Zoals beloofd nog wat
uitleg over de voeding
Omdat er nog wat onduidelijkheden waren over de voeding, en het ferriet daar in, hier nog wat uitleg.
Om te beginnen nog een keer het schema:
Ik laat hier zien dat ook met de aloude LM317 door zorgvuldig optimaliseren een uiterst stille voeding gemaakt kan worden, met brom & ruis rond/onder de 30uV.
Eerste punt van aandacht is dat een voeding ook zelf storing kan opwekken.
De diodes van de brugcel gaan alleen open op de toppen van de (net)sinus, er lopen dan dus hoge piekstromen om de buffer elco C29 bij te laden. Deze hoge piekstroom wordt door de diodes abrupt aan en uit geschakeld, wat in de trafo door zijn zelfinductie hoge spanningspieken opwekt. Die zelfde zelfinductie vormt ook met de capaciteit van de diodes een resonantie circuit.
Om deze problemen te voorkomen is als eerste de buffer elco zo klein mogelijk genomen, om die piekstromen te beperken. Vervolgens zorgen R40 en R41 er verder voor om die piekstromen te verkleinen (en de diodes langer open te houden).
Ik heb gekozen voor Scottky diodes omdat die schoon schakelen (in tegenstelling tot b.v. 1N400x, welke flinke ringing geven) De lagere spanningsval van Scottky helpt bovendien om de spanningsval over R40 en R41 te compenseren.
Verder helpen R40 en R41 om de Q uit de resonante kring van trafo inductie en diode capaciteit te halen.
Ook het Zobel netwerkje vanR39 en C28 dient ter onderdrukking van deze resonantie.
Tot slot zorgen R40 en R41 voor wat impedantie waar C29 een eerste filter mee kan vormen (f -3dB=117Hz)
Dan de LM317 zelf. Door toevoeging van C33 winnen we 10dB aan brom onderdrukking, maar alleen als we de omringende componenten zorgvuldig bedraden. Ik heb geprobeerd dit in het schema aan te geven.
Overigens hier dus niet de bekende beveiligingsdiodes rond de LM317. Bij nogmaals zorgvuldig lezen van de datasheet bleek dat in deze toepassing de LM317 uitstekend zonder kan. Het is voor het eerst sinds jaren dat ik ze weg laat....
Die LM 317 geeft hier dus een prima brom onderdrukking, hier tot -90dB, maar dat alleen maar bij relatief lage frequenties. Kijk maar naar dit plaatje uit de datasheet:
Je ziet dat de Ripple Rejection boven de 10kHz hard terugloopt. Dat komt natuurlijk omdat die onderdrukking afhankelijk is van flinke tegenkoppeling, en bij hogere frequenties loopt de gain terug....
Dit is ook de oorzaak van het bekende fenomeen dat stoor (naald)pulsen dwars door zo’n regulator heen gaan. (dus ook die stoorpulsen uit de trafo waar ik het hier boven over had)
Mijn oplossing hiervoor is om vòòr de LM317 passief te filteren wat hij zelf niet kan onderdrukken.
Het eerste filter wordt gevormd door het 6x ferriet, L6 en L7, met C30. Dit filter heeft een -3dB punt bij ongeveer 5kHz, en werkt tot een paar MHz.
Het volgende filter wordt gevormd door L8 en L9 samen met C31. Hier is het -3dB punt 1MHz.
C32 zorgt dat dit filter ook voor hoge frequenties effectief blijft (boven 10MHz) waar C31 inmiddels inductief is geworden.
Een extra reden voor dit passief filteren is dat ik geen plek in mijn kastje had voor een netfilter, nu worden stoorsignalen uit het lichtnet toch nog onderdrukt. (de ringkerntrafo is zeer breedbandig, ik schat zo’n 300kHz, en koppelt daarboven capacitief)
Het resultaat van dit geheel (samen met een zorgvuldige print layout) is een voeding die zeer stil is.
Ik heb de voeding gemeten op de definitieve print, met de trafo er vlak naast, in de definitieve opstelling in mijn kastje.
Zie onderstaand het meetresultaat:
Je ziet hier de uitgangsrimpel gemeten met mijn Clio analyser.
De verticale as is in dBV. Voor wie daar minder in thuis is heb ik er de bijbehorende mV en uV waarden bij gezet.
De groene curve is het spectrum van de uitgang van de voeding. De blauwe curve is een meting met de voeding uit, m.a.w. het is de ruis/stoor vloer van de analyser/meet opstelling.
Je ziet dat de hoogste harmonische, 100Hz, blijft steken op ong. 35uV, en de meeste harmonischen onder de 10uV blijven. Ook zijn er opvallend weinig hogere harmonischen aanwezig..
Een uitstekend resultaat voor een relatief eenvoudige voeding!
Het lichte bultje in de ruisvloer rond de 25kHz is de resonatie van de daar inductief geworden uitgangsimpedantie van de LM317 met de uitgangs C, C34. Vandaar een tantaal op die plek, de 1Ω ESR van een tantaal is daar essentieel. Met een ceramische C34 zou je daar een enorme piek hebben!
groet, Gertjan.
