Блок питания ИОН-ФШ-ОУ

[Ruslan-sbor]

Здравствуйте, уважаемые Дмитрий Вячеславович и посетители форума!
Некоторое время назад я задумался о перенятии положительного опыта в части использования БП со структурой ИОН-ФШ-ОУ в своих поделках. Я убежден, что качественное питание сродни правилу хорошего тона в аудио технике, причем не важно ведется ли речь о гитарной примочке или об усилителе с претензией на Hi-End, поэтому загорелся сделать универсальный БП со структурой ИОН-ФШ-ОУ, который я мог бы применить и для ЦАП и для усилителя для наушников и для любого аудио-приложения.
Со словом «универсальный» у меня и связан первый вопрос. В качестве ИОН в разных конструкциях Lynx применяются разные решения: прецизионные ИОН; стабилизаторы 78ХХ, 79ХХ; стабилитроны и т.д. Возможно ли в качестве ИОН применить LM317/337 с подстройкой выходного напряжения?
То есть в качестве конечного изделия я вижу БП, напряжение на выходе которого можно менять вращением подстроечника с ноги adj LMки и заменой трансформатора (при необходимости снижения тепловых нагрузок). Имеет ли такая идея право на существование?

[Lynx]

Можно. Только осторожно. Надо хорошо понимать, что уровень собственных шумов у интегральных стабилизаторов выше, чем у прецизионных ИОН и стабилитронов туннельного (примерно до 4...5В в зависимости от типа, производителя, технологии) или туннельно-лавинного пробоя (3...7.5В). Более того, у стабилизаторов выше частота среза избыточного НЧ шума. Всё это потребует (для получения близких шумовых характеристик) использовать фильтр шумов с меньшей частотой среза, либо более высокого порядка, чем 1-й.

[Ruslan-sbor]

То есть на основании вышеизложенного и еще раз просмотренных схем Ваших устройств прихожу к выводу, что интегральные стабы можно применять для питания узлов или устройств, наименее чувствительных к качеству питания, в то время как для питания, например, тактовых генераторов ЦАП применяются прецизионные REF03, AD586 и т.д. с низким уровнем шума.
А по части стабилитронов Вы что имели ввиду: TL431 или же ИОН из стабилитрона и полевого транзистора? Кстати хотел еще поинтересоваться, могут ли наши отечественные стабилитроны (например серии КС) применяться для поставленной задачи? Отличаются ли они в лучшую или худшую сторону от импортных аналогов?

[Lynx]

По части стабилитронов я имел ввиду именно стабилитроны.
Отечественные стабилитроны мало чем отличаются от вражьих.

[Ruslan-sbor]

А могу ли я такую схему использовать для питания Lynx D68? То есть организовать 3 канала по 10 вольт и 1 канал с минус 10 вольт. И возможно ли примененение наших КТ829А вместо 2SC4793?
[ Вложение: Вам нельзя просматривать вложения ]

[Lynx]

А могу ли я такую схему использовать для питания Lynx D68?

А зачем?

[Ruslan-sbor]

У меня сеть плохая. Помех много и скачков при включении мощных потребителей. Был просто момент, когда из-за этого D68 капризничал, пришлось искать более "чистую" розетку. Вернее капризничал не ЦАП, а свою функцию не выполнял блок питания Поэтому мне подумалось, что такая схема будет более устойчивой и будет обладать бОльшим коэффициентом подавления пульсаций нежели чем схема на LM317 или 78ХХ.

[Lynx]

Я думаю, что ни первое и ни второе. А на 99.99% - это наводки на соединения (может питающие, может сигнальные). И замена источника питания в этом случае - занятие совершенно не имеющее никакого смысла.
Как я понял, напряжения питания на выходе стабов у Вас сейчас около 10В? Первым делом нужно их понизить до 7...8.

Просто прикиньте, КАКОЙ уровень пульсаций должен быть, чтобы LM317 с КПП более 60дБ (это 1000 раз!!!) на частотах от 0Гц до 50кГц на выходе оставляла пульсацию, которая потом уже после СЛЕДУЮЩЕГО стаба на такой же LM317 на плате самого ЦАП давала бы помеху, способную вызвать сбой (порядка 0.5..1В)!!!!!!!!!!!!!!!!! Простейший подсчет показывает - более 500000 В - иными словами 500кВ!!! Ни за что не поверю, что в доме есть прямой ввод с 500-киловольтовой ЛЭП   

[Ruslan-sbor]

У меня сейчас 7806 стабы стоят. Думал наоборот надо поднять напряжение вольт до 10 чтоб линейность улучшить... а раз Вы говорите, что дело тут в наводке (я так понимаю электромагнитной), то смысла действительно никакого нет  ЦАП находится в алюминиевом корпусе, то есть некий экран есть. Как еще наводку можно победить я не знаю.

