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LM317 regola a 0 Vout - Genesi di un fiasco

Progettazione collaborativa: dall'idea alla formazione del gruppo di lavoro per la realizzazione di un prodotto finito.

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[1] LM317 regola a 0 Vout - Genesi di un fiasco

Messaggioda Foto Utenteelfo » 18 lug 2019, 11:20

Sulla rivista EW + WW Nov 1998 e' stato pubblicato un circuito con un LM317.
La versione semplificata e' in Fig. 1.

La caratteristica del circuito, nella sua semolicita', e' che, pur utilizzando un LM317 e senza una tensione negativa, la tensione di uscita puo' essere regolata fino a 0 V (invece che 1.25 V).

Il funzionamento del circuito e' particolarmente semplice da non richiedere spiegazione.

C'e' un punto del circuito che mi e' sembrato "critico": il potenziometro P1 che imposta la corrente nella stringa di diodi D1, D2 e quindi la tensione ai capi della stringa in modo da poter regolare la tensione di uscita "precisamente" a 0 (zero).

Ho pensato: sarebbe bello poter avere "automaticamente" tra i punti A, B una tensione "per definizione" uguale ai 1.25 V del riferimento dell'LM317.

Qundi utilizzare al posto dei diodi un altro regolatore "uguale" all'LM317.

Il circuito potrebbe diventare quello di Fig. 2 in cui la tensione tra i capi A, B e' generata da un LM337 che - al primo ordine - genera una tensione di 1.25 V uguale a quella dell'LM317.
Non c'e' piu' quindi il potenziometro P1.

Lo svantaggio di questo circuito e' che il numero di diodi della stringa D3,D4, ... Dn deve essere aumentato per compensare la maggiore caduta di tensione (typ 3 V) del LM337 rispetto al circuito di Fig. 1.

So far so good.

Ma... l'appetito vien mangiando, cosi' ho pensato:

Perche' non far "partecipare" piu' "attivamente" anche il regolatore "di sotto" al circuito?

Il circuito di Fig. 3 mostra uno schema di principio dell'idea qui sopra, in cui i due regolatori impostano "simmetricamente" la tensione di uscita e - a fronte di un generatore di tensione da 2.5 V - con i pin Adj collegati in modo acconcio a tale generatore, forzano in uscita una tensione di 0 V.

Il circuito "completo" (ma ancora di principio) e' in Fig. 4

Come si vede la complessita' e' (molto) aumentata.

Si compone di due parti:

- rettangolo verde riferito alla sezione "positiva"
- rettangolo celeste riferito alla sezione "negativa"

*** Sezione positiva
I due zener Z2, Z3 forniscono il riferimento di tensione principale delle due sezioni.

Il punto centrale tra i due zener A e' il riferimento di tutte le tensioni indicate nel circuito (e' indicato per comodita' di calcolo del circuito ma non e' il comune dell'alimentatore)

Il partitore composto da R3, P1, R4 imposta una tensione -1.25 V - 28.75 V riferita la punto A) sul pin Adj del regolatore positivo. In uscita avremo 0 V - 30 V

*** Sezione negativa

L'Op-Amp U1 (con le resistenze R5=R6) inverte la tensione regolabile della sezione positiva e la applica - tramite lo zener Z1 per traslare le tensione - al regolatore negativo che avra' in uscita 0 V - -30 V.

In questo modo avremo, in uscita all'alimentatore, una tensione "totale"variabile tra 0 V - 60 V.

*** Pro
- la tensione di uscita regola a partire ad 0 V
- i due regolatori sono in serie per cui e' possibile avere in ingresso (ed in uscita) una tensione max "doppia"
- fine dei vantaggi

*** Contro
- il circuito - ancorche' solo di principio - richiede molti componenti
- alcuni componenti sono "critici" Z2, Z3 determinano la "precisione dell'intero circuito
- Z1 ha un valore non standard e non ci sono molti margini per un valore significativamente diverso (vi risparmio il conto)
- l'Op-Amp nel circuito disegnato e' richiesto essere un RRIO (Rail to Rail Input Output) oppure essere alimentato con alimentazioni diverse
- la resistenza di uscita dell'alimentatore e' 2X quella di un singolo LMXXX
- il circuito "reale" richiede altri componenti e la sua messa in funzione richiede probabilmente un "aggiustaggio" sul campo

Risultato:

un fiasco!!! :evil:

P.S. riuscite ad immaginare come semplificare tutto l'ambaradam con l'unico vincolo di avere una tensione di uscita regolabile a partire da 0 V?

