Question:
Tous les régulateurs linéaires sont-ils mauvais pour filtrer l'ondulation d'entrée? (ou vraiment aussi mauvais que Dave le suggère)?
anrieff
2020-01-24 12:47:42 UTC
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Contexte

Dans EEVBlog # 1116 , Dave discute d'une méthode pour supprimer les ondulations de l'alimentation, et continue en montrant (voir 5:17 à 6:15) que vous ne pouvez pas compter sur des régulateurs linéaires pour supprimez votre ondulation d'entrée. Il a donné un exemple concret en laboratoire: à 10 kHz d'ondulation d'entrée et MCP1700 (un CMOS LDO), comme démontré sur la «portée, l'ondulation passe largement à travers.

Bien que le reste de la vidéo soit méticuleusement expliqué, je pense qu'il a présenté cet exemple de manière un peu sélective et a omis les détails pertinents. Je me souviens avoir fait exactement ce qu'il met en garde contre : j'avais un amplificateur de casque de classe A qui, lorsqu'il était alimenté via une verrue murale el-cheapo spécifique à 12V, avait un sifflement en sortie, causé par le bruit de commutation de l'alimentation. À cette occasion, j'ai baissé et nettoyé la tension d'entrée avec un LM317, ce qui a complètement éliminé le bruit.

Remarquez que je ne dis pas que Dave a tort - son avertissement est qu'un régulateur linéaire, et un LDO en particulier, peut ne pas résoudre vos problèmes.

J'ai assez d'intuition pour deviner que ce dont il parle s'applique probablement principalement aux LDO, car j'ai entendu dire qu'ils peuvent avoir des problèmes de stabilité et je suppose que la compensation interne contre l'oscillation rend leur élément de passe quelque peu inerte, donc à des fréquences comme le 10 kHz, il teste avec, les choses peuvent être assez mauvaises. Je ne vois pas comment ils échoueraient au même test à 50-120 Hz, car il s'agit d'un scénario d'utilisation très courant auquel les concepteurs de circuits intégrés ont probablement pensé.

Question

Tous les régulateurs linéaires fonctionnent-ils mal - disons, ont un rejet d'ondulation inférieur à 15 dB - à une certaine combinaison de fréquence et de courant de charge? En supposant que d'autres conditions ne sont pas très mauvaises, c'est-à-dire ne pas parler de 125 ° C et / ou de tension d'entrée touchant la zone de décrochage? Dans le même ordre d'idées, existe-t-il une conception de circuit intégré linéaire, qui est particulièrement efficace pour rejeter l'ondulation d'entrée jusqu'à 500 kHz?

Le rejet d'ondulation d'entrée ou la susceptibilité audio dépend du différentiel \ $ V_ {in} -V_ {out} \ $.Si ce différentiel est petit, ce qui signifie que vous utilisez le régulateur dans un mode à faible décrochage, alors le système a du mal à rejeter la perturbation car l'élément passe-série est fortement polarisé.À l'inverse, lorsqu'il y a plus de chute sur l'élément passe-série, les performances de rejet augmentent considérablement.Ensuite, nous savons que la capacité de rejet dépend de la fonction de sensibilité \ $ \ frac {1} {1 + T (s)} \ $ qui atteint naturellement 1 lorsque la fréquence de perturbation approche le croisement \ $ f_c \ $.
La mise en page peut sérieusement dégrader le PSRR d'un LDO.Ainsi la PERFORMANCE du LDO est à la merci de ceux qui ont aménagé le circuit intégré.J'en ai vu avec le réseau de poly-résistance-retour bourré directement sous la piste Vin à large métal.De plus, en général, si vous voulez un LDO haute performance, vous devrez graver beaucoup d'Iddq.Le LDO critiqué n'est-il pas une pièce de 1uA Iddq?
Cinq réponses:
JRE
2020-01-24 13:13:22 UTC
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Dans le cas du MCP1700, Dave a certainement raison.

Voici le diagramme de rejet par rapport à la fréquence de la fiche technique:

enter image description here

La fiche technique elle-même revendique 44 dB de rejet d'ondulation à 100 Hz, ce qui est en accord avec le graphique.

Il montre également clairement à quel point il gère mal le bruit haute fréquence.

Le LM317, par contre, vous offre un rejet d'ondulation supérieur à 50 dB à au moins 20 kHz, puis empire (même s'il ne devient pas aussi mauvais que le MCP1700 jusqu'à bien au-dessus de 1 MHz .)

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Je conclus que le simple fait de gifler un régulateur linéaire ne résoudra pas automatiquement vos problèmes si vous avez une ondulation d'une alimentation à découpage provoquant des interférences. Vous devez vérifier la fiche technique du régulateur linéaire et voir ce qu'il fait compte tenu de la fréquence du régulateur de commutation.


Un regard sur la fiche technique du LM1117 (également un LDO) montre également mieux que 40 dB de rejet d'ondulation à plus de 100 kHz.

Le LM1117 a un courant de repos de 5 mA, ce qui correspond à l'idée de Spehro Pefhany selon laquelle le problème réside dans le faible courant de repos.

enter image description here

Je ne généraliserais pas en disant "les régulateurs LDO sont mauvais aux hautes fréquences".

Je laisse simplement le mot à "certains régulateurs linéaires sont mauvais dans les hautes fréquences".


Dave était définitivement en train de choisir, mais je pense (je n'ai pas regardé la vidéo) que c'était pour faire valoir que vous ne pouvez pas simplement insérer n'importe quel régulateur linéaire pour nettoyer après votre régulateur de commutation.


J'ai eu la chance de regarder la vidéo. Il s'agit d'utiliser un multiplicateur capacitif pour réduire l'ondulation. Le bit au début est juste une courte introduction pour expliquer pourquoi vous pourriez avoir besoin de chercher une alternative à un régulateur linéaire pour nettoyer l'ondulation.