[Lynx]

В каких условиях и как конкретно проявляется данный эффект. Какова схема подключения ЦАП к внешним устройствам-источникам сигналов? Напряжение 6В на выходе стабов - это "на пределе", т.к. минимальное падение на LM317 - 3В (по ТУ), реально есть запас до 2.5В. Соответственно входное напряжение приходящее на плату ЦАП желательно иметь 7...8В.
То же самое относится и к первичным стабам - падение не должно быть меньше 2.5...3В даже в моменты самых минимумов пульсаций напряжения на выходе фильтров.

[Ruslan-sbor]

Ну вообще говоря, до того момента пока я не собрал этот предусилитель http://www.diyaudio.ru/forum/index.php?topic=4495.0 (кстати спасибо огромное Вам за схему), не припомню таких случаев. Ну мб оооочень очень редко когда на мгновение пропадал звук. После включения преда в сеть проблемы и начались. Я думал, что причиной тому большие зарядные токи, которые "подсаживают" напряжение в розетке. Переткнул вилку питания ЦАПа - помогло.
Сам ЦАП временно работает от карточки Digidesign MBox2 pro через SPDIF кабель. Карточка с ПК соединена через firewire.
По первичным стабам: у меня стоят трансформаторы с двумя вторичками по 9 вольт каждый. Ну после выпрямления запас в 2,5-3 вольта обеспечивается.

и добавил...
И все же меня вопрос мучает, в каких тогда случаях целесообразно использовать БП по обсуждаемой схеме, а когда можно просто отделаться (без потерь) обычной ЛМкой? То есть я понимаю, что цифровые цепи в ЦАПах весьма чувствительны к шумам, в частности для генераторов тактовых сигналов надо питание почище. Но ведь такие же схемы питания Вами применяются и в усилителях для наушников и в предусилителях

[Ruslan-sbor]

Да, еще собираюсь заказ трансформатор под намотку. Вторичек будет 5. Хватит ли тока в 150мА от каждой для питания D68? Или можно даже поменьше?

[TANk]

А у меня тоже вопрос чайниковский. 
Если в качестве регулирующего транзистора использовать низкочастотный германиевый (например ГТ403 с граничной частотой 8 кГц согласно справочнику) уменьшит ли это уровень ВЧ шума на выходе такого источника питания?

[Ruslan-sbor]

Александр, я позволю себе своих 5 копеек вставить
После ИОН применяется фильтр шума в виде RC цепочки 10k/10u, которая по идее и должна от ВЧ мусора избавлять. К примеру частоту в 8 килогерц она загнет до минус 70 дБ.

[Lynx]

Я думал, что причиной тому большие зарядные токи, которые "подсаживают" напряжение в розетке.

Руслан, Вы представляете себе КАКОЙ величины должны быть эти токи?!!!!!!!!!! Сотни ампер!!! То есть само по себе предположение физически не обосновано.

Сам ЦАП временно работает от карточки Digidesign MBox2 pro через SPDIF кабель.

А зачем НАСТОЛЬКО криво делать??!!!!!!!!!!!! Модуль USB приемника Bolero - и звуковой результат как минимум на голову выше! И никаких проблем с помехоустойчивостью.
Более того, я думаю, что проблема с помехами кроется в наличии либо земляной петли, либо в больших емкостях сетевых трансформаторов.

Если в качестве регулирующего транзистора использовать низкочастотный германиевый (например ГТ403 с граничной частотой 8 кГц согласно справочнику) уменьшит ли это уровень ВЧ шума на выходе такого источника питания?

Это никак не изменит уровень шума, поскольку он будет просто попадать на выход через проводимости и емкости такого транзистора, да и, кроме того, резко ухудшит условия работы выходного каскада ОУ именно на высоких частотах.

[Ruslan-sbor]

Ну учитывая, что в момент заряда ток через конденсатор ограничен только лишь его паразитными свойствами, а также общую емкость параллельно включенных конденсаторов преда более чем в 1000 мкф, мне подумалось, что в пике столь значительные токи возникнуть могут. Даже в LTSpice симил с учетом паразитной индуктивной и активной составляющей сопротивления для своей модели кондеров и получил что-то около 150 или 200 А.
Насчет кривого включения... Ну надо же с чего-то начинать Bolero я хотел купить, но смутили отзывы в соответствующей ветке соответствующего форума о время от времени встречающихся глюках именно программного происхождения. А так как у меня Мак, то я вообще напрягся и предпочел "железячный" вариант на 2704, ресивере и ресемплере.

