Stabilizator napięcia z regulacją od zera

[Darlington]

Witam. Może mi ktoś powiedzieć, jaką rolę w tym układzie pełnią dwa dolne wzmacniacze operacyjne? (A2 i A1). Na A2 idzie sygnał z końcówki ADJ układu MIC29152, a A1 przypomina mi przerzutnik Schmitta o niesymetrycznym zasilaniu. Jak to przeanalizować?

[MDz]

Czyli typowy problem zasilacza działającego od zera.
Rozwiązanie trochę pokrętne, ale powinno działać.

Po kolei....
Stabilizator w zamkniętej pętli dąży do utrzymania w węźle ADJ
Vadj ~= Vref = 1.24V

Wzmacniacz A2 podnosi potencjał Vadj do poziomu:
V_A2 = (R3+R4)/R3 * Vadj = 1.051 * 1.24V = 1.30V

Z suwaka R5 a tym samym z wyjścia wtórnika A1 dostajemy napięcie:
V_A1 = 0....1.30V

Przy skrajnym prawym położeniu suwaka R5 mamy
V_A1 = 0
co daje standardowy układ pracy stabilizatora z uziemionym dzielnikiem sprzężenia zwrotnego.
Z wartości R1, R2 dostajemy:
V_out = (R1+R2)/R2 * Vref = 21.66 * 1.24V = 26.8V
czyli górny kres zakresu regulacji.

Przy położeniu suwaka R5 w stosunku 2/0.102 (tzn. w pobliżu lewego krańca)
dostajemy:
V_A1 = 1.24V = Vadj -> I(R2)=0 -> V_out = Vref = 1.24V
czyli najniższą wartość V_out jaka byłaby możliwa do uzyskania w standardowym układzie pracy stabilizatora.

Jadąc z suwakiem R5 dalej w lewo dochodzimy do stanu gdy
V_A1 > A_adj
a więc A2 przez R2 zaczyna wstrzykiwać prąd do węzła ADJ.
Żeby utrzymać równowagę w węźle ADJ przez R1 musi popłynąć prąd w kierunku odwrotnym niż zwykle a zatem musi być spełniony warunek
V_out < V_adj.

Ponieważ R1/R2 = R3/R4 to maksymalna nadwyżka napięcia uzyskiwanego z A1 (przy lewym skrajnym położeniu R5) jest akurat taka, żeby równowaga w węźle ADJ wystąpiła przy zerowym napięciu wyjściowym
V_out = 0
co stanowi zarazem dolny kres regulacji.

Uwagi:
* Powyższy sposób regulacji zadziała tylko ze stabilizatorem LDO z tranzystorem pnp na wyjściu. Zwykłe stabilizatory z wtórnikiem n-p-n nie są w stanie sprowadzić wyjścia do poziomu masy. W takim przypadku pozostaje np. stworzenie sztucznej masy dla stabilizatora na poziomie -Vref.

* Prąd płynący przez R1, R2 jest niewielki (rzędu uA) , ale przy V_out < Vref gdzieś się musi podziać. Jeżeli choć symbolicznie nie obciążymy wyjścia to nie uzyskamy na nim prawdziwego 0;

* LM358 (tak jak LM324) osiąga 0V na wyjściu, ale tylko przy zerowym prądzie wpływającym. 10uA wpływające do wejścia A1 przy V_out=MAX może dać błąd rzędu kilkudziesięciu mV (czyli w praktyce mało istotny). Pozostałe błędy wywołane napięciem niezrównoważenia (parę mV) i prądami polaryzacji (rzędu 100nA * 100kohm) są również pomijalne.

* A2 pracuje jako wzmacniacz nieodwracający z ujemnym sprzężeniem zwrotnym. Przerzutnik Schmitta wymagałby jakiegoś sprzężenia dodatniego.

DYGRESJA:
Wykorzystując sumowanie prądów w węźle ADJ można zrealizować zdalną regulację V_out. Np. za pomocą PWM:




--
MDz