Il ne va pas dans le détail sur pourquoi et quels régulateurs linéaires pourraient ne pas être adéquats car ce n'est qu'une introduction pour accéder au thème principal de la vidéo.

Résumé:

  • besoin de réduire les ondulations
  • les gens utilisent souvent un régulateur linéaire
  • cela peut échouer (exemple MCP1700)
  • voici une technique alternative
  • description détaillée du multiplicateur capacitif (grande partie de la vidéo)
+1 Bonne réponse globale.|Hammer: "... vous devez vérifier la fiche technique ..." "... vous devez vérifier la fiche technique ..." "... vous devez vérifier la fiche technique ..." "... vous avez besoinpour vérifier la fiche technique ... "... :-)
Intéressant à quel point le graphique est différent pour le régulateur dans la réponse Sphero Pefhany.Je me demande quelle structure interne cause cela
Je pense qu'à des fréquences très élevées, la résistance de l'élément de passage et la capacité du condensateur de sortie commenceraient à dominer la réponse.
Je soupçonne que personne ne se soucie vraiment suffisamment de ces fréquences pour le réparer non plus.Si vous le faites, choisissez une pièce de meilleure qualité.
Spehro Pefhany
2020-01-24 15:00:52 UTC
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Cela n'excuse pas entièrement les mauvaises performances du MCP1700, mais je pense que vous constaterez généralement que les régulateurs à très faible Iq ont tendance à avoir un PSRR haute fréquence beaucoup plus médiocre.

Vous ne vous attendriez pas à ce qu'un ampli opérationnel avec un courant d'alimentation de repos très faible (quelques uA ou moins) soit très utile aux hautes fréquences, et l'amplificateur d'erreur dans le régulateur n'est pas différent (et une partie du courant estconsacré à la référence, laissant encore moins pour l'amplificateur d'erreur).

Par exemple, le TI TPS7A05 est un régulateur 1uA Iq avec des données PSRR inhabituellement détaillées:

enter image description here

Comparez le LDL212 qui a un PSRR de 75 dB à 1 kHz et de 50 dB à 100 kHz, mais un Iq de 250 uA.

Les appareils à faible Iq (y compris les amplificateurs opérationnels) ont presque * universellement * une bande passante inférieure (donc la bande passante interne est proportionnelle à Iq pour un processus donné);J'ai une liste assez longue de périphériques à très faible Iq d'un projet sur lequel j'ai travaillé et le lien entre (sans charge) Iq et la bande passante est très clair.Notez que les périphériques à très faible Iq ont généralement un Iq variable qui varie avec la charge.
Neil_UK
2020-01-24 14:04:44 UTC
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Ma pratique consiste à utiliser un condensateur suffisamment grand avant le LDO pour gérer l'ondulation haute fréquence, avec un petit R ou L avant cela si nécessaire, et à compter sur le LDO pour supprimer les variations de basse fréquence.Cela signifie que les deux composants sont utilisés à leurs «meilleures» fréquences, et je n'ai pas besoin de lutter pour travailler là où ils ne sont pas si bien spécifiés.

Si l'ondulation d'entrée descend en dessous de la tension de décrochage du LDO, alors cette ondulation trouvera certainement son chemin vers la sortie, quelles que soient ses spécifications de rejet d'ondulation.

EasyOhm
2020-01-24 14:49:32 UTC
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Il s'agit d'une fonctionnalité de sélection joyeuse d'une pièce particulière. Un LDO idéal a un PSRR infini, alors quel est le facteur limitant sur les LDO réels qui dégrade les performances à hautes fréquences?

Je vous recommande de lire cet article pour vraiment comprendre le bruit dans les LDO. Lisez cet article pour comprendre le PSRR et ne pas confondre les deux. Les deux sont souvent confondus et souvent les gens blâmeront la référence de bande interdite (source de bruit dominante) ou d'autres non-idéalités, mais ce n'est PAS du bruit!

Le deuxième article que je mentionne entre dans les détails, mais le PSRR est essentiellement déterminé par le rapport de division de tension de l'impédance de sortie de l'amplificateur d'erreur et du Rds de l'élément de passage. Pense-y de cette façon; si le circuit ci-dessous était idéal, la porte du FET serait modulée instantanément et aucune des ondulations d'alimentation ne passerait. Dans un appareil réel il y a une impédance de sortie Zout qui est divisée par le gain négatif de l'amplificateur (de l'ordre de 100 dB) ce qui le fait paraître beaucoup plus petit Zofb. La division de tension de ce Zofb fonctionnant contre les Rds du FET détermine le rapport du signal AC que nous voyons sur la sortie. C'est donc la magie des amplificateurs qui permet aux LDO d'avoir des notes PSRR élevées!

enter image description here enter image description here ( Source de l'image)

EinarA
2020-01-24 13:15:24 UTC
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Un rapide survol de la section des régulateurs linéaires de mon livre de données Nat Semi a révélé plusieurs circuits intégrés avec un rejet de 40 à 60 dB au-dessus de 100 KHz, donc «Dave» a choisi comme vous le soupçonniez.Juste une autre raison de ne pas regarder de vidéos;faites plutôt du vrai travail sur de vrais circuits.

FWIW - J'en ai regardé peu, MAIS les vidéos de Dave sont généralement bien vues et généralement raisonnablement correctes techniquement.Un shjame de le voir cueillir des cerises s'il ne le disait pas clairement.
@RussellMcMahon Dave * a * explicitement mentionné que cela varie en fonction du type de régulateur linéaire et d'autres facteurs (à 4: 10-3: 40 par exemple, montrant même un graphique PSRR, etc.)


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 4.0 sous laquelle il est distribué.
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