Zmiana zasilacza w przetworniku cyfrowo-analogowym

[Romekd]

Teraz powinno być dobrze.

Dokładnie tak. Wartość prądu pobieranego, o którą pytałem, ma znaczenie na dobór wartości pojemności pierwszego kondensatora elektrolitycznego (C1), a każe na dobór wartości rezystorów w obwodzie pierwszego stabilizatora (U1). Wartości ze schematu (poza C1) są odpowiednie dla prądu maksymalnego równego 2 A. Przy większym prądzie napięcie na wejściu drugiego stabilizatora (U2) może okazać się za niskie, natomiast dobór kondensatora C1 musi uwzględniać maksymalną, dopuszczalną jeszcze amplitudę tętnień o częstotliwości 100 Hz na wejściu pierwszego stabilizatora i dopuszczalną skuteczną wartość prądu tętnień dla wybranego kondensatora elektrolitycznego (przeważnie podaną w nocie katalogowej jako "RC"). Im mniejsza pojemność kondensatora, tym z reguły mniejsze dopuszczalne RC (Ripple Current). Jeżeli przy danym prądzie zastosuje się kondensator o zbyt małym RC, kondensator ten będzie nadmiernie się nagrzewał i szybko ulegnie zniszczeniu (np. "spuchnie").

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

Przy gnieździe nie ma takiej informacji, ale w instrukcji napisane 1 A.

W takim razie pojemność 2200 μF jako C1 może okazać się wystarczająca, jeśli tylko nie zastosuje Kolega jakiegoś nędznego kondensatora o zbyt wysokim ESR. Oczywiście pojemność tego kondensatora będzie jeszcze uzależniona od zapasu napięcia stałego na stabilizatorze U1, bo przy zbyt niskim napięciu (za małej różnicy napięcia między wejściem i wyjściem U1) składowa tętnień może zacząć przedostawać się na wejście stabilizatora U2 i na wyjście całego układu.

Pozdrawiam
Romek

[Jarekb]

W takim razie pojemność 2200 μF jako C1 może okazać się wystarczająca

Profilaktycznie można dać większą pojemność?

Taki więc dobór jak teraz będzie odpowiedni do prądu 1A a nawet do 2A?
Gdybym w przyszłości planował podłączyć coś co potrzebuje więcej prądu (np. Rasberry okolo 3A ) jakie elementy na jakie wartości podmienić?
Transformator dam 9VAC co po wyprostowaniu da ponad 12VDC.

[Romekd]

W takim razie pojemność 2200 μF jako C1 może okazać się wystarczająca

Profilaktycznie można dać większą pojemność?

Można, jeśli wytrzymają to użyte w układzie diody prostownicze i transformator sieciowy (wartość tej pojemności ma ogromny wpływ na skuteczną wartość pobieranego z transformatora prądu, oraz na wartość składową DC i AC napięcia na kondensatorze).

Taki więc dobór jak teraz będzie odpowiedni do prądu 1A a nawet do 2A?
Gdybym w przyszłości planował podłączyć coś co potrzebuje więcej prądu (np. Rasberry okolo 3A ) jakie elementy na jakie wartości podmienić?
Transformator dam 9VAC co po wyprostowaniu da ponad 12VDC.

W tym wypadku pojemność kondensatora 2200 μF okaże się już dużo za niska, podobnie jak wartość napięcia wejściowego stabilizatora U2 (rezystory ze schematu zapewniają napięcie wyjściowe U1 ok. 7,125 V, więc spadek napięcia na U2, równy tylko 2,125 V może być przy większym prądzie niewystarczający i na wyjściu U2 napięcie spadnie poniżej 5 V a dodatkowo wzrosną zakłócenia. Poniżej wykres przedstawiający minimalne napięcie między wyjściem i wejściem stabilizatora LM350 (wyprodukowanego przez firmę Texas Instruments) w zależności od prądu wyjściowego i temperatury układu:

Tu będzie miała zastosowanie trzecia, najwyżej położona charakterystyka. Minimalny spadek napięcia dla 3 A w temperaturze 20°C to ok. 2,3 V.

Pozdrawiam
Romek

[Jarekb]

Więc kondensator C1 4700uF a rezystor R1 560 Ohm (akurat taki mam)? Wtedy napięcie za U1 wynosić będzie 8,25VDC.

[Romekd]

Więc kondensator C1 4700uF a rezystor R1 560 Ohm (akurat taki mam)? Wtedy napięcie za U1 wynosić będzie 8,25VDC.

To zdecydowanie za mała wartość pojemności, jak na zasilacz 5 V i 3 A. Ja jako minimalną pojemność kondensatora przyjmuję 2200 μF na każdy 1 A prądu pobieranego. Zatem przy prądzie pobieranym 3 A wartość tego kondensatora powinna wynosić minimum 6600 μF, czyli kondensatorem z typoszeregu byłby w tym przypadku element o pojemności 6800 μF. Dla wyznaczenia tej pojemności powinniśmy określić dopuszczalną amplitudę tętnień dla maksymalnego prądu pobieranego z zasilacza. Nie jest to trudne, jeśli dla uproszczenia przyjmiemy, że kondensator za pełnookresowym mostkiem prostowniczym ładowany jest 100 razy na sekundę, a rozładowywany stałym prądem. Da nam to co prawda wynik nieco "nadmiarowy" jeśli chodzi o wyliczoną pojemność (przerwa w ładowaniu kondensatora trwa nieco krócej niż czas trwania jednego półokresu napięcia 50 Hz /10 ms/), ale ze względu na tolerancję pojemności kondensatorów (przeważnie ich pojemność jest nieco niższa od nominalnej) takie obliczenia będą wystarczająco dokładne i miarodajne. Dla pojemności 6800 μF i prądu 3 A otrzymamy tętnienia równe 4,41 V (wartość międzyszczytowa), a gdybyśmy chcieli zredukować tętnienia do poziomu np. 1 Vpp, pojemność kondensatora musiałaby wynosić aż 30000 μF. Tak więc znając parametry diod, transformatora i stabilizatorów przy pomocy prościutkich wzorów możemy znaleźć parametry innych elementów zasilacza. Trzeba jednak pamiętać, że stosując dobre diody Schottky'ego, odpowiedni transformator i kondensatory o dużej pojemności i bardzo niskim ESR, możemy otrzymać stabilizator, w którym wartość skuteczna prądu pobieranego z uzwojenia wtórnego transformatora będzie niemal dwukrotnie wyższa od prądu pobieranego z wyjścia układu. Transformator i diody prostownicze będą zatem musiały wytrzymywać wartości skuteczne prądu 6 A, gdy intuicja wielu osobom podpowiada, że wystarczą elementy dostosowane do obciążenia prądem 3 A...

Co do rezystora R1, to podana przez Ciebie wartość jest prawidłowa.

Pozdrawiam
Romek

[Jarekb]

Nawet na allegro są ciekawe
https://allegro.pl/oferta/1szt-10000uf- ... 0529774523
Lub
https://allegro.pl/oferta/kondensator-n ... 0078048061

[Olkus]

Nawet na allegro są ciekawe
https://allegro.pl/oferta/1szt-10000uf- ... 0529774523
Lub
https://allegro.pl/oferta/kondensator-n ... 0078048061

Kondensator z linku drugiego jest przeznaczony do audio a więc nie nada się do zasilacza. W przypadku pierwszego odczytuję z karty iż ma prąd tętnień na dość dobrym poziomie, sam wstawiłem identyczny kondensator (też z tej oferty z allegro) do testera lamp, który mam w obudowie, mam nadzieję, że się sprawdzi, choć w tym temacie chyba najwięcej ma do powiedzenia Kolega Romek

Pozdrawiam,
A.

[STUDI_bis]

Przy zasilaniu przetworników audio nie zaleca się używania żadnych popularnych zewnętrznych zasilaczy impulsowych, gdyż te niemal zawsze "sieją", ponieważ ich wyjście połączone jest z częścią pierwotną przetwornicy kondensatorami i przy braku bolca uziemiającego w gniazdu sieciowym zakłócenia przenikają na sprzęt audio (jeżeli gniazdko sieciowe ma bolec uziemiający, sytuacja jest jeszcze trudniejsza, bo niemal zawsze powstaje wtedy jakaś zamknięta "pętla masy", przez którą zakłócenia wnikają do toru sygnałowego...). Tak więc zasilacze impulsowe moim zdaniem odpadają.

Nie zgodzę się z tym stwierdzenim Mija się ono z prawdą. Jakoś o tym nie wiedzą konstruktorzy interfejsów muzycznych DAC+ADC o rodzielczościach >=24bity i o maksymlanym próbkowaniu przynajmniej 192kHz. Zasilane z USB. Wyjścia XLR dla obciażeń o niskiej impedancji, wartości sygnałó symetrycznych rzędu 4Vsk. Nie ma bata są tam przetwornice. Owczywiście ciut inne od chłamu wtyczkowego do ładowania telefonu.

Zasilacze impulsowe mają szeroki zakres napięc wejściowych zasilania. W zasadzie pozas przesłuchem pojemnosciowym z sieci energetycznej to brak skladowych 100Hz w tętnieniach napięci wyjściowego. Oczywiście, że jeszcze można dodać LDO o niskich szumach własnych.

Skończmy z tym dogmatem że nie wolno impulsowych przetwornic. Wolno. 1MHz tętnień łatwo wyfiltrować. To nie 100Hz. Przez tranformator i tak rzzechodzą liczbe harmoniczne i interharmoniczne z sieci energetycznej. Duże pojemności na dodatek generują uciążliwe zakłocenia zwiazane przejściem pradu przez zro w didoach, plus kolejne widmo wynikajaće iż impulsy prądowe są ograniczane przez nasycenie rdzenia.

[STUDI_bis]

Czy oscyloskop USB hantek wystarczy aby zbadać szumy tego zasilacza? Aby porównać go ze zwykła ładowarką USB.

W praktyce nie. Pozostaje posłużyc się interfejsem dżwiekowym. Niestety 24 bity i 192kHz. Chyba że masz dostępdo sprzętu Audio Precision. Ale ten jst zdecydowanie poza zasięgiem amatora. Lepszy oscyloskop cyfrowy z dodatkowymi features być może też coś da ale szumów poniżej 100 mikrowoltów będzie cieżko warygodnie pomierzyć (10 mikrowoltów dla 2V sygnału to napięciowy poziom nise-flor -86dB zaś SNR w paśmie 20Hz-20kHz to zaledwie rzędu -60dB). Opróćz typowych interfejsów audio jest jeszcze w zasięgu amatora Quant Asylum QA403, on jest zoptymalizowany do pomiarów.

Łqdowarki USB to nie biez pod uwagę. Tam jest często niska częstotliwość taktowania, tryby pracy gubieniem taktów przy zmniejszonym poborze ptądu, często jest zmienna częstotliwość kluczowania albo stosowane rozpraszanie spektrum zakłoceń.

Owszem mamy już GaN w użyciu w przetwornicach co znaczy mniejsze o większej mocy ale to nie będzie juz tania marketowa ładowarka. Już lepszym będzie przemysłowy zasilacz impulsowy. Dodasz stabilizator LDO i niskim poziomie szumów (już masz stałe i stabilizowane napicie niezależnie od tego czy masz w gniazdku 260V czy tylko 190V). To jak trzeba wyczyścić zasilanie zależy od rodzaju DAC'a R2R wiadomo że jak najczystsze a zasialcz mocno sztywny. Scalone DAC-i są w róznym stopniu wrązliwe na czystośc zailania oraz staraność odsprzeżenia zasilania. Dodatkowo layout PCB potrafi wiele popsuć.

[Romekd]

Czołem.

Przy zasilaniu przetworników audio nie zaleca się używania żadnych popularnych zewnętrznych zasilaczy impulsowych, gdyż te niemal zawsze "sieją", ponieważ ich wyjście połączone jest z częścią pierwotną przetwornicy kondensatorami i przy braku bolca uziemiającego w gniazdu sieciowym zakłócenia przenikają na sprzęt audio (jeżeli gniazdko sieciowe ma bolec uziemiający, sytuacja jest jeszcze trudniejsza, bo niemal zawsze powstaje wtedy jakaś zamknięta "pętla masy", przez którą zakłócenia wnikają do toru sygnałowego...). Tak więc zasilacze impulsowe moim zdaniem odpadają.

Nie zgodzę się z tym stwierdzenim Mija się ono z prawdą. Jakoś o tym nie wiedzą konstruktorzy interfejsów muzycznych DAC+ADC o rodzielczościach >=24bity i o maksymlanym próbkowaniu przynajmniej 192kHz. Zasilane z USB. Wyjścia XLR dla obciażeń o niskiej impedancji, wartości sygnałó symetrycznych rzędu 4Vsk. Nie ma bata są tam przetwornice. Owczywiście ciut inne od chłamu wtyczkowego do ładowania telefonu.
(...)
Skończmy z tym dogmatem że nie wolno impulsowych przetwornic. Wolno. 1MHz tętnień łatwo wyfiltrować. To nie 100Hz. Przez transformator i tak przechodzą liczne harmoniczne i interharmoniczne z sieci energetycznej. Duże pojemności na dodatek generują uciążliwe zakłocenia zwiazane przejściem pradu przez zro w didoach, plus kolejne widmo wynikajaće iż impulsy prądowe są ograniczane przez nasycenie rdzenia.

STUDI, chyba nie zrozumiałeś mojej wypowiedzi do końca. Pisałem, że do zasilania czułych przetworników sygnałowych nie zaleca się stosowania "popularnych (to słowo kluczowe) zewnętrznych zasilaczy impulsowych, gdyż te niemal zawsze "sieją"". Nie wspomniałem o specjalnych dedykowanych do nich przetwornicach i zasilaczach impulsowych. Jeśli czytałeś moje posty z wynikami pomiarów kartą muzyczną EM-U1616m, to mogłeś natrafić na zamieszczoną przeze mnie informację, że interfejs ten zasilam z przetwornicy (48 V), a wewnątrz urządzenia pracuje kilka zasilaczy impulsowych, co w ogóle nie jest widoczne na wykresach. Za to podczas wykonywania pomiarów przyciemniam ekran w laptopie, bo ten przy większych jasnościach matrycy "dodaje się" do wyników... Krótkofalarski transceiver KF zasilam z dobrego zasilacza impulsowego i też nie obserwuje żadnych prążków na odbieranych pasmach. Widać więc, że w takich przypadkach nie powinno się stosować uogólnień, gdyż każdy układ zachowuje się inaczej, a dedykowane zasilacze pozbawione są z reguły wymienionych przeze mnie wad. Ostatnio często używam zasilaczy impulsowych z układem MT3608 (na pewno chińskie podróbki, bo moje pracują na częstotliwościach 1,6...1,8 MHz, a oryginalny /Texas Instruments/ powinien pracować z częstotliwością 1,2 MHz). Zakłócenia z napięć wyjściowych, o tak wysokich częstotliwościach, łatwo wyeliminować nawet prostymi filtrami LC i zewnętrznym ekranem.

Pozdrawiam
Romek

[STUDI_bis]

STUDI, chyba nie zrozumiałeś mojej wypowiedzi do końca. Pisałem, że do zasilania czułych przetworników sygnałowych nie zaleca się stosowania "popularnych (to słowo kluczowe) zewnętrznych zasilaczy impulsowych, gdyż te niemal zawsze "sieją"".

Jednak tą metdą nawet w sposób niezamierzony pielęgnujemy dogmat. Ja rozumiem, że przetwornica taka prosta step-up zwłaszcza jak sie wkyorzystuje obecnie modną metodę CCM to może srzelić focha niestabilnością pętli regulacji napięcia wyjściowego. Potrzeba trochę z nimi ogłady. Niestety dogmat ma tę wadę że kontruktor nie podejmie się prób opanowania przetwornic. A warto bo one potrafią się odwdzięczyć z nawiązką.

Pomijam DAC, ale klasa D - im bardziej sztywny zasilacz tym lepiej bo mniejsze będą zniekształcenia. Zwykła taniutka impulsówka przemysłowa będzie lepsza od kilogramów toroida, baterii kondensatorów itd. Sprawdzone, nic nie świszczy, nic nie ćwierka, nic nie brumi (nie tylko z uchem w głośniku ale i na analizie FFT, większy problem robi upływ pojemnościowy z sieci energetycznej - u mnie nie ma w starym bloku przewodu PE w instalacji).

Ostatnio często używam zasilaczy impulsowych z układem MT3608 (na pewno chińskie podróbki, bo moje pracują na częstotliwościach 1,6...1,8 MHz, a oryginalny /Texas Instruments/ powinien pracować z częstotliwością 1,2 MHz). Zakłócenia z napięć wyjściowych, o tak wysokich częstotliwościach,
łatwo wyeliminować nawet prostymi filtrami LC i zewnętrznym ekranem.

I tu jedna istotna uwaga. Nie pojemność kondensatora filtrujaćego jest ważna a jego ESR. Nie ma nic lpeszego niż niestety sporo droższe polimetowe czy organiczne kondensatory elektrolityczne. O poziomie tłumienia tętnień ostatecznie zadecyduje ESR kondensatora.

Jednak łatwo wpaść przy takich częstotliwościach w inną pułapkę. Przelotka 0.45mm w FR4 o grubości 1.55mm ma częstotliwość rezonansowa około 6 - 7MHz. Długi i ślepo zakończony polygon masy jest i anteną i rezonatorem. Ba już nie przetwornica. karta DAC do Raspberry Pi, HiBerry. Pojawiło RPi z wbudowanym WiFi. I zonk, nie działa WiFi poza jednym kanałem. Przyczyną był tylko layout plytki DAC'a - takie anteny i rezonatory, Zmiana layout PCB i problem zniknął w kolejnej wersji tej karty / roszerzenia DAC.

[Jarekb]

Koledzy chce zrobić akumulator do daca i wzmacniacza słuchawkowego.
Rozumiem, że jeśli mam dwa urządzenia, jedno zasilane napięciem 15vdc a drugie 5vdc to mogę użyć tego samego zasilacza

Wystarczy że pominę diody prostownicze.
Chcę użyć pakietu 5 ogniw 18650 połączonych szeregowo.
Jeden odczep z zasilacza 15v a drugi 5.

[Marek7HBV]

Takie rozwiązanie będzie bardzo mało sprawne energetycznie i zakładając, że pobór prądu przez oba urządzenia przekroczy 1 A, to długo się nie posłucha. Ale kto by wytrzymał ze słuchawkami na głowie dłużej niż godzinę?

[Romekd]

Czołem.

Koledzy chce zrobić akumulator do daca i wzmacniacza słuchawkowego.
Rozumiem, że jeśli mam dwa urządzenia, jedno zasilane napięciem 15vdc a drugie 5vdc to mogę użyć tego samego zasilacza
Wystarczy że pominę diody prostownicze.
Chcę użyć pakietu 5 ogniw 18650 połączonych szeregowo.
Jeden odczep z zasilacza 15v a drugi 5.

Teoretycznie można coś takiego zrobić, choć przy dwóch niezależnych urządzeniach może (choć nie musi) pojawić się dodatkowy problem z pętlą masy - masy obu urządzeń połączone będą przez przewody sygnałowe (ich ekrany) oraz przez wspólna masę jednego zasilacza. Poza tym sięganie po akumulatorki w sprzęcie, który zamierzamy używać "stacjonarnie", wydaje się pewnym dziwactwem, gdyż można stworzyć dobry zasilacz sieciowy, który pod względem szumu, tętnień i innych zakłóceń nie będzie gorszy pod względem parametrów od zestawu małych akumulatorków litowo-jonowych, współpracujących ze zwykłymi szeregowymi stabilizatorami napięcia. Można też uzyskać świetne parametry stosując rozwiązania "impulsowe", choć to będzie już wymagało posiadania pewnej wiedzy i doświadczenia w projektowaniu tego typu zasilaczy.

Pozdrawiam
Romek