regolatore lm338k instabile

Ciao a tutti,

sto costruendo un alimentatore basato sullo stabilizzatore lm338k, un comune stabilizzatore a 3 pin con package to3, nel mio caso prodotto dalla ST.

Il partitore =E8 costituito da una resistenza da 220Ohm (tra Vout e Vadj) e da un potenziometro regolato intorno ai 2.2kOhm e collegato tra Vadj e massa, in modo da ottenere in uscita 14V. Ho inoltre messo questi condensatori di bypass:

Vin - massa: 1uF, ceramico multilayer Vadj - massa: 10uF, tantalio Vout - massa: 1uF, ceramico multilayer

Ho portato un filo di massa vicino all'integrato e a questo ho collegato il partitore e i condensatori. Sono dunque tutti attaccati ad un singolo punto.

Veniamo al problema. A vuoto la tensione =E8 stabile ed =E8 quella attesa, ma appena carico lo stabilizzatore la tensione crolla, assestandosi in modo instabile intorno ad un valore parecchio inferiore a 14V. Come carico uso delle lampadine e la corrente assorbita =E8 ampiamente sotto a quella massima indicata nel data sheet. L'lm338 =E8 montato su un grosso dissipatore di alluminio, in ogni caso nelle prove svolte non ha fatto in tempo a scaldarsi. Dopo infinite prove ho raccolto questi ulteriori dati:

  1. se stacco i condensatori di bypass di Vin e Vadj tutto funziona bene: posso caricare lo stabilizzatore senza problemi e la tensione rimane perfetta entro qualche mV;
  2. se attacco solo il condensatore di Vout, lasciando escluso quello di Vadj, lo stabilizzatore continua a comportarsi bene. Al condensatore di Vout posso anche collegare in parallelo un condensatore di capacit=E0 maggiore (un condensatore di uscita vero e proprio), tutto continua a funzionare bene;
  3. se invece collego solo quello di Vadj e non quello di Vout lo stabilizzatore inizia a lavorare male, anche se in modo meno disastroso di quanto accada con entrambi i condensatori. Diciamo che la tensione cala di alcune centinaia di mV anzich=E9 di qualche volt. Rimane comunque instabile;
  4. Nelle situazioni in cui lo stabilizzatore funziona male il mio multimetro indica che la tensione in uscita non =E8 propriamente continua ma "balla" con frequenza di vari kHz. Quando lo stabilizzatore funziona "bene" (niente condensatori) la tensione =E8 continua (frequenza: 0.00Hz);
  5. Se collego a massa Vout con un condensatore al tantalio da 10uF lo stabilizzatore sotto carico si comporta male e il condensatore si scalda moltissimo nel giro di qualche secondo (solo quando c'=E8 un carico collegato);
  6. Usando condensatori ceramici da 0.1uF anzich=E9 da 1uF ottengo comportamenti analoghi;
  7. Per alimentare l'lm338 ho usato sia la tensione proveniente da uno stadio di alimentazione costituito da trasformatore, ponte e condensatori, sia un alimentatore da banco. Ottengo il medesimo comportamento.

Non so che pesci pigliare! Credo che lo stabilizzatori oscilli, ma come eliminare il problema? Del resto non mi sono inventato io questa configurazione: =E8 quella consigliata dal data sheet...

Mi si potrebbe rispondere di eliminare semplicemente il condensatore da Vadj, visto che senza questo tutto pare funzionare bene. Il data sheet per=F2 indica che con questo condensatore si ottiene una ripple rejection molto migliore, e dato che sto facendo del mio meglio per costruire un buon alimentatore mi dispiacerebbe agire in questo modo, specialmente senza aver capito perch=E9 ottengo il comportamento descritto.

Un grazie per ogni consiglio che vorrete darmi...

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kerneltrap
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Il giorno Tue, 4 Oct 2011 18:36:40 -0700 (PDT), kerneltrap ha scritto:

Sicuramente autooscilla.

