Kleine opamp voeding met LM317/LM337

miedema

Golden Member

Ha Blackdog,

Op 11 januari 2021 22:16:11 schreef blackdog:
......De komende dagen komt de rest van het schema er bij, zoals de "Mute" schakelaar *grin* 5mA stroombon aan de uitgangen

Die stroombron aan de uitgang was ook 1 van mijn eerste gedachten toen ik je eerste opzet zag.

Maar in feite had je die functie al ingevuld door je weerstanden voor de instelling van de uitgangsspanning laagohmig te kiezen. En met die schakelaar heeft dat het voordeel dat er ook meer stroom loopt door de schakelaar contacten. Dat maakt het schakelen weer wat betrouwbaarder.

Dus vanwaar toch nog dat stroombronnetje?

.

Met die blauwe Bourns potmeters heb ik ook matige ervaringen met gelijkloop.
Maar hoe erg is dat hier? Toch niet erg als de ene kant op 20mA begrensd, en de andere kant op 22mA?

Belangrijker is dat als de ene kant door de stroombegrenzing omlaag wordt getrokken, de andere kant netjes mee zakt. Dat is minder simpel....

groet, Gertjan.

Zoals belooft het schema van mijn eerder gelinkte project. Het is een heel stuk simpeler dan de voeding die hier wordt ontworpen.

blackdog

Golden Member

Hi,

Gertjan
De waarde van de weerstanden van de spannings regelaar zijn zo gekozen dat er ongeveer 5mA loopt door deze weerstaden.
Dat is bijna altijd voldoende voor een stabiele werking en de Ri van de schakelaar is daarmee ook beter beheersbaar.

Dit ook weer samen met de condensatoren rond de regelaar, ik heb voor de uitgang nu 10µF geplaatst en dat komt ongeveer overeen met de 50µF per Ampere die ik aan hou voor een goed regelende lineaire voeding.
Om het nog wat beter te maken zonder deze condensator groter te maken is een stroombron aan de uitgang te plaatsen.
Gisteren ben ik aan het testen geweest met de LM334 en de TL317, het is uiteindelijk de TL317 geworden welke in een TO92 behuizing zit.

De LM334 is zonder extra maatregelen niet echt temperatuur stabiel, hij wordt namelijk ook al temperatuur sensor gebruikt.
Voordeel, vanaf 1,3V werkt deze regelaar goed bij deze stroom, maar bij een hogere uitgangs spanning zorgt de dissipatie in dit IC dat de ingestelde stroom te veel verloopt.

De TL317 ingesteld als stroombron is erg stabiel, de stroom die ik voor het testen gebruik is 5,2Ma om totaal op 10mA te komen die uit de regelaar getrokken wordt.
Nadeel van de TL317 is dat de 2,5V stand de 5,2mA nog niet gehaald wordt, maar bij de 3,3V stand is alles op orde, ik vind dit niet zo'n probleem.

Ik heb er voor gekozen om er voor te zorgen dat de uitgang niet door vele oorzaken negatief getrokken kan worden.
Dus de stroombronnen mogen niet uit een hulpspanning worden gevoed.

Door het aanvullen van de 4,8mA van de regelaar zelf aangevult met de 5,2mA van de stroombron geeft dan een constante afgenomen stroom.
Als ik metertjes plaaats voor de stroom dan is de 10mA een mooie waarde die wat makkelijker weg te regelen is.

Wat betreft het regelgedrag, dat wil ik dus juis niet, gewoon twee aparte voedingen, gaat een deel in de stroombegrensing dan moet de andere zijde gewoon door blijven werken.
Daarom wil ik nu twee potmeters/schakelaars voor de stroom hebben, zodat ik het apart kan instellen.
De voeding krijgt voor bijde uitgangen een eigen signalering voor de stroombegrensing.

hardbass
Dat is een erg onduidelijk schema...

Ook in dit schema is de capaciteit na de stroom regelaar onvoldoende voor altijd stabiel gedrag.
Condensator aan de uitgang van de rechter LM317 is 100nF, Que!
En de meest domme actie is de 1Ω in serie met de uitgang hoe haal je dat in je hoofd als ontwerper!
Nog als toegift, de 300Ω is echt te hoog tussen de ADJ en de uitgang van de regelaars, zit veel te dicht tegen de minimale waarde aan die nodig is.

