Чому лінійні регулятори напруги мають мінімальну вихідну напругу> 0 В

Я намагаюся вибрати лінійний регулятор напруги для свого проекту (лабораторія. Живлення).

Я приголомшений, що лише дуже небагато регуляторів заявляють, що вихід має регулюватись до 0 В. Здається, це пов'язано з тим, що вони, як правило, використовують якусь опорну напругу, з'єднану послідовно зі штифтом ADJ . Спрощені схеми, знайдені в численних таблицях даних, наведені нижче на діаграмі.

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Тепер до питання ...
Яка причина цього еталонного напруги? (1,25 В на схемі вище)

1. Чи має це щось спільне з стабільністю контуру управління / зворотного зв'язку? ЯК?
2. Є чи це дійсний спосіб обійти проблему мінімального вихідного напруги? Або я зіткнуся з нестабільністю / будь-яким іншим питанням?
3. Якщо ні # 2, то який кошерний спосіб створення лабораторії (великий струм). джерело живлення регульований нульовим вольтам? Чи потрібно розміщувати навантаження між двома регуляторами?

PS: Це моє перше запитання на цьому форумі, будь ласка, не оскаржуйте мене відразу:] Я намагався шукати / google МНОГО, але я не впевнений, що саме я шукаю ... дякую за будь-яку корисну відповідь.

PPS: Мені відомо, що деякі регулятори, такі як LT3080, використовують джерело струму замість напруги, але цей ІМС може бути налаштований на 0 В лише для дуже малих навантажень.

Дві причини.

1.25V є зручним напругою , щоб напруга довідково це називається зонним опорними і має (відносно) коефіцієнт низької температури при кімнатній температурі. Ви можете робити інші типи посилань, і ви можете робити різну напругу від посилання 1,25 В за допомогою підсилювача або аттенюатора, але 1,25 В досить непогано. Вам потрібна напруга (або посилання на струм, яке зазвичай походить від посилання напруги) всередині, або ви не можете регулювати відому напругу.

По-друге, 1,25 В - це напруга, достатньо низьке, що мало кому (ще зовсім недавно) насправді потрібне джерело, яке є низьким (насправді ніхто не піклується про лабораторні джерела), і досить високим, щоб напруга зміщення внутрішнього підсилювача не впливало на точність багато. Це також дозволяє внутрішній ланцюг, який не повинен працювати до 0В.

Зробити простий регульований регулятор напруги, який працює до 0В, жодним чином не буде особливо складним, але це додасть витрат і штифтів, і це нестандарт для джелевій частини.

Додамо ще кілька міркувань до чудової відповіді Спехро Пефані.

Виробники регуляторів напруги отримують прибуток, продаючи свої деталі, а сучасна електронна промисловість отримує прибуток в основному з товарів масового виробництва, а не з гіперспеціалізованих нішевих продуктів.

Регулятори напруги мають величезний успіх, оскільки вони задовольняють загальну потребу в електроніці: забезпечують стабільну подачу напруги в ланцюги, які вони живлять. Більшість електронних апаратів використовують більш-менш стандартизовані значення напруги: 1,8 В, 2,5 В, 3,3 В і 5 В для цифрових схем; 12 В або 15 В для аналогових ступенів більшої потужності; 28В для підсилювачів потужності, наприклад.

Тому виробник має перевагу у виробництві регуляторів постійної напруги. Звичайно, в тому, що має регульований регулятор, є і його переваги: ​​ви можете мати нестандартну рейку напруги, можливо, ви хочете запропонувати певний спосіб підстригати напругу живлення, можливо, ви хочете динамічно змінювати напругу, щоб адаптуватись до запитів на живлення в комплексі схеми тощо.

Справа в тому, що "випадок використання джерела живлення в лабораторії" для виробників мікросхем майже безглуздий: порівняйте, скільки лабораторних джерел живлення продається щороку і скільки вбудованих регуляторів харчування за той же період!

Більше того, будь-яка напруга менше ~ 1,5 В має мало використання як напруга на рейці силової енергії в сучасній електроніці (можливо, через 10 років ми побачимо нове успішне логічне сімейство, що працює на 0,5 В, але до цього часу, ні!), Тому стимулів немає. створити регульовані мікросхеми регулятора, які регулюють до 0В (якщо це є частиною дизайну, добре, але це ніде не є основною метою дизайну мікросхем).