Ho usato molte volte degli LM338K e non ho mai avuto problema di autooscillazioni, però i condensatori che usavo erano diversi, in particolare sul terminale di ADJ non ho mai messo un condensatore.

Ho fatto attenzione solo che la resistenza tra Vout e Adj fosse più vicino possibile all' IC.

Comunque il datasheet non usa condensatori sull' Adj, salvo che per il caso di fig.3 e la resistenza comunque è sempre da 120 ohm.

formatting link

Dove l'hai letto sul datasheet?

Una resistenza più alta di retroazione (2200 contro 120) e un condensatore troppo elevato (10µF) fanno si che il dispositivo non riesca a stabilizzare la tensione di uscita.

1) metti una R da 120ohm tra Vout e Vadj 2) non mettere condensatori tra Vadj e 0V, o al limite mettici un 100nF ceramico.

-- ciao Stefano

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SB

are

Questo l'ho fatto anch'io: =E8 saldata direttamente ai piedini dell'IC.

so di

A pagina 6 del datasheet di cui hai postato il link, sezione "external capacitors":

The adjustment terminal can be bypassed to ground on the LM338 to improve ripple rejection. This bypass capacitor prevents ripple form being amplified as the output voltage is increased. With a 10=B5F bypass capacitor 75dB ripple rejection is obtainable at any output level. Increases over 20=B5F do not appreciably improve the ripple rejection at frequencies above 120Hz.

re la

Un attimo, la resistenza che uso io =E8 da 220, non da 2200. Nel datasheet, sempre a pagina 6, ne consigliano una da 240, sempre a pagina 6:

The current set resistor connected between the adjustment termi- nal and the output terminal (usually 240) should be tied directly to the output of the regulator rather than near the load.

Posso provare ad usarne una da 120 anzich=E9 da 220...

100nF ceramico gi=E0 rovina tutto, come avevo scritto...

Grazie per i consigli comunque, prover=F2 ad usare una resistenza da 120 Ohm e riporter=F2 il risultato dell'esperimento.

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kerneltrap

Prova fatta, nessuna buona notizia. Ho usato una resistenza da 130 Ohm, modificando ovviamente anche l'altra resistenza del partitore (il potenziometro). Si comporta come prima.

Ho gi=E0 provato anche a rifare tutto, smontando tutto e rimondando, nel caso ci fosse qualche saldatura fatta male o qualche altro dettaglio "invisibile" ma importante. Niente: ho riottenuto lo stesso comportamento.

Mi risulta difficile credere che sia l'lm338 difettoso, sarebbe un raro caso di... sfortuna del principiante.

Credo non c'entri niente, ma aggiungo che c'=E8 una parte del datasheet che mi risulta oscura, sempre nella famigerata pagina 6:

Ceramic capacitors are also good at high frequencies, but some types have a large decrease in capacitance at frequencies around 0.5MHz. For this reason, 0.01=B5F disc may seem to work better than a 0.1=B5F disc as a bypass.

Assumo che per "disc capacitors" intendano sempre condensatori ceramici. Se a certe frequenze la capacit=E0 dei ceramici diminuisce, e noi vogliamo che sia "alta", trattandosi di condensatori di bypass, perch=E9 dice che un condensatore da 0.01uF potrebbe lavorare meglio di uno da 0.1uF? Questo fatto mi rimane misterioso.

Ciao e grazie ancora.

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kerneltrap

Il giorno Wed, 5 Oct 2011 04:54:25 -0700 (PDT), kerneltrap ha scritto:

Ho letto, non lo ricordavo.

Dal tuo post originale:

Posta anche una foto dell'alimentatore su tinypic, giusto per avere una visione migliore del problema.

