کاهش نویز منبع تغذیه با چهار آی سی موازی 

این مقاله منبع تغذیه کم نویز با چهار تنظیم‌کننده ولتاژ 78L15 را به طور موازی ارائه می‌دهد که حدود 15 ولت خروجی DC دارد. محیط مدرن وسایل الکترونیکی پر از نویزهای مختلف شده و هر منبع تغذیه، منبع قدرتمندی از نویز الکتریکی است که برای تجهیزات صوتی و آزمایشی با کیفیت بالا بسیار نامطلوب است.

علت وجود نویز در منبع تغذیه

اگر به منبع تغذیه  15+ ولت با تحمل 10± درصد و نویز کمتر از 10μVrms نیاز دارید، می‌توانید از تنظیم‌کننده‌های ولتاژ 78L15 استفاده کنید. به این دلیل که کم هزینه هستند و به راحتی در دسترس می‌باشند، دارای جریان خروجی 100mA یا بیشتر، تحمل ولتاژ خروجی کم، محدودیت جریان داخلی و محافظت حرارتی هستند.

اکثر IC های 78L15 جریان خروجی 40mA دارند، اما ممکن است به یک جریان 160mA-250mA نیاز داشته باشیم. استفاده از سری M، مانند تنظیم‌کننده‌های 78M15 با 0.5A مناسب نیستند زیرا این امر به مدارهای فیلتر پیچیده‌ای نیاز دارد تا ولتاژ خروجی پر نویز را به حداقل برساند. همچنین، این تنظیم‌کننده‌ها در بسته‌های TO-220 موجود هستند که نصب آنها در مقایسه با بسته‌های TO-92 دشوارتر است.

یکی از راه‌حل‌های دریافت خروجی جریان بالاتر استفاده همزمان از آی سی‌های تنظیم‌کننده ولتاژ 78L15 است. یک مزیت این پیکربندی این است که اگر یکی از تنظیم کننده‌های موازی خراب شود، تنظیم کننده‌های باقیمانده ولتاژ و جریان خروجی را تأمین می‌کنند. اما توجه داشته باشید که تنظیم کننده‌های 78LXX نویز خروجی زیادی دارند، گاهی اوقات بیش از 100 میکرومتر در دامنه 10 هرتز تا 100 کیلوهرتز دارند.

به طور کلی، نویز تولید شده توسط تنظیم کننده‌های ولتاژ تصادفی است. بنابراین، می‌توان از روش میانگین‌سازی (یک روش کاهش نویز) برای کاهش نویز و تحمل ولتاژ خروجی استفاده کرد. در حالت ایده‌آل، ما باید این روش را روی تعداد نامحدودی از منابع ولتاژ اعمال کنیم، اما در تعداد کمی از تنظیم کننده‌های ولتاژ نیز کار می‌کند. در اینجا شاهد راه‌حلی بر اساس این روش خواهیم بود.

ساختار مدار منبع تغذیه با نویز کم

نمودار مدار منبع تغذیه کم نویز با چهار تنظیم‌کننده ولتاژ 78L15 به صورت موازی در شکل 1 نشان داده شده است. این سیستم در اطراف تنظیم‌کننده پل BR1، چهار تنظیم‌کننده ولتاژ 78L15 (IC1 تا IC4)، دیودهای 1N4007 (D1 و D2) ، LED1 و چند مولفه دیگرساخته شده است.

این مدار از ورودی 18 ولت AC یا ورودی 18 ولت DC با فیلترهای RC برای کاهش نویز استفاده می‌کند. فیلترهای RC برای ورودی 18 ولت DC از مقاومت R1 و خازن‌های C1 ،C2 و C11 تشکیل شده‌اند. ورودی 18 ولت متناوب شامل پل یکسوکننده BR1 و خازن‌های C1 ،C2 ،C3 ،C5 ،C6 ،C7 و C11 است. اثربخشی فیلتر صوتی به مقاومت داخلی منبع ولتاژ AC و دیودهای موجود در پل بستگی دارد.

این مدار دارای چهار تنظیم‌کننده ولتاژ 78L15 به صورت موازی است. هر یک از تنظیم‌کننده‌ها یک مقاومت برابر (R2 تا R5) در خروجی دارند. مقادیر مقاومت‌ها، برابر یا بیشتر از 10 اهم هستند. مقاومت‌ها از نظر مقاومت بسیار بالاتر از مقاومت خروجی داخلی تنظیم کننده‌ها هستند.

در صورت لزوم، شما می‌توانید یک خازن 0.1 μF به هر تنظیم‌کننده اضافه کنید (در مدار به خازن‌های C4 ،C9 ،C8 ،C14 ،C10 C16 ،C15 و C17 مراجعه کنید). این خازن‌های منفرد عملکرد پایدار تنظیم‌کننده‌های ولتاژ را تضمین می‌کنند و نویز فرکانس بالا را تا حدی کاهش می‌دهند.

ولتاژ خروجی مدار به مقاومت بار و جریان بار بستگی دارد. یک مقاومت یکسان‌سازی شده باعث ایجاد یکسان‌سازی بهتر و فیلتر بهتر نویز می‌شود. اما همچنین منجر به وابستگی بیشتر به ولتاژ خروجی از جریان بار خواهد شد. یعنی مقاومت‌های بزرگتر فیلتراسیون نویز از تنظیم‌کننده‌ها را بهبود می‌بخشد اما بر تنظیم بار تأثیر می‌گذارد. در این برنامه، کاهش نویز از اهمیت بیشتری برخوردار است. مقادیر معمول این مقاومت‌ها از 10 تا 30 اهم است.

پارامترهای اصلی با مقاومت‌های 10 اهم R2 تا R5 در جدول 1 آورده شده است.

درصورتی که از ورودی شبکه 50Hz / 60Hz از AC استفاده می‌کنیم، فرکانس قطع فیلتر خروجی ساخته شده در اطراف مقاومت‌های برابر کننده و خازن‌های خروجی C12 ،C13 و C18 ترجیحاً باید زیر 20 هرتز باشد. با مقاومت R = 10 اهم و خازن C = 1000µF، ما دارای فرکانس F (-3dB) = 15.9Hz به همراه مقداری سرکوب هارمونیک در شبکه‌های AC 50 / 60Hz موجود در مدار پس از اصلاح هستیم.

ساخت و آزمایش منبع تغذیه با چهار آی سی موازی

یک طرح PCB در اندازه واقعی برای منبع تغذیه کم نوی در شکل 2 و طرح اجزای آن در شکل 3 نشان داده شده است. خروجی 15 ولت DC را از طریق CON3 بگیرید.

این مقاله منبع تغذیه کم نویز با چهار تنظیم‌کننده ولتاژ 78L15 را به طور موازی ارائه می‌دهد که خروجی 14.4 ولت در 0.25A را تولید می‌کند. متوسط جریان خروجی برای هر رگولاتور کمتر از 75 میلی‌آمپر است که کمتر از جریان خروجی 100 میلی‌آمپر برای سری 78L15 است. (ما به طور متوسط 62.5 میلی‌آمپر جریان در هر تنظیم‌کننده داریم، در مجموع 4 × 62.5 میلی‌آمپر = 250 میلی‌آمپر داده می‌شود)

مدار دارای عملکرد محدودکننده جریان و محافظت در برابر اتصال کوتاه است. برای عملکرد صحیح نیازی به هیچگونه تنظیماتی ندارد. ترجیحاً، ما باید از یک تنظیم‌کننده 78L15 با تحمل 4٪± یا بهتر و مقاومت‌های برابر کننده با حداکثر مقادیر عملی استفاده کنیم. در اینجا، ما نگران تنظیم خروجی نیستیم بلکه علاقه‌مند به خروجی کم نویز و توزیع جریان برابر خروجی بین تنظیم‌کننده‌های ولتاژ متصل به موازات هستیم.