Tại sao bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính có điện áp đầu ra tối thiểu> 0 V

Tôi đang cố gắng chọn bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính cho dự án của mình (phòng thí nghiệm. Cung cấp điện).

Tôi choáng váng, rằng chỉ có rất ít cơ quan quản lý tuyên bố có đầu ra có thể điều chỉnh về 0 V. Có vẻ là do thực tế, họ thường sử dụng một số loại tham chiếu điện áp được kết nối nối tiếp với chân ADJ . Sơ đồ đơn giản hóa, được tìm thấy trong nhiều bảng dữ liệu nằm trong sơ đồ dưới đây.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Bây giờ đến câu hỏi ...
lý do để có tham chiếu điện áp này là gì? (1,25 V trong sơ đồ trên)

1. Nó có liên quan gì đến sự ổn định của vòng điều khiển / phản hồi không? LÀM SAO?
2. Là này một cách hợp lệ để phá vỡ các vấn đề điện áp đầu ra tối thiểu? Hoặc tôi sẽ gặp phải sự bất ổn / bất kỳ vấn đề nào khác?
3. Nếu không phải là số 2, cách tạo phòng thí nghiệm (hiện tại cao) sẽ tốt hơn. cung cấp năng lượng điều chỉnh để không volt? Tôi có cần đặt tải ở giữa hai bộ điều chỉnh không?

Tái bút: Đây là câu hỏi đầu tiên của tôi trên diễn đàn này, xin đừng ném đá tôi ngay:] Tôi đã cố gắng tìm kiếm / google RẤT NHIỀU, nhưng tôi không chắc chính xác là tôi đang tìm kiếm điều gì ... cảm ơn vì đã trả lời hữu ích.

PPS: Tôi biết rằng một số bộ điều chỉnh, chẳng hạn như LT3080 sử dụng nguồn hiện tại thay vì tham chiếu điện áp, nhưng IC này được cho là có thể điều chỉnh về 0 V chỉ cho các tải rất nhỏ.

Hai lý do.

1.25V là điện áp thuận tiện để tạo tham chiếu điện áp - nó được gọi là tham chiếu bandgap và có (tương đối) hệ số nhiệt độ thấp ở nhiệt độ phòng. Bạn có thể tạo các loại tham chiếu khác và bạn có thể tạo ra các điện áp khác nhau từ tham chiếu 1.25V với bộ khuếch đại hoặc bộ suy giảm, nhưng 1.25V là khá tốt. Bạn cần một điện áp (hoặc một tham chiếu hiện tại, có nguồn gốc từ một tham chiếu điện áp thường) bên trong hoặc bạn không thể điều chỉnh đến một điện áp đã biết.

Thứ hai, 1.25V là điện áp vừa đủ thấp mà rất ít (cho đến gần đây) thực sự cần nguồn cung cấp thấp (thực sự, không ai quan tâm đến nguồn cung cấp phòng thí nghiệm) và đủ cao để điện áp bù của op-amp bên trong không ảnh hưởng đến độ chính xác nhiều. Nó cũng cho phép một mạch bên trong không phải hoạt động xuống 0V.

Việc tạo ra một bộ điều chỉnh điện áp có thể điều chỉnh đơn giản, hoạt động xuống 0V sẽ không quá khó khăn nhưng nó sẽ thêm chi phí và chân, và đó không phải là bộ khởi động cho một phần thạch.

Tôi sẽ thêm một số cân nhắc cho câu trả lời xuất sắc của Spehro Pefhany.

Các nhà sản xuất bộ điều chỉnh điện áp kiếm lợi nhuận bằng cách bán các bộ phận của họ và ngành công nghiệp điện tử hiện đại tạo ra lợi nhuận chủ yếu từ hàng hóa sản xuất hàng loạt, không phải từ các sản phẩm thích hợp siêu chuyên biệt.

Bộ điều chỉnh điện áp có một thành công to lớn bởi vì chúng đáp ứng một nhu cầu chung trong điện tử: cung cấp nguồn điện áp ổn định cho các mạch mà chúng cung cấp. Hầu hết các thiết bị điện tử sử dụng các giá trị cung cấp điện áp tiêu chuẩn hóa ít nhiều: 1.8V, 2.5V, 3.3V và 5V cho mạch kỹ thuật số; 12V hoặc 15V cho các giai đoạn tương tự công suất cao hơn; 28V cho các bộ khuếch đại công suất, ví dụ.

Do đó, một nhà sản xuất có lợi thế trong việc sản xuất các bộ điều chỉnh điện áp cố định. Tất nhiên việc có một bộ điều chỉnh cũng có những ưu điểm của nó: bạn có thể có một đường ray cung cấp điện áp không chuẩn, bạn có thể muốn cung cấp một số cách để cắt điện áp cung cấp, bạn có thể muốn thay đổi điện áp một cách linh hoạt để thích ứng với các yêu cầu năng lượng phức tạp mạch, v.v.

Thực tế là "trường hợp sử dụng nguồn điện trong phòng thí nghiệm" gần như vô nghĩa đối với các nhà sản xuất chip: so sánh số lượng nguồn cung cấp phòng thí nghiệm được bán mỗi năm với bao nhiêu bộ điều chỉnh công suất trên tàu được chế tạo trong cùng thời kỳ!

Hơn nữa, bất kỳ điện áp nào dưới ~ 1,5V đều sử dụng ít như điện áp đường ray điện trong các thiết bị điện tử hiện tại (có thể trong 10 năm nữa chúng ta sẽ thấy một họ logic thành công mới chạy ở mức 0,5V, nhưng cho đến lúc đó, không!), Vì vậy không có động lực để tạo ra các chip điều chỉnh có thể điều chỉnh xuống 0V (nếu đây là một phần của thiết kế, tốt, nhưng nó không phải là mục tiêu thiết kế chip chính).

Ngoài ra, nguồn cung cấp phòng thí nghiệm hầu như không bao giờ được tạo ra từ một bộ điều chỉnh duy nhất: bạn cần mạch điện phức tạp hơn nhiều (trừ khi đó là đồ chơi của người có sở thích) để giảm tiếng ồn, để đáp ứng tốt thoáng qua, tránh tình trạng quá tải đầu ra, điện áp và giới hạn dòng điện, v.v. , tức là tất cả những tính năng làm cho nguồn cung cấp năng lượng trong phòng thí nghiệm đáng để có. Do đó, sẽ không có "cung cấp trên chip" bởi vì mọi nhà sản xuất phòng thí nghiệm sẽ tối ưu hóa thiết kế của họ theo những cách khác nhau và chip "bắt tất cả" sẽ không hữu ích, hoặc ít nhất, sẽ không cần thiết được sản xuất hàng loạt.

Tôi không có gì để thêm cho câu hỏi được hỏi trong tiêu đề, nhưng tôi có một giải pháp khả thi cho điểm thứ hai / thứ ba của bạn về cách vượt qua rào cản 1.25V. Như bạn có thể nhận ra, đầu ra điện áp của LM317 lớn hơn 1,25V Vadj, do đó bạn cần một nguồn cung cấp âm để kéo Voutxuống 0 volt. Tôi đã xây dựng một nguồn cung cấp kép 5A từ lâu và nhận được kết quả rất tốt cho đến khi có ai đó bỏ nó khi chuyển nhà. Tôi chưa bao giờ có vòng để xây dựng lại nó, nhưng nó dựa trên mạch bên dưới. Tôi đã bỏ qua các thành phần biến áp / chỉnh lưu / làm mịn vì chúng không có gì đặc biệt trong trường hợp này. Các nguồn cung cấp DC được làm mịn, không được kiểm soát đi đến +VDCvà -VDC.

Nó sử dụng thêm một vài đồng tiền kiếm được cứng của bạn bằng cách sử dụng op-amps để cung cấp ổn định Vadj, do đó cần một số loại bộ điều chỉnh để cung cấp nguồn cung cấp +/- 12V cho TL074. Bất kỳ cơ quan quản lý sẽ làm trong trường hợp này, cố định hoặc điều chỉnh, trong một phạm vi công bằng.

Làm thế nào nó làm điều mà nó làm:

Rất đơn giản. U1:Abộ đệm điện áp phân chia thông qua các điện trở biến R_ADJ. U1:Cđảo ngược điều này để U1:Dvà U1:Bkết thúc với điện áp bằng nhau nhưng ngược lại ở đầu vào không đảo của chúng. Dvà Brất cần thiết để cung cấp ổn định, trở kháng cao cho R2+/-(khoanh tròn màu đỏ).

[Nếu bạn muốn có các điện áp + ve và -ve riêng biệt kết nối U1:B+với bộ chia điện áp của chính nó và U1:Aoutchỉ để lại R9.]

Hai R2điện trở ghép với các R1điện trở tương ứng của chúng và tuân thủ Voutphương trình chuẩn được dán về bảng dữ liệu cho bộ điều chỉnh này và anh em họ của nó, ngoại trừ bạn sau đó trừ điện áp V_BIAS+(hoặc thêm điện áp vào V_BIAS-) để có được thực tế Vout. Tùy thuộc vào bạn để chọn các giá trị của R2+và R2-- và cũng R6, R7và R_ADJ- để cung cấp cho bạn sự thay đổi điện áp chấp nhận được. Lưu ý rằng các R2giá trị sẽ không khớp với dòng điện Iadj, khác biệt một chút so với IC này, nhưng chắc chắn là từ LM317 đến LM337. Đối với hầu hết các phần, mối quan hệ giữa VadjvàIadj là tuyến tính (từ kinh nghiệm), nhưng mọi thứ thay đổi một chút khi bạn bắt đầu rút ra dòng điện đáng kể trong tải - do đó:

Quy định hiện hành cao :

Q1/2và R3-5(khoanh tròn màu xanh) làm con lừa hoạt động khi đến hiện tại. Tuy nhiên, điều này phụ thuộc vào sự lựa chọn cẩn thận các giá trị cho các điện trở. Lưu ý: "2R" và "R" không có nghĩa là "2 Ohm" và "1 Ohm" tương ứng; họ đề cập đến một là gấp đôi sức đề kháng của người kia. Chủ đề này được đề cập trong một số phiên bản của bảng dữ liệu cho các cơ quan quản lý và trực tuyến này, vì vậy tôi sẽ không nhắc lại ở đây. Cuối cùng, mục tiêu là chuyển hướng càng xa dòng điều chỉnh càng tốt và buộc nó đi qua càng nhiều bóng bán dẫn mà bạn cần, nhưng bạn sẽ phải xác định các giá trị tốt nhất cho nhu cầu của riêng bạn.

Không cố vẽ quá nhiều dòng điện ở điện áp thấp hơn - điều này có nghĩa là công suất tiêu tán cao hơn từ IC và nhiệt độ cao hơn nhiều. Nếu +VDClà 18V, +V_outlà 3,3V và +Ioutlà 3 mps, bạn sẽ có 44 Watts + bị biến thành nhiệt. Tôi tin rằng sẽ đẩy một cặp TIP147 nóng lên khiêm tốn đến điểm cháy.