Більше того, лабораторія майже ніколи не складається з одного регулятора: вам потрібні набагато більш досконалі схеми (якщо це не іграшка хобі), щоб зменшити шум, забезпечити хорошу перехідну реакцію, уникати перемикання виходу, обмеження напруги та струму тощо. тобто всі ті функції, які роблять джерело живлення лабораторним джерелом необхідним. Тому не буде "постачання мікросхеми", тому що кожен виробник лабораторних постачальників оптимізуватиме свої конструкції по-різному, а чіп "все-все" не буде корисним або, принаймні, не потрібен бути масовим виробництвом.

Я не маю що додати до питання, заданого в заголовку, але у мене є можливе рішення вашої другої / третьої точки про те, як подолати бар'єр 1,25 В. Як ви, напевно, зрозуміли, вихід напруги LM317 на 1,25 В більший Vadj, тому вам потрібно негативне живлення, щоб Voutзнизитись до нуля вольт. Я давно збудував подвійне постачання 5A і отримав дуже хороші результати, поки хтось не кинув його під час переїзду будинку. Мені ніколи не доводилося його реконструювати, але це базувалося на схемі нижче. Я опустив трансформаторні / випрямляючі / згладжуючі компоненти, оскільки в цьому випадку вони нічого особливого. Згладжені, нерегульовані джерела постійного струму йдуть на +VDCта -VDC.

Він використовує ще кілька ваших важко зароблених грошових монет, використовуючи підсилювачі для забезпечення стабільного Vadj, що, в свою чергу, вимагає певного регулятора, щоб забезпечити подачу +/- 12 В для TL074. Будь-який регулятор буде робити в цьому випадку фіксований або регульований протягом справедливого діапазону.

Як це робить, що робить:

Дуже просто. U1:Aбуфери напруги, розділеної через змінний резистор R_ADJ. U1:Cінвертує це так, що на їх неінвертуючих входах U1:Dі U1:Bзакінчуються рівні, але протилежні напруги. Dі Bмають важливе значення для забезпечення стійкого, високого опору R2+/-(обведений червоним кольором).

[Якщо ви хочете мати окремі + великі і -ві напруги, підключіться U1:B+до власного дільника напруги і залиште U1:Aoutлише R9.]

Два R2резистори поєднуються з відповідними R1резисторами і дотримуються стандартного Voutрівняння, замазаного таблицями даних для цього регулятора та його двоюрідних братів, за винятком того, як ви віднімаєте напругу V_BIAS+(або додаєте напругу на V_BIAS-), щоб отримати фактичну Vout. Вибирати значення R2+і R2-- і також R6, R7і R_ADJ- вирішувати , щоб отримати прийнятні перепади напруги. Зауважте, що R2значення будуть не збігатися через струм Iadj, який незначно відрізняється від одного ІС до іншого, але, безумовно, від LM317 до LM337. Здебільшого стосунки між VadjтаIadj лінійна (з досвіду), але все мало змінюється, коли ви починаєте притягувати значну струм у навантаженні - отже:

Високе поточне регулювання :

Q1/2і R3-5(обведений синім кольором) виконайте роботу осла, коли справа доходить до течії. Однак це спирається на ретельний вибір значень резисторів. Примітка: "2R" і "R" не означають "2 Ом" і "1 Ом" відповідно; вони відносяться до того, що один подвійний опір іншого. Ця тема висвітлюється в декількох версіях аркушів даних для цих регуляторів та в Інтернеті, тому я не буду її повторювати тут. Зрештою, мета - відвести якомога більше струму від регулятора і примусити його через стільки транзисторів, скільки потрібно, але вам доведеться визначити найкращі значення для власних потреб.

Не намагайтеся проводити занадто великий струм при менших напругах - це означає значно більший відхід потужності від ІМС та набагато більш високі температури. Якщо +VDC18 В, +V_out3,3 В і 3 +IoutАмп, у вас буде 44 Вт + перетворюється на тепло. Я вважаю, що підштовхує скромно підігріту пару TIP147 до точки горіння.