La salida de la fuente de alimentación adjunta basada en LM317 tarda en estabilizarse

Question

Recientemente construí un pequeño y rápido esquema de fuente de alimentación ajustable basada en LM317:

Sin embargo, me he dado cuenta de que la salida puede tardar varios segundos (del orden de 10 o así) en "asentarse" después de girar el trimmer a la tensión de salida deseada. Lo que ocurre es que si lo pongo a 5.000V (como ejemplo), mi DMM mostrará que la salida baja lentamente en incrementos de 1mV o así hasta que el voltaje finalmente se asienta; a veces hasta 100mV más bajo de lo que inicialmente puse.

No parece importar si giro la recortadora rápida o lentamente. Una vez que lo suelto, mi DMM mostrará que el voltaje "baja" lentamente hasta que finalmente se estabiliza. El mismo problema ocurre con o sin carga. Para proporcionar una carga estable para las pruebas (100mA más o menos) estoy utilizando una carga ficticia de corriente constante similar a la EEVblog uno . Además, originalmente no tenía el tapón adjunto de 10uF, pero añadirlo no parece marcar la diferencia.

¿Alguna idea de por qué sucede esto o es simplemente normal? Parece que tengo suficiente capacitancia de suavización, así que no creo que sea un problema de ondulación. ¿Podría ser demasiada capacitancia en la salida? He visto a otras personas demostrar su Circuitos LM317 en youtube y su DMM no parece "bajar" después de ajustar la tensión de salida como lo hace el mío.

Tal vez mis DMMs son sólo también preciso, heh. =)

EDITAR: He probado a sustituir la "carga ficticia" por una simple resistencia de 1k (también he probado con una de 100 ohmios). No parece haber ninguna diferencia. Además, parece que después de ajustar el voltaje de mi medidor 'garrapatas hacia abajo' bastante rápido al principio y luego más lento y más lento. "Se siente" casi logarítmico:

Acabo de recordar que mi medidor agilent hace registro de datos (duh). Aquí está el gráfico de ~ 90 puntos de datos que muestra la caída de tensión (después de ajustar a alrededor de 5.25V o así) durante ~ 90 segundos:

Aquí hay otro más de 5 minutos (estaba tratando de marcar 15V):

ACTUALIZACIÓN: He sustituido el pote de 5K (que era un pote de una sola vuelta de 50mW) por un pote de precisión de 5K y 10 vueltas (de 2W). Ahora puedo subirlo a, digamos, 5V o 12V o lo que sea y mi DMM muestra una lectura estable de inmediato.

Answer 1

Dada la información proporcionada por los diagramas de su registrador de datos, estoy bastante seguro de que está viendo deriva térmica . La constante de tiempo de tu deriva está en el rango de unos 10 segundos a unos minutos, lo cual es bastante común para el asentamiento térmico de piezas pequeñas. Dices que en tus primeras pruebas, tu carga toma algo así como 0,1 A, y la diferencia entre la entrada y la salida es de aproximadamente 20 V - 5 V = 15 V. Esto significa que tu LM317 está disipando aproximadamente 1,5 W - lo suficiente para darle un aumento de temperatura notable, dependiendo del disipador. Cuando ajustas la salida a un voltaje más alto, y asumiendo que la corriente se mantiene igual, reduces la disipación de potencia (acción de calentamiento), lo que explicaría por qué la deriva tarda más con un voltaje de salida más alto. (Edición: Se aplicarían números ligeramente diferentes para tus experimentos con una resistencia de carga de 1k, por supuesto).

Si la referencia interna del LM317 deriva a un voltaje ligeramente inferior con el aumento de la temperatura, la salida también derivará. Si empiezas con 5,27 V a temperatura ambiente y obtienes 0,1 V menos con un LM317 caliente, esto es algo así como una deriva del 2 %. No es exactamente bueno, pero tampoco es inaudito para un regulador de voltaje integrado estándar...

Puedes probar esta teoría utilizando un spray refrigerante (o simplemente soplando aire frío a lo largo de la pieza) o una pistola de aire caliente (o un soldador) y monitorizando la tensión de salida regulada con tu DMM de precisión. Tu regulador en particular parece tener un coeficiente de temperatura negativo, por lo que enfriarlo debería hacer que el voltaje de salida sea mayor y calentarlo debería hacerlo menor.

Hoja de datos del LM317 de TI parece que su versión del regulador IC tiene incluso un tempco negativo, por lo que debería hacer lo mismo que tu IC. Sin embargo, las piezas de otros fabricantes pueden tener un tempco positivo. Véase la parte superior izquierda de las páginas 4 y 5.

Answer 2

Mi primera suposición fue que tienes un valor anormalmente grande de C7, pero dices que el efecto también se produce sin C7, así que eso se puede descartar.

¿Estás seguro de que no has configurado tu DMM en algún ajuste extraño, como pico medio o CA? ¿Puedes medir la salida con algún otro instrumento (osciloscopio, multímetro analógico antiguo, o incluso un LED+resistencia para tener una idea aproximada)?

Answer 3

Como en todas estas circunstancias, incluso un osciloscopio de muy baja especificación es de gran valor. Un osciloscopio amplía las capacidades de su cerebro ocular en el dominio del tiempo durante períodos mucho más cortos de lo que normalmente es capaz :-). Son una herramienta esencial en todas las situaciones serias de desarrollo electrónico. Probablemente pueda encontrar uno viejo por menos de lo que cuestan las piezas de este suministro y le proporcionará información que de otro modo sería imposible obtener.

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¿Oscilación? Este tipo de resultado suele deberse a la oscilación PERO tu circuito parece razonablemente correcto. Algunos reguladores requieren tapas de salida dentro de un rango de Ricitos de Oro (no demasiado alto y no demasiado bajo) y ESR también con un rango, pero LM317 no es tan quisquilloso, pero compruebe la hoja de datos para asegurarse de que las tapas utilizadas cumplen con el requisito de rango.s Las tapas montadas cerca del regulador es una muy buena idea.

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¿Interacción carga/suministro?: Pruebe con una carga de resistencia sinple para empezar decir 100 ohmios a 1000 ohmios. Podría ser una interacción entre la carga y el suministro.

Con circuitos de este tipo (que son una idea excelente en principio y a menudo excelente en la práctica) estás a merced del algoritmo implementado dentro del controlador de carga. Si necesita iterar la carga para cumplir con la especificación de corriente constante, esto puede causar resultados inesperados, y potencialmente también puede oscilar mientras busca el punto de funcionamiento deseado. El LM317 DEBERÍA ser estable en voltaje bajo carga variable dentro de su rango de carga, pero no hay certeza de que no habrá interacción.

Answer 4

Creo que estás disipando demasiada potencia en el potenciómetro. Mi cálculo da como resultado 161mW cuando se utiliza la resistencia total. Si es una versión de baja potencia de 200mW, podría ser demasiado. Cambia R5 por una de 1K o 910 ohmios y vuelve a hacer el experimento con los 5V a ver cómo varía.