En dan heb ik nog niet naar de rest gekeken. ;)

RWK
Zonder toelichting zeg jouw opmerking niet zo veel, wat bedoel je?

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

oei oei, er moet nog wel wat gebeuren dus. 8)7 Mijn kennis van analoge elektronica is zeer basic. Daarom dat ik graag dit soort projecten doe om dit te verbeteren. Ik zal er later nog eens naar kijken met o.a. de informatie uit dit topic om het te verbeteren.

Die 1 ohm is bedoeld om de stroom te meten, deze kan ik beter in de regellus zetten. Uit de datasheet had ik begrepen dat deze regelaars niet veel capaciteit nodig hebben. "CO improves transient response, but is not needed for stability."

Hoe dan ook nu weer aan het werk. :)

Op 12 januari 2021 09:51:36 schreef rwk:
Verkeerde plaatje?

Niet echt een verkeerd plaatje. Op de tweede bladzijde zie je de vier analoge spanningsregelaars zitten.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl
blackdog

Golden Member

Hi,

Vandaag en gisteren nog wat zaken uitgezocht en getest.
Dat heeft vooral te maken met de grenzen van de schakelig zoals de laagste netspanning netspanning bij gebruik van een 24V trafo.
En dan bij minimale belasting en maximale belasting.

Ik begin weer helemaal rechts daar is een TL317 bijgekomen al stroombron van 5,2mA dat maakt dan precies 10mA dat de regelaar en de stroombron samen trekken.
De extra stroom zorgt er voor dat het dynamisch gedrag beter wordt, natuurlijk kan ik ook de uitgangs condensator groter in waarde maken, maar dat is nu net niet de bedoeling.
De dynamische testen die ik nog moet doen gaan bepalen hoe groot de uitgangs condensator uiteindelijk word.
Waarbij ik natuurlijk rekening houd dat de te testen schakeling zelf vaak ook ontkoppel condensatoren heeft.

De TL317 welke een TO92 versie vande LM317 is, is echt een hele goede stroomregelaar,
de stroom door de regelaar hier 5,2ma veranderde niet tussen 3,3V en 20V voor deze kleine stroom, misschien wel als het 50mA zou zijn, maar dat heb ik niet gestest.

Boven de rechter LM317a staat nu een LM336 2,5V zener en deze heeft nu een 1N5817 diode in serie staan.
Dat geeft de LM317A iets meer ruimte want de zener met zijn 2,5V zit net boven de drempel en dat is geen manier om het zo te ontwerpen.
De extra 1N5817 geeft door de stroombronD3 van ongeveer 1,6mA ongeveer 200mV extra ruimte voor de preregelaar en de LM317A.

De 1N5817 zorgt er ook voor dat als de Enable schakelaar wordt gebruikt dat door de lading in de uitgangs condensator en de condensator die vrij zeker bij de te testen schakeling anawezig is,
niet voor een deel ontladen wordt door de LM336 zener, de 1N5817 zorgt er voor dat die reverse current niet kan optreden en de zener daardoor ook heel laat.

Klik voor een grote versie!
https://www.bramcam.nl/NA/LM317-LM337-PSU/LM317-LM337-PSU-15-Klein.png

.
De voorregelaar heb ik ook aangepast, dat is ondermeer het gevolg van de uitgebreide testen die heb gedaan zodat ik vele testcondities had.
De bedrading was voor de meeste delen van de schakeling niet te lang, maar in een enkele conditie was er toch een kleine generatie aanwezig.
Dus uiteindelijk de Sziklay Darlington HF dood gemaakt, ik kan natuurlijk tragere transitoren gebruiken, maar deze transistoren heb ik voldoende op voorraad en daarom gebruik ik ze.
En voor jullie dat je kan zien hoe je deze schakeling HF dood maakt.

Dan is het punt waar de stroombron D3 wat een LM334 is is nu gevoed uit de buffer elco maar wel via een extra filter gemaakt met R4 van 4K74 en de condensator C3 van 100µF.
Dit zorgt er voor dat het voedingspunt wat schoner wordt, nu komt er geen enkele storing richting de stroombron kan gaan.
De hele lage Ri die ik had, door alleen de zener LM336 te gebruiken van zeg 0,1Ω is nu flink hoger geworden door de serie schakeling van de 1N5817 diode, de Ri van het geheel is nu zeker 20x hoger.
Nu weet ik zeker dat het schoon is.
Er staat nu en schakelaar getekend voor enable, dat kan nog een relais contact worden.

En dan komen we aan bij de stroom regelaar, rond de 1K potmeter zijn nu een serie weerstand van 194Ω opgenomen die de max 210mA insteld (200mA load en 10mA voor de regelaar)
en aan de onderzijde van de 1K potmeter is een 200Ω trimpot opgenomen voor de minimale stroom (10mA load en 10mA voor de regelaar)

Hier is alleen de positieve regelaar getekend voor de negatieve regelaar wordt het geheel gespiegeld en de diodes, zeners stroomregelaars omgedraaid.
Verder stond ik op het punt een rinkern trafo te bestellen, maar ik bleek nog een mooi 24V model te hebben liggen in de trafo bak, me happy ;)

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

RWK Zonder toelichting zeg jouw opmerking niet zo veel, wat bedoel je?

Sorry, ik had niet naar beneden gescrold en zag helemaal geen voeding 8)7
bedankt ohm pi

Bram,
Waarom niet gewoon de schakeling met de LM317 2x bouwen?
Of heb je al een trafo met midden aftakking.
Met een 337 ipv de 317 heb je waarschijnlijk weer stabiliteit problemen om op te lossen.

blackdog

Golden Member

Hi 575, :-)

Met de trafo die ik van de week uit de bak heb getrokken is die mogelijkheid aanwezig door zijn aparte 24V wikkelingen.
Ik heb daar wel aan gedacht, maar verwacht niet ech problemen met de LM337, al hoewel ik je wel moet bekennen dat ik daar nooit veel metingen aan heb gedaan.
Een voordeel van de manier die je aangeeft is dat ik bij 2x een LM317 ik de "A" versie van de regelaar kan gebruiken, ik heb geen "A" versie van de LM337 kunnen vinden.
Ik had 10 stuks van de TI LM317A besteld, deze hadden allemaal een hele nauwkeurige 1,25V referentie spanning en de "A" verzie heeft ook een hogere PSRR, dat iets minder belangrijk is door mijn voor regelaar.

Er is zelfs nog een extra aparte wikkeling op de dump ringkern trafo aanwezig, waar ik dan b.v. een meter uit zou kunnen gaan voeden.

Goed dat je het nog even aanstipt, ik denk er nog meer over na.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
pax

Golden Member

Hoi Bram,
geweldig topic. lees met veel plezier mee en leer steeds weer bij!

Nog een vraagje over de voorregelaar. Als de current limiter in begrenzing gaat wordt de be overgang van de PNP in de voorregelaar dan niet ge-reverse biased?

Met vriendelijke groet,

cor

blackdog

Golden Member

Hi pax,

Dank je voor het melden dat je mee leest en dat je er ook nog wat van leert. :)

Goede vraag over het gedrag van de schakeling in een bepaalde toestand!
Ik moet je eerlijk bekennen dat ik dit soort metingen nog niet heb gedaan en ik ook niet verwacht dat daar een probleem in zal zitten.
De BE overgang van de 2SA1943 heeft een 180Ω weerstand, dus er moet aardig wat stroom daar lopen voor het schadelijk is voor de 2SA1943 als we even 5V aanhouden voor dat het naar wordt voor deze transistor.

Als de stroomregelaar in werking treed loopt er in princiepe alstijde dezestromen minimaal aan de uitgang van de stroom regelaar:
De 2,6mA door de zener over de stroom instelpotmeter, de 4,8mA van de tweede LM317A welke de spannings regelaar is en de stroombron over de uitgang die 5,2mA trekt.
Deze stromen zorgen er voor dat de elco's in de schakeling vrij vlug worden leeggetrokken, zelfs op het kleinste stroomberijk.

Maar ik zal in ieder geval nog wat dynamische testen doen, voor het geval dat ik iets over het hoofd zie. :+

Verder heb ik nog nagedacht over 575 zijn opmerking om 2x een positieve regelaar te bouwen en deze dan in serie te zetten, dat ga ik ook zo uitvoeren.
Dat maakt het makkelijker om twee stroom meet IC's ( INA260 ) op te nemen, daar deze er eigenlijk niet zijn voor negatieve voedingspanningen.

Ik laat weten als ik de metingen gedaan heb.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Mijn Bourns pro-potmeter is binnen. Deze heb ik besteld voor een reparatie, niet voor dit project.

Blackdog gebruikt een weerstandsdeler/schakelaar. Benieuwd naar een alternatief? Hier mijn meting van mijn cermet 1k ohm lin stereo potmeter:

Ik heb deze gemeten als verzwakker bij 0.2, 0.4, 0.5, 0.6 en 0.8. De tweede kolom is de weerstandswaarde van de voorste potmeterhelft, de derde van de achterste. Daarna volgt de verzwakking van de voorste, en de achterste. Als laatste de afwijking van de verzwakking van de achterste tov de voorste.

De spec van de potmeter is 10% weestandswaarde met 5% tracking op halve stand.
De tracking van de verzwakker is binnen spec over het grootste deel van de range tot 1/5. De weerstanden van de twee potmeterhelften verschillen nogal +7%/-4%.

In een dubbele voeding geeft een potmeter als deze 5% gelijke waarden over 80% van de range, mits gebruik als spanningsdeler.

Op 18 januari 2021 22:39:37 schreef markce:
In een dubbele voeding geeft een potmeter als deze 5% gelijke waarden over 80% van de range, mits gebruik als spanningsdeler.

Als je het goed doet, dan kan je deze fout voor een belangrijk deel nog reduceren.
Iedere voeding geef je nog twee trimpotentiometers mee.
Eentje om de offset af te regelen naar 0V (potentiometer van de voeding is afgesteld op 0) en eentje om de versterking van de terugkoppeling af te regelen (potentiometer van de voeding staat afgesteld op maximaal).
Je ziet dat de afwijking van de ene potentiometer overal ongeveer 0% is en van de andere potentiometer neemt de afwijking bijna lineair toe van 0% tot -6,5%
Over stabiliteit en reproduceerbaarheid zeg ik niks.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl
blackdog

Golden Member

Hi markce, :-)

Potmeters
Leuk dat je de potmeter even laat zien en ook wat meetgegevens er van in een lijstje hebt gezet.
Jouw metingen komen vrij goed overeen met mijn ervaring van deze serie potmeters van Bourns, welke niet zo goed zijn.
Bij een bedrijf waar ik werkte selecteerde ik de goede uit, voor eigen gebruik welke ik dan kocht.
De versie die je hier laat zien met aansluitlipjes heb ik nooit in mijn handen gehad alleen die met draden er aan.
Wat deze potmeters bijna nooit hadden was kraken, tenminste in de toepassingen die wij toen hadden.

Wat betreft het "tunen" van de twee helften van de potmeter bij gebruik in een LM317 voeding, kan je de ohm pi zijn manier aanhouden.
Maar ik begreep dat jouw potmeter niet voor zo'n voeding is, maar misschien handig voor anderen.

Mijn doel was de spanningvariatie per voedingsdeel binnen ±1% te houden, en dat kan alleen met zo'n potmeter als je geluk hebt! en dat komt weinig voor kan ik je vertellen.

Het is mij al jaren duidelijk, dat veel potmeter fabrikanten er met de pet naar gooien wat betrteft de gelijkloop van multisectie potmeters.
Zo'n 30 jaren geleden heb ik daar al eens flink naar gezocht en als er al iets gemaakt werd dat enigsins goed was, dan was het bijna niet leverbaar en/of erg duur.
Voor audio stereo gebruik kan je als je een echte ALPS koopt vrij goed zitten, wil je het echt heel netjes, koop er dan een paar en selecteer de beste.
Verder natuurlijk voor een volume regelaar is het noodzaak dat je de gain van je voorversterker niet te groot te maakt,
anders zit je altijd in het onderste stukje te regelen (met de grootste fouten!) en van 12 uur tot maximaal is dan ongebruikt.

Nog een leuke wat potmeters betreft, ik heb hier een Lin. stereo 2K5 potmeter, heel netjes gemaakt van het merk ALPHA.
De eerste en de laatste 8-graden draaing veranderd de waarde bijna niet en de mechanische draaihoek is maar 270-graden, dus je hebt grofweg maar 250-graden plezier van die potmeter...
Een van de twee die ik heb is binnen 3% gelijk over het grootste deel van het bereik, maar bij de tweede potmeter zijn de fouten duidelijk groter.

Dat is de rede waarom ik een schakelaar gebruik voor de uitgangs spanning en voor de stroom misschien twee potmeters, ik zwabber daar nog een beetje in wat ik wil.

Meten van stroom en eventueel de spanning op de uitgang
Verder heb ik weing gepost over dit project, maar wel het een en ander uitgezocht betreffende het meten van de stroom.
Ik kan met wat extra electronica ook de lage stroom bereiken redelijk nauwkerig de geleverde stroom meten, dit door de waarde die door de stroombron en de stroom door de instelweerstanden van de LM317A er dan van af te trekken.
Dat is echter een beetje lastig om dit stabiel te houden zonder extra voedingen en kunst en vliegwerk.
Dus ik dacht nu aan een Arduino met met een INA260 of een aangepaste INA219 sensor, de INA260 heeft een bit grote van 1,25mA en ik denk dat ik dit voldoende vind voor deze voeding.
Wil ik het beter/nauwkeriger weten dan, dan gebruik ik wel een extra DVM hiervoor.
Ook mijn andere voedingen kan ik de stroom niet zo nauwkeurig meten, de voedingen met de hoogste stroom resolutie zijn 1mA en die heb ik nog nooit gebruikt om van b.v. een LT1012 te testen welke ruststroom er loopt... (ongeveer 370uA)

De Ri van de INA260 stroomsensor is 2mΩ en dat is ook de waarde van de LM317A regelaar zelf als ik de bedrading goed opbouw.
Dus als ik hem aan de uitgang opneen na de stroombron, dan hoef ik maar weinig in de software weg te regelen aan offset, of de LM317A drif en/of de uitgangs stroombron maakt dan niet uit.
De iets hogere Ri van de voeding maakt voor dit project dan wat mij betreft dan niet zo veel uit.
Van de tweede voeding (voor het negatieve deel), doe ik dan het zelfde en gebruik daarvoor een i2c isolator zodat ik de zelfde i2c bus van de Arduino kan gebruiken.
Zover ik het nu in mijn hoofd heb, gaat de Arduino alleen stroom en spanning meten.

Vraagje over het display
Ik kan redelijk netjes werken wat kastjes betreft, maar als ik b.v. een display voor de Arduino wil gaan gebruiken moet ik een vrij groot gat in het front maken.
Ik denk dat ik een kleuren LCD schermpje ga gebruiken en het meest nette is een raampje/kader voor zo'n display.
Ik heb verschillende grotes van deze displays op voorraad maar ben op een uitzondering na geen raampjes bij leveranciers tegen gekomen.

Dus weten jullie of dit eigenlijk te koop is of weten jullie een andere oplossing?

Ik hoor graag van jullie,

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Hi blackdog,

Iets wat mij altijd is bijgebleven voor lcd displays is de 'methode prosje'. (linkje naar de hele webpagina) Ik vond zijn behuizingen toch altijd heel netjes.

@mods: ik probeerde eerst de link achter de tekening te verstoppen, maar dan krijg ik de tekst '[attachment=0' ipv de afbeelding te zien. Is dat de bedoeling?

Als je maar genoeg geinteresseerd ben, verwondert heel de wereld.