichtaktstörungen sehr gering ausfallen.
Die Idee ist das die Störungen gegen PE "abgeführt" werden, es gibt 2 Y Kondensatoren die auf der Primärseite nach PE gehen. So findet der Störstrom einen Weg zurück und landet nicht im Signal. Denke ich da zu einfach?

Gruß,
Jan