Una soluzione che avevo immaginato - in sostituzione di U1 e annessi componneti - era quella di utilizzare un pot doppio, ma:

- uno "volgare" 1 giro non garantisce un tracking "soddisfacente" tra le due sezioni
- uno a 10 giri e' poco reperibile e costa un botto (molto piu' che Op-Amp + 2 Res + Z1)
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[2] Re: LM317 regola a 0 Vout - Genesi di un fiasco

Messaggioda Foto UtentePiercarlo » 18 lug 2019, 12:41

A me vengono spontanee due perplessità: 1) Quanto è veramente importante partire da zero volt? 2) Se è davvero importante perché usare un regolatore palesemente inadatto allo scopo tirandosi così dietro un bel po' di problemi francamente evitabili?

Mi fa l'impressione di voler far correre i cento metri in pista a uno che è nato senza gambe per vedere se si riesce a fargli ottenere gli stessi risultati di un corridore che invece le gambe le ha...
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[3] Re: LM317 regola a 0 Vout - Genesi di un fiasco

Messaggioda Foto Utenteedgar » 18 lug 2019, 13:43

Piercarlo ha scritto:Mi fa l'impressione di voler far correre i cento metri in pista a uno che è nato senza gambe per vedere se si riesce a fargli ottenere gli stessi risultati di un corridore che invece le gambe le ha...

Condivido in toto, da sempre sostengo che i regolatori a 3 pin fanno bene quello per cui sono stati progettati. Se bisogna aggiungere componenti per ottenere funzioni per cui non è nato, tanto vale cambiare componente.

P.S. i miei alimentatori (autocostruiti) partono tutti da zero volt. Mai usati a meno di 1 volt :mrgreen: :mrgreen:
L'unica "comodità" che posso vedere dello zero volt è di poter lavorare sul circuito senza far danni pur mantenendo collegati i cavi di alimentazione
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[4] Re: LM317 regola a 0 Vout - Genesi di un fiasco

Messaggioda Foto Utentebanjoman » 18 lug 2019, 16:35

Quoto in toto quanto detto da Foto UtentePiercarlo.
Io ho diversi alimentatori, tutti autocostruiti. Uno di essi usa l'inossidabile 723 e regola a partire a 0 V.
Per poter fare cio' utilizza un piccolo secondario supplementare per alimentare il 723.

Detto cio', per quanto mi sforzi di ricordare, non ho memoria di quante volte abbia realmente avuto bisogno di una tensione inferiore a 2 o 3 V. Magari 1,5 V per simulare una piletta, boh! :?

Per provare i LED direte voi? Ma io i LED li testo con l"ICE 680, faccio prima e in maniera anche piu' sicura (se per caso vi scappa la regolazione della tensione che accade?).

Forse in qualche caso rarissimo, sepolto nella mia memoria.. mi sovviene che avevo bisogno di una tensione di riferimento di qualche centinaio di mV per fare... non mi ricordo piu' cosa! :D

Alla fin fine, avere un alimentatore che parte da 0 V e' piu' figo. :cool:

O_/
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[5] Re: LM317 regola a 0 Vout - Genesi di un fiasco

Messaggioda Foto Utentelelerelele » 19 lug 2019, 9:51

Pur essendo d'accordo con chi mi ha preceduto.

Se dovessi portare a zero la tensione di un LM317 userei semplicemente una tensione negativa per la polarizzazione, che nel caso di un alimentatore duale sarebbe comunque disponibile. Il circuito sarebbe semplice e non eccessivamente critico.

saluti.
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[6] Re: LM317 regola a 0 Vout - Genesi di un fiasco

Messaggioda Foto Utenteedgar » 19 lug 2019, 13:55

La qualità dell'uscita in questo modo verrebbe a dipendere sia dalla regolazione del LM317, sia da quanto è stabile il riferimento negativo. E' sempre una pezza :?
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[7] Re: LM317 regola a 0 Vout - Genesi di un fiasco

Messaggioda Foto Utentelelerelele » 20 lug 2019, 10:11

edgar ha scritto:La qualità dell'uscita in questo modo verrebbe a dipendere sia dalla regolazione del LM317, sia da quanto è stabile il riferimento negativo. E' sempre una pezza :?
Per quanto riguarda le tensioni di riferimento, esistono IC specifici che si usano per generarle, impiegati in special modo nei converitori ADC, tipo questi

https://para.maximintegrated.com/search.mvp?fam=volt_ref&tree=master

ce ne sono con uscita sia negativa sia positiva.


quindi alla fine la precisione sta tutta nei componenti soliti, LM e passivi.

saluti.
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