-- ciao Stefano

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SB

ALCUNI tipi di condensatori ceramici a disco sono "pessimi" e quindi alle frequenze sunnominate hanno una forte ( cit. large ) diminuzione della capcacita', tanto da essere peggiori di quelli da 10 nF sempre disco-ceramici, che ragionevolmente non fanno cosi' schifo ;-) hai presente i ceramici a disco presente nelle apparecchiature elettroniche degli anni '70 ?

io per stare tranquillo userei dei piu' "moderni" poliestere ( quelli parallelepipedi per intenderci ) invece dei condensatori a disco

Reply to
mmm

isione

Ecco fatto:

formatting link

Il filo blu e Vin, il filo nero e' massa e il filo rosso =E8 Vout. La resistenza saldata tra Vout e massa =E8 quella da 220 Ohm di cui ho gia' scritto. Tra massa e Vadj =E8 saldato il potenziometro, lo si vede bene. Si vedono inoltre i tre condensatori, nel caso della foto tutti da

1uF.

Nella foto il condensatore su Vout =E8 staccato, mentre quello su Vadj =E8 attaccato. In questa configurazione lo stabilizzatore *non* funziona, e funziona ancora peggio se attacco anche il condensatore su Vout. Se invece staccassi quello su Vadj tutto andrebbe bene.

Come ho gi=E0 scritto ho provato anche con altri condensatori (100nF,

10uF tanalio, ...). I componenti sono tutti nuovi.

Sullo sfondo si vede il grosso trasformatore che alimenta lo stabilizzatore. Ovviamente, dato che per ora sto lavorando solo con lo stabilizzatore, uso solo una piccola parte della potenza che quel trasformatore =E8 in grado di erogare. Lo stabilizzatore, se funzionasse, verrebbe poi usato per pilotare dei transistor di potenza. Questa parte di circuito per ora e' disconnessa.

Ne approfitto per ringraziare mmm per il chiarimento sul datasheet. Non credo comunque che il problema risieda nei ceramici di scarsa qualit=E0...

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kerneltrap

Il 05/10/2011 16:00, kerneltrap ha scritto:

Hai caricato l' uscita del 338 con 10mA (parametro IOmin), facendo le prove?

Reply to
Englishman

ve?

La risposta e' si', dal momento che le mie prove consistono proprio nel porre un carico sull'uscita. A vuoto lo stabilizzatore si comporta bene.

In ogni caso un minimo di carico e' dato dalla serie R1+R2, le due resistenze che costituiscono il partitore (come schema di riferimento vedi la prima figura a pagina 6 del datasheet postato da SB). Sempre in quella pagina =E8 scritto che in assenza del carico minimo l'output cresce, mentre nel mio caso crolla. Direi insomma che il problema e' il carico minimo.

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kerneltrap

Il giorno Wed, 5 Oct 2011 06:05:14 -0700 (PDT), kerneltrap ha scritto:

Non ne ho mai trovati di difettosi, ma è purtroppo possibile.

Se consideri che la frequenza di taglio del condensatore dipende da C e da L, oltre la frequenza di risonanza il condensatore si comporterà sempre più come un induttanza.

-----R-----L-----C.-----

Questa formula permette di calcolare la frequenza di risonanza:

Ft = 1/ 2 pi *(L*C) -1

Ora se la capacità diminuisce la frequenza di risonanza si alza e quindi è comprensibile che un 10nF filtri ad una frequenza più alta di un 100nF, cioè il

100nF inizia a comportarsi prima come un induttanza.

-- ciao Stefano

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SB

Il giorno Wed, 05 Oct 2011 15:36:43 +0200, mmm ha scritto:

I condensatori poliestere non sono molto adatti per l'uso come bypass per la elevata induttanza serie dal momento che sono avvolti, difatti normalmente non si vedono poliestere come bypass, almeno in applicazioni professionali.

Invece dei vecchi condensatori a disco meglio usare dei moderni ceramici multistrato.

formatting link

4.0 - Parasitic Inductance in Bypass Applications

-- ciao Stefano

Reply to
SB

Il giorno Wed, 5 Oct 2011 07:00:43 -0700 (PDT), kerneltrap ha scritto:

Non vedo niente di particolarmente critico, ho fatto accrocchi peggiori senza problemi, