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OP穩壓 『晶體』的選擇問題?

文章發表於 : 週四 1月 20, 2005 12:06 am
linjunan
Hello,

這兩天在玩 :x Z TDA7294,以RealAudio的那組OP穩壓餵給它電源。

目前的做法是用『原廠』的T270,經『原廠』的濾波版,再接上『外廠』的OP穩壓。晶體用的是2SC3519/2SA1386。

RealAudio的OP穩壓結構與『原廠』大致相同:以LM317/LM337供單電源給OP,再由OP去OOXX。

由AC 27v經整流產生約DC 37v,考慮LM317/337工作需3v壓差,OP最好能承受DC 34v,所以偶使用OPA604(好像有點小浪費)。最後輸出電壓為DC 31v;本來想用TL071/NE5534之流,但這些最高電壓是+/-18v,大概是36v。想想T270的品質,不想去冒險。OPA604可接收 +/- 25v,那大概最高可玩到50v。

其中,最大的問題在於輸出的那兩顆晶體。給它的是DC 37v,輸出31v。我的想法是起碼有4v(37-31)的損秏,也就是如果後面的TDA7294吃掉5A的電,起碼會產生20w的損秏(4x5);為了降低溫度,我把兩顆晶體拉出PCB,接在PII的散熱片上,風扇電源接TDA7294 PCB上預留的電源。

因為沒有示波器(就算有,偶也不會用 :ho: ),實際使用時我發現兩顆晶體的溫度比TDA7294還高一些。

想請教網友:
一、我上面這個做法對嗎?
二、TDA7294所吃的電流該如何計算啊?
三、OP穩壓最後輸出的電容,是不是該換大容量?原來的電容為100uf。
四、晶體的最大輸出電流是不是只有4A(130/31)?

感謝!!! :)

PS.那對2SA/SCxxx晶體,規格上是25度C下有17A、130w的輸出。

文章發表於 : 週五 1月 21, 2005 9:55 am
sung9918
很少看到後級穩壓,大概是要省能源吧....

當成實驗也不錯.....

要能提供大電流.電壓要高.反應速度要快.這個穩壓用料要足......$$$$

文章發表於 : 週五 1月 21, 2005 1:01 pm
linjunan
其實,就是想要好玩。只是,不曉得該如何去計算後級所需的電流大小。

文章發表於 : 週五 1月 21, 2005 2:40 pm
skyboat
linjunan 寫:其實,就是想要好玩。只是,不曉得該如何去計算後級所需的電流大小。


下載 ST 的 TDA7294 Datasheet 來看:(April 2003年版)
http://www.st.com/stonline/books/pdf/docs/1057.pdf

第6/17頁的 Figure3(RL=8Ω)、Figure5(RL=4Ω) - Output Power vs. Supply Voltage.,取 THD=0.5% 那一條特性曲線:

1). 從水平軸選定了正負電源電壓,往上畫一垂直線與 THD=0.5% 曲線交叉。

2). 再從該交叉點往左畫一水平線與垂直軸交叉,就可找出在某電源電壓值之下,輸出功率的有效值 Po(rms)。

3). 已知 Po(rms) 之後,再代入公式:Io(rms) = √(Po/RL) ,再乘上 √2 就得輸出電流峰值 Io(peak)。

您的穩壓電路還得保留足夠的輸出餘裕(更 Powerful!)與夠快的反應速度(Slew Rate),"大奶媽餵小奶娃" 就這樣。

文章發表於 : 週五 1月 21, 2005 4:03 pm
linjunan
:clap:

原來方法並不難(原理就先不管了..... :roll:

由於偶打算給31v的電壓,那就是Po會小於60瓦。

RI = 8:
Io = √(60/8 ) * √2 = 3.9
考慮1.2倍的輸出電流:3.9 * 1.2 = 4.7

RI = 4:
Io = √(90/4 ) * √2 = 6.7
6.7 * 1.2 = 8.1

從這邊可確定以前一個只以『背』的概念:大功率的擴大機並不代表電流大。

看來,若純用T270,每邊最大5A的設計,對8ohm的SPEAKERS還算可以,對於4ohm的SPEAKERS就太勉強了。

看來,單以我目前找到的晶體,對於8歐姆的SPEAKERS來說就很勉強。若改用T270的AC:27-20-0v

AC 20整流後得28,經OP穩壓考慮6v左右的損秏,得DC 22v。

查表來看:

RI = 8:
Io = √(30/8 ) * √2 = 5
考慮1.2倍的輸出電流:2.8 * 1.2 = 3.36

RI = 4:
Io = √(50/4 ) * √2 = 5
6.7 * 1.2 = 6

此時,偶的晶體能輸出的電流為130/22 = 6

這樣看起來,犧牲掉快一半的輸出功率,可以讓穩壓電流供電較穩定。

這樣的想法正確嗎?

有有有更多的問題了:
1.如果變成30W的設計,會有什麼影響啊?
2.如果維持原來31v的電壓,在OP穩壓後並大容量的電容,能提高輸出電流嗎?
3.偶電晶體的部分計算方法對嗎?還是也該以類似TDA7294的方法來計算?

感謝!!!

開始可以想像為什麼沒人在後級上穩壓.....成本太高,穩壓線路差不多是另一套後級了。

文章發表於 : 週五 1月 21, 2005 8:26 pm
skyboat
linjunan 寫::clap:

原來方法並不難(原理就先不管了..... :roll:

由於偶打算給31v的電壓,那就是Po會小於60瓦。

RI = 8:
Io = √(60/8 ) * √2 = 3.9
考慮1.2倍的輸出電流:3.9 * 1.2 = 4.7

RI = 4:
Io = √(90/4 ) * √2 = 6.7
6.7 * 1.2 = 8.1

從這邊可確定以前一個只以『背』的概念:大功率的擴大機並不代表電流大。

看來,若純用T270,每邊最大5A的設計,對8ohm的SPEAKERS還算可以,對於4ohm的SPEAKERS就太勉強了。

看來,單以我目前找到的晶體,對於8歐姆的SPEAKERS來說就很勉強。若改用T270的AC:27-20-0v

AC 20整流後得28,經OP穩壓考慮6v左右的損秏,得DC 22v。

查表來看:

RI = 8:
Io = √(30/8 ) * √2 = 5
考慮1.2倍的輸出電流:2.8 * 1.2 = 3.36

RI = 4:
Io = √(50/4 ) * √2 = 5
6.7 * 1.2 = 6

此時,偶的晶體能輸出的電流為130/22 = 6

這樣看起來,犧牲掉快一半的輸出功率,可以讓穩壓電流供電較穩定。

這樣的想法正確嗎?

有有有更多的問題了:
1.如果變成30W的設計,會有什麼影響啊?
2.如果維持原來31v的電壓,在OP穩壓後並大容量的電容,能提高輸出電流嗎?
3.偶電晶體的部分計算方法對嗎?還是也該以類似TDA7294的方法來計算?

感謝!!!

開始可以想像為什麼沒人在後級上穩壓.....成本太高,穩壓線路差不多是另一套後級了。


T270 每邊 5A,這個 "5A" 是 RMS 值耶,再乘上 √2 約等於 7.07A(峰值)。

『偶的晶體能輸出的電流為130/22 = 6』 這是啥 :?:

前面計算的是最大連續輸出功率,實用上不太可能出現,除非是聽 "正弦波"、"方波" 之類的 "音樂" (這不是人聽的啦!)

您忽略了實際的負載(喇叭)的效率,還有您耳朵可承受的最大音量,我小時候曾經很仔細的盯著老祖父的 ESS 揚聲器、三菱 DIATONE DA-A10、-P10 &M10(輸出功率表)上的指數,音量已讓隔壁的老伯來 "幹xx" ,也從未超過 …… 1W(rms?忘了!)。

文章發表於 : 週五 1月 21, 2005 9:49 pm
linjunan
skyboat 寫:T270 每邊 5A,這個 "5A" 是 RMS 值耶,再乘上 √2 約等於 7.07A(峰值)。

『偶的晶體能輸出的電流為130/22 = 6』 這是啥 :?:


7A多..... :o 對哦。

我手上給OP穩壓用的輸出晶體為2SC3519/2SA1386。這個晶體的規格為25度C下最大130W、或17A。

突然覺得自己有點呆呆的。這對晶體在OP穩壓在,應該好像不是這樣算:

我本來是想這晶體上限為130W,那拿它穩壓輸出DC 22,所以輸出的電流最大為6A。這這這個想法該是錯的。

我給它DC 28v,要它給偶DC 22v的電流。那,真正的損秏該是6v(28-22)。當TDA7294需要5A的電流,損秏也為30w(6*5)。--->2SC3519/2SA1386這兩顆晶體的溫度是不是因為這個損秏才會產生?而與它輸出的電流沒什麼關係?