[Lynx]

но смутили отзывы в соответствующей ветке соответствующего форума

И в результате было потеряно 75% из достижимого качества, поскольку любой SPDIF изначально по своей сути работы многократно хуже синхронизируемых интерфейсов.

Ну учитывая, что в момент заряда ток через конденсатор ограничен только лишь его паразитными свойствами, а также общую емкость параллельно включенных конденсаторов преда более чем в 1000 мкф, мне подумалось, что в пике столь значительные токи возникнуть могут. Даже в LTSpice симил с учетом паразитной индуктивной и активной составляющей сопротивления для своей модели кондеров и получил что-то около 150 или 200 А.

Результат моделирования во многом зависит от правильности задания условий. И нужно учитывать не только и не столько паразитные параметры конденсаторов, а еще и сопротивления потерь диодов, эквивалентные потери трансформаторов, их активнфе сопротивления, в том числе через приведенные потери первичек и вторичек, индуктивности рассеяния, потокосцепление и так далее. Даже примтивный учет активного сопротивления первички трансформатора, скажем, в 20 Ом не позволит существовать токам более 15А в любом пике. Я не говорю уже о куче других факторов, снижающих эту величину еще раза в 3...5...

[Ruslan-sbor]

И в результате было потеряно 75% из достижимого качества, поскольку любой SPDIF изначально по своей сути работы многократно хуже синхронизируемых интерфейсов.

Это я понимаю. Но я не оставляю стремления реализовать Ваш ICM-34

[Lynx]

Это дело хозяйское.

[Ruslan-sbor]

Да. Мне просто хотелось бы дойти до некоторых вещей самому. И если я услышал, что D68 превосходит магазинный digidesign, то теперь мне хочется услышать, что ASRC и шина i2s также имеют объективные преимущества. И так далее, пошагово. Нет, я могу позволить себе весьма дорогой сэтап и получать удовольствие от музыки, но это же скучно. Но это лирика
С Вашего позволения вернусь к блоку питания Все же в каких случаях Вы бы рекомендовали применять ИОН-ФШ-ОУ, а в каких использовать простые регуляторы?

[Lynx]

На мой взгляд, это самый верный путь, получить информацию на основании собственного опыта.
Что же касается стабилизаторов, то нет никакого смысла применять сложные стабы для питания цифровой части, там гораздо важнее организовать разделение питаний микросхем, которые могу влиять друг на друга. Итого остаются - аналоговые питания, питание генераторов и питание самого ЦАП. При этом следует помнить, что первичные стабилизаторы по такой схеме вообще не имеют смысла, речь идет, конечно же только о вторичных...

[lgedmitry]

Дмитрий, а возможно ли применение стабилизаторной схемы, приведённой в ответе 4, для питания модулятора усилителя класса D? И если нет, то в какую сторону лучше подумать?

[Lynx]

Сергей, схему компенсационного стабилизатора можно применить для питания любого устройства, естественно, приняв во внимание особенности его цепей питания и характер потребляемого тока. Независимо от того, ЧТО питаем, следует помнить и выполнять основополагающее правило применения компенсационных стабилизаторов - все составляющие тока нагрузки с частотами выше 1...2 кГц не должны замыкаться через цепи стабилизатора. То есть емкость и качество конденсатора, шунтирующего его выход, должна быть такими, чтобы обеспечить импеданс на частотах более 1кГц ниже, чем выходное сопротивление стабилизатора на этих частотах. Обычно это условие выполнить относительно нетрудно, применяя современные типы электролитических и пленочных конденсаторов.
Правда, совсем непонятен смысл применения именно малошумящего стабилизатора для указанного Вами устройства. Скорее всего, это просто не имеет особого смысла.

[lgedmitry]

Сергей, схему компенсационного стабилизатора можно применить для питания любого устройства, естественно, приняв во внимание особенности его цепей питания и характер потребляемого тока.

Дмитрий, спасибо большое!

Независимо от того, ЧТО питаем, следует помнить и выполнять основополагающее правило применения компенсационных стабилизаторов - все составляющие тока нагрузки с частотами выше 1...2 кГц не должны замыкаться через цепи стабилизатора.

Примерно так я и думал: если оставить стабилизатору стабилизировать ВЧ составляющие потребляемого тока нагрузки - то он такого напоёт

Правда, совсем непонятен смысл применения именно малошумящего стабилизатора для указанного Вами устройства. Скорее всего, это просто не имеет особого смысла.

А вот тут, что-то я не совсем понимаю: чем модулятор хуже чем...ну скажем, аналоговая часть ЦАПа? СтоЯт они в звуковом тракте друг за дружкой. При этом, одному из них мы говорим: "и так сойдёт", а второй - холим и лелеем. И это ещё при том, что при наличии в тракте регулятора громкости, шумы ЦАПа мы убавляем вместе с сигналом. А шумы усилителя всегда оставляем во всей их красе

[Lynx]

чем модулятор хуже чем...ну скажем, аналоговая часть ЦАПа?

Ничем не хуже и не лучше. разница только в чувствительностях устройств в изменениям абсолютного значения напряжения питания и соотношении уровня сигнала и этих изменений.

[Traktorist3d]

Дмитрий, приветствую вас и всех увлеченных...

Подскажите пожалуйста. Собираюсь воспроизвести ЦАП с Вегалаб, в котором использованы ваши наработки, это от Полковника который на AD1865.

В данном ЦАП используются стабилизаторы M5237L, для питания 74ABT574 и цифровой части ЦАП, 2мя отдельными регуляторами.  M5237L в продаже не особо есть где купить, все таки старая микросхема, и подделок полно. Есть возможность попробовать стабилизаторы LT3042, если сравнивать по даташит, то у LT3042 намного более привлекательные характеристики. Как по вашему, можно смело их ставить для питания ЦАП и других частей цифры, есть ли какие нибудь нюансы? А так-же есть ли смысл использовать LT3042 для полярного питания аналоговой части ЦАП и аналоговой части выхлопа вместо M5230L?

Ultralow RMS Noise: 0.8µVRMS (10Hz to 100kHz)
n Ultralow Spot Noise: 2nV/√Hz at 10kHz
n Ultrahigh PSRR: 79dB at 1MHz
n Output Current: 200mA
n Wide Input Voltage Range: 1.8V to 20V
n Single Capacitor Improves Noise and PSRR
n 100µA SET Pin Current: ±1% Initial Accuracy
n Single Resistor Programs Output Voltage
n High Bandwidth: 1MHz
n Programmable Current Limit
n Low Dropout Voltage: 350mV
n Output Voltage Range: 0V to 15V
n Programmable Power Good
n Fast Start-Up Capability
n Precision Enable/UVLO
n Parallelable for Lower Noise and Higher Current
n Internal Current Limit with Foldback
n Minimum Output Capacitor: 4.7µF Ceramic

Вот тут сравнивают ADM7151 и LT3042
http://designideas.cocolog-nifty.com/blog/2016/03/adm7151-vs-lt30.html

а здесь ADM7151Д, LT3042 и TPS7A4700 по выходному импедансу.
http://designideas.cocolog-nifty.com/blog/2016/03/adm7151-vs-lt-1.html

[KAISER]

1) В конструкции ИОН-ФШ-ОУ при какой максимальной ёмкости конденсатора на выходе можно обойтись без резистора, через который этот конденсатор подключен, того который в районе 1 ома ?
2) Из каких соображений берётся сопротивления резистора с выхода ОУ на базу транзистора? Встречал в диапазоне от 20 до 120 ом.

[Язычник]

2) Из каких соображений берётся сопротивления резистора с выхода ОУ на базу транзистора? Встречал в диапазоне от 20 до 120 ом.

Резистор вводится для ограничения выходного тока ОУ, если я правильно понял. Вроде как формула есть R_баз= 2U_{кэ_нас.}/I_макс. Где U_{кэ_нас.} - напряжение насыщения кол.-эмит. транзистора, I_макс - предельный выходной ток ОУ. Может кто поправит, если я не прав.

[Lynx]

Чаще всего этот резистор берется только ради выполнения антипаразитных функций, для того, чтобы емкость перехода база-эмиттер регулирующего транзистора не была непосредственно подключена к выходу ОУ. Величина его, с одной стороны, не должна быть очень малой, дабы исключить вероятность самовозбуждения ОУ (т.е. не меньше 10...20 Ом), а, с другой, - не слишком большой, чтобы ток базы не вызывал заметного падения напряжения напряжения - т.е. не более 200...300 Ом.

[Xoma000]

Приветствую Дмитрия и всех интересующихся темой.
Стабилизаторы по такой топологии успешно применяю несколько лет, и подчерпнул схемотехнику этих регуляторов именно из Ваших разработок. Недавно наткнулся на один относительно старый максимовский апноат  https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/3657  где в качестве регулирующего элемента используется MOSFET транзистор. Я думаю... практически уверен,  что Вы Дмитрий рассматривали возможность использования ПТ в качестве регулирующего элемента, но используете БТ. Я бы хотел поинтересоваться у Вас: есть ли какие нибудь преимущества в использовании ПТ по сравнению с биполярными транзисторами? Из недостатков, сразу бросается в глаза трудность работы ОУ на высокую емкость затвора MOSFET транзистора.