Batterijvoeding voor m'n Hi-Z in buffer, met mooie LT regulators
Ik heb voor mijn Hi-Z naar 50Ω buffer een accu voeding gemaakt.
Daarvoor heb ik moderne low-drop regelaars van Linear Technology gebruikt die zo goed bevallen dat ik die hier graag ook onder de aandacht wil brengen.
Eerder was ik van plan om deze Hi-Z in buffer te voeden uit de USB aansluiting van mijn spectrum analyser, en heb daarvoor een DC-DC converter ontworpen. Dat werkte behoorlijk goed. Maar met die SA kun je tot onder -120dBm kijken (met ingebouwde 20dB pre-amp) Op die ruisvloer waren toch nog (minieme) resten van de DC-DC converter te vinden....
Ook bleken er toch common-mode verschijnselen te zijn door de extra verbinding naar de USB bus....
Niet ernstig, maar toch......
Toen ik voor mijn voeding-meet topic weer eens de ruisvloer van een loodaccu meette (èèrg stil) begon het idee te borrelen om toch een accu voedinkje te maken voor de Hi-Z in buffer: Erg stil, en zwevend, dus géén common mode problemen.
Bovendien heb ik hier een stel 8,4V Li-Poly accuutjes liggen. Ik gebruik ze voor m’n werk, en dank af en toe een stel af als ze niet meer 100% capaciteit halen.
Dus... 1+1=2 
De LT regulators
Voor de stabilisatoren had ik mijn oog al eerder, zoekend voor de DC-DC converter, op de erg mooie en stille regelaars van Linear Technology laten vallen. Enig probleem: ze zijn er alleen maar in SMD. De meeste dan ook nog in erg kleine SMDtjes.... Bij de DC-DC converter heb ik dat probleem nog enigszins omzeild door relatief grote D-Pak typen te nemen. Maar dat zijn eigenlijk 1,5A regelaars..... En voor een accuvoeding is een (ingebouwde) stroombegrenzing (hier rond 100mA) wel fijn.
Deze 5V battery supply was een mooie aanleiding om de kleinere regelaars aan de tand te voelen. Niet alleen verwerken is lastiger (0,95mm en 0,65mm tussen de pinnen). Maar waar laat je de te dissiperen warmte van een chipje van nog geen 3x2mm??
Antwoord: in de print!
Dat lege print oppervlak wat je hier zit is het koellichaam! En dat blijkt prima te werken.
Het dikke soldeer is bedoeld als extra warmtegeleider en verspreider.
Natuurlijk zijn deze ICtjes ontworpen voor gebruik op multilayer printen, waar dan met via's de warmte naar een groundplane op de achterkant gebracht kan worden. Maar zo blijkt het ook te kunnen.
In mijn testopstelling, met 9V op de ingang en 5V uit bleven de minieme regelaartjes met nominale stromen van 20...40mA vrij koel. Pas bij een stroom van 90mA werden de regelaars zo warm dat ik moeite had met vasthouden (50...60°C?)
Ook prototypen bleek te lukken. Voor de regelaars (die echt op een stuk print moesten voor de koeling) kon ik onder de stereo microscoop toch vrij makkelijk de smalle isolatie tussen de pootjes met een mesje uit het koper snijden. De rest van de isolatie freesde ik met m'n kleinste tandarts boortje.
Voor de LTC2909 met 0,65mm tussen de pinnen zou dat lastiger worden, hier gebruikte ik een verloopprintje, waarna ik zelfs gewoon op een breadboard kon prototypen:
De gebruikte regelaars, LT 1761 en LT1964, zijn low noise, en ontworpen voor batterij voeding.
Dat betekent, naast low power en low drop, in dit geval ook dat veel extra beveiligingen standaard zijn ingebouwd: naast de gebruikelijke current limit en temperatuur, ook reverse input voltage, hogere (of negatieve) spanning op uitgang, reverse spanning op uitgang. Als z'n uitgang door een andere voeding negatief gedrukt wordt, dan start hij toch gewoon op!
De gebruikelijke beveiligingsdioden etc. kunnen dus achterwege blijven
En dat maakt het schema simpel:
(klik plaatje voor een PDF)
Enig extraatje zijn C3 en C4, bypass voor de referentie, waardoor de ruis op de uitgangen nog wat lager wordt.
Een extra feature van deze regelaars is dat ze een shutdown ingang hebben: maak je deze ingang 0V, dan schakelt de regelaar uit. Maar staat op die ingang een positieve OF negatieve spanning, dan gaat de regelaar aan. Dat laatste maakt het mogelijk om beide regelaars (plus en min) met 1 signaal aan te sturen!
Daarvoor heb ik een schakelingetje gemaakt met de LTC2909 voltage monitor van LT:
(klik plaatje voor een PDF)
De LTC2909 voegt de volgende eigenschappen aan de voeding toe:
- Beide voedingen komen niet op zolang 1 batterij verkeerd om zit of ontbreekt.
- Zodra de spanning van één batterij te laag wordt schakelen ook beide voedingen af.
- En natuurlijk worden de accuutjes beschermd tegen te ver leeg trekken
De LT2909 heeft extra functionaliteit boven een standaard comparator oplossing. Zoals glitch filtering en een timeout om foutieve triggering te voorkomen. Ook de ingebouwde 1V referentie is handig. Hierdoor kan eenvoudig een negatieve spanning gemonitord worden.
De hele schakeling is low power, en gebruikt zelf tussen de 0,15mA (shutdown) en 0,9mA (volle 9V batterij).
Enig nadeel van die LTC2909 is een behuizing met 0,65mm tussen de pinnen, zucht.....
Het vinden van die LTC2909 koste wel wat moeite..... LT maakt een uitgebreide familie van voltage monitors. En helpt natuurlijk met een selectie tabel daarvoor.
Maar die is niet altijd even duidelijk... Zo staat de LTC2909 vermeld als voor 2,5V, 3,3V of 5V voeding. Maar omdat hij een ingebouwde shuntregelaar bezit is hij ook voor hogere (en variërende) spanningen uitstekend bruikbaar.
Datasheets doorspitten dus....
Deze regelaars en voltage monitor zijn zo goed bevallen dat ik ze zeker vaker zal gaan toepassen!
Datasheet LT1761, 100mA, Low Noise, LDO Micropower Regulator
Datasheet LT1964, 200mA, Low Noise, Low Dropout Negative Micropower Regulator
Datasheet LTC2909, Precision Triple-Dual Input UV, OV and Negative Voltage Monitor
Ik heb de voeding gebouwd in een bestaande behuizing van een overtollige Audio Ltd. zender, die hiervoor geknipt was.
Wel werd ik beperkt door de bestaande indeling, maar ook hier van de nood een deugd gemaakt, en regelaars en monitor apart opgebouwd
Natuurlijk heb ik aan dit voedinkje ook gemeten, daarover later....
Groet, Gertjan.