飛船老大:小弟這樣想的是對的嗎?

感激啦! :clap:

文章發表於 : 週五 1月 21, 2005 9:53 pm
linjunan
skyboat 寫:您忽略了實際的負載(喇叭)的效率,還有您耳朵可承受的最大音量,我小時候曾經很仔細的盯著老祖父的 ESS 揚聲器、三菱 DIATONE DA-A10、-P10 &M10(輸出功率表)上的指數,音量已讓隔壁的老伯來 "幹xx" ,也從未超過 …… 1W(rms?忘了!)。


:grin:

飛船老大超愛英式搞笑。

文章發表於 : 週六 1月 22, 2005 12:24 am
skyboat
linjunan 寫:7A多..... :o 對哦。

我手上給OP穩壓用的輸出晶體為2SC3519/2SA1386。這個晶體的規格為25度C下最大130W、或17A。

突然覺得自己有點呆呆的。這對晶體在OP穩壓在,應該好像不是這樣算:

我本來是想這晶體上限為130W,那拿它穩壓輸出DC 22,所以輸出的電流最大為6A。這這這個想法該是錯的。

我給它DC 28v,要它給偶DC 22v的電流。那,真正的損秏該是6v(28-22)。當TDA7294需要5A的電流,損秏也為30w(6*5)。--->2SC3519/2SA1386這兩顆晶體的溫度是不是因為這個損秏才會產生?而與它輸出的電流沒什麼關係?

飛船老大:小弟這樣想的是對的嗎?

感激啦! :clap:


C-E 兩端之間的電壓差(Vce)乘上流經 C-E 兩端的電流(Ic),就是它的功率損耗,好像對吧 :P

電晶體有它的 "安全操作範圍 ( SOA - Safe Operating Area)",請參考以下連結文章的第 14/29 頁之 Figure9.。

http://www.national.com/appinfo/power/files/f4.pdf

http://www.web-ee.com/primers/files/f4.pdf

(同一篇文章)

文章發表於 : 週六 1月 22, 2005 9:04 am
linjunan
哇! 這該不只是google就可找到....是一個人多年工作下來,熟悉這些資訊..... :worship:

研究中,感謝!!!

那....有沒有哪

文章發表於 : 週六 1月 22, 2005 9:16 am
oldhan
真的要用大電流穩壓的話我會選擇用 MOS, IRF530,540 之流
:)

文章發表於 : 週六 1月 22, 2005 9:23 am
linjunan
oldhan 寫:真的要用大電流穩壓的話我會選擇用 MOS, IRF530,540 之流
:)


頭好痛.......因自己知識不足而引發的偏頭痛!

文章發表於 : 週一 1月 24, 2005 7:32 pm
ijaywu
oldhan 寫:真的要用大電流穩壓的話我會選擇用 MOS, IRF530,540 之流
:)

個人偏好大功率的darlington,
原因:
一、並不是所有的op都能把電容性負載推得很好
二、Vgs對電流的變化比Vbe大得多(就是輸出阻抗稍大啦)

文章發表於 : 週三 2月 16, 2005 10:10 pm
linjunan
skyboat 寫:您的穩壓電路還得保留足夠的輸出餘裕(更 Powerful!)與夠快的反應速度(Slew Rate),"大奶媽餵小奶娃" 就這樣。



想再請教一下:這邊的slew rate,指的OP穩壓線路的電源晶體、還是OP本身?

大概多大的slew rate算是夠快?

目前在OP的文件,從16~25vs的,文件上都自稱為high-speed slew rate。 :aa: 這個地方,多少算是快啊?

此外,TL071上有看到unity-gain寬頻的資料,但,找不到有unity-gain-stable之類的字眼。其它如OPA604、OPA627的文件則是明白的指出『unity-gain-stable』;這樣,TL071算是unity-gain-stable的OP嗎?

感謝! :)

文章發表於 : 週三 2月 16, 2005 10:22 pm
Coffin
您得考慮要推動C3519/A1386之B極的電流。

依電路圖看,他們B極的電流完全由OP供應,當7294推8歐姆到緊繃,峰值電流約有3.8A,假設hfe=80,那麼OP就要輸出3.8/80=47.5mA的電流,而這只是8歐姆的狀態∼

假設低音的阻抗低到4甚至2歐姆呢?

文章發表於 : 週三 2月 16, 2005 10:40 pm
linjunan
Coffin 寫:您得考慮要推動C3519/A1386之B極的電流。

依電路圖看,他們B極的電流完全由OP供應,當7294推8歐姆到緊繃,峰值電流約有3.8A,假設hfe=80,那麼OP就要輸出3.8/80=47.5mA的電流,而這只是8歐姆的狀態∼

假設低音的阻抗低到4甚至2歐姆呢?


哇! 47.5ma!

掛了。那就是代表如果hfe=80,動態一大,即使是8ohm的SPEAKER,OP就會往生了???

想再請教一下:這邊的hfe值,指的是TDA7294的嗎?還是整個後級的?該如何計算呀?
又,一般的OP了不起只有45ma的輸出....可以拿buf634替換嗎?

感恩!

文章發表於 : 週三 2月 16, 2005 10:49 pm
Coffin
這裡的hfe是2SC3519/A1386的。通常來說,Ic=hfe*Ib

所以要保證穩壓晶體的輸出電流夠大,Ib也要大到一定的程度。達靈頓晶體或是MOSFET應該可以用在此處。

這可能還是得搬出UCC∼∼ :ale:

文章發表於 : 週三 2月 16, 2005 11:03 pm
linjunan
回Coffin兄:

感謝啦。原來,還有這麼多的考量。看來,要使用OP穩壓給後級供電,要考量的東西還真不少。

一般功率晶體,似乎都只有電流大,但hfe值都不高。看來,要從這個地方下手.....

UCC老大也出了不少OP穩壓.....去吵吵他好了。 :ho:

手邊正好有TIP122的資料,不曉得是不是小弟亂看資料,它的DC Current Gain在Vce=3v、Ic=3A,hfe min為1000.....最大輸出電流5A。

文章發表於 : 週三 2月 16, 2005 11:18 pm
Erwin Tseng
linjunan 寫:
Coffin 寫:您得考慮要推動C3519/A1386之B極的電流。

依電路圖看,他們B極的電流完全由OP供應,當7294推8歐姆到緊繃,峰值電流約有3.8A,假設hfe=80,那麼OP就要輸出3.8/80=47.5mA的電流,而這只是8歐姆的狀態∼

假設低音的阻抗低到4甚至2歐姆呢?


哇! 47.5ma!

掛了。那就是代表如果hfe=80,動態一大,即使是8ohm的SPEAKER,OP就會往生了???

想再請教一下:這邊的hfe值,指的是TDA7294的嗎?還是整個後級的?該如何計算呀?
又,一般的OP了不起只有45ma的輸出....可以拿buf634替換嗎?

感恩!


一顆 OP 的輸出電流可能推不動需要大電流輸出的低 hfe 晶體, 不過多加個
高 hfe 的晶體當預推級應該能解決這個問題.......

文章發表於 : 週三 2月 16, 2005 11:26 pm
linjunan
Erwin Tseng 寫:一顆 OP 的輸出電流可能推不動需要大電流輸出的低 hfe 晶體, 不過多加個高 hfe 的晶體當預推級應該能解決這個問題.......


老大指的重新設計線路?? 看來,這次惡搞的計畫可能要放棄了。 :aa:

文章發表於 : 週三 2月 16, 2005 11:28 pm
Erwin Tseng
linjunan 寫:
Erwin Tseng 寫:一顆 OP 的輸出電流可能推不動需要大電流輸出的低 hfe 晶體, 不過多加個高 hfe 的晶體當預推級應該能解決這個問題.......


老大指的重新設計線路?? 看來,這次惡搞的計畫可能要放棄了。 :aa:


不過就多顆晶體, 很簡單的.......

PS. 剛剛查了一下, 晶體不要加在 OP 輸出處, 加在穩壓輸出處輸出電容後
就行了, 請參考下列網址.....

http://www.diyzone.net/diy/power/cdrompower.htm

文章發表於 : 週三 2月 16, 2005 11:51 pm
skyboat
linjunan 寫:想再請教一下:這邊的slew rate,指的OP穩壓線路的電源晶體、還是OP本身?

大概多大的slew rate算是夠快?

目前在OP的文件,從16~25vs的,文件上都自稱為high-speed slew rate。 :aa: 這個地方,多少算是快啊?

此外,TL071上有看到unity-gain寬頻的資料,但,找不到有unity-gain-stable之類的字眼。其它如OPA604、OPA627的文件則是明白的指出『unity-gain-stable』;這樣,TL071算是unity-gain-stable的OP嗎?

感謝! :)

穩壓電路(或 IC) 即是「直流放大器」呀!將一穩定的參考電壓放大數倍輸出,負載電壓、電流一有變動,要能即時檢知調節。

"High Speed" 是相對值非絕對值,滿足負載需求就可以稱 High!

去下載 TI 的 TL07X 系列 Datasheet,在第一頁最上頭有一列文字:"Internal Frequency Compensation" ,就是這個。(否則,沒事在 IC 內部浪費空間造一個電容器幹啥!)

文章發表於 : 週四 2月 17, 2005 12:02 am
skyboat
Erwin Tseng 寫:
linjunan 寫:
Erwin Tseng 寫:一顆 OP 的輸出電流可能推不動需要大電流輸出的低 hfe 晶體, 不過多加個高 hfe 的晶體當預推級應該能解決這個問題.......


老大指的重新設計線路?? 看來,這次惡搞的計畫可能要放棄了。 :aa:


不過就多顆晶體, 很簡單的.......

PS. 剛剛查了一下, 晶體不要加在 OP 輸出處, 加在穩壓輸出處輸出電容後
就行了, 請參考下列網址.....

http://www.diyzone.net/diy/power/cdrompower.htm


Yes!幾年前也畫了張貼在 DZ,以穩壓 IC 當推動級,再經功率電晶體 "放大" 數十倍,例如 LM317 最大輸出 1.5A 再乘上 hFE 倍,輸出阻抗則再除 hFE 倍,唯一的遺憾是犧牲穩壓 IC 內建的輸出保護機制。

文章發表於 : 週四 2月 17, 2005 1:21 am
linjunan
skyboat 寫:"Internal Frequency Compensation"
這串字『分開』偶看的懂,『合』起來就看不懂了.....沒關係,這下用力把它給『背』起來。 :ho:

Erwin Tseng 寫:剛剛查了一下, 晶體不要加在 OP 輸出處, 加在穩壓輸出處輸出電容後就行了, 請參考下列網址.....
說真的,愈搞愈像是在做後級了 :aa: 本來小弟是打算直接拿Realaudio出的OP穩壓來給後級供電,本來想偷懶說,沒想到要做這麼多的考量。以那張圖看來,還蠻好撘棚的說;小弟有時間就趕快來玩玩看。


在KP的網頁上,有一位小翁也出了一篇:http://www.keces.com.tw/diyproject/audiodiy/D0312001/D0312001.htm。看來也是以OP穩壓,後來也是改成用另一顆中功率晶體來推動。


感謝飛船老大與Erwin Tseng兩位。 :bs:

文章發表於 : 週二 5月 10, 2005 2:11 pm
HerbertF
skyboat 寫:
linjunan 寫:其實,就是想要好玩。只是,不曉得該如何去計算後級所需的電流大小。


下載 ST 的 TDA7294 Datasheet 來看:(April 2003年版)
http://www.st.com/stonline/books/pdf/docs/1057.pdf

第6/17頁的 Figure3(RL=8Ω)、Figure5(RL=4Ω) - Output Power vs. Supply Voltage.,取 THD=0.5% 那一條特性曲線:

1). 從水平軸選定了正負電源電壓,往上畫一垂直線與 THD=0.5% 曲線交叉。

2). 再從該交叉點往左畫一水平線與垂直軸交叉,就可找出在某電源電壓值之下,輸出功率的有效值 Po(rms)。

3). 已知 Po(rms) 之後,再代入公式:Io(rms) = √(Po/RL) ,再乘上 √2 就得輸出電流峰值 Io(peak)。

您的穩壓電路還得保留足夠的輸出餘裕(更 Powerful!)與夠快的反應速度(Slew Rate),"大奶媽餵小奶娃" 就這樣。


請問飛船老師,....選擇 OP 穩壓的 OP 是只要選 slew Rate 高的就好了嗎?

有些 OP slew rate 都比那些貴的要死的 "音響用" OP 高, 然後又便宜, 可以用那種 OP 來在穩壓用嗎? 還是有其他的項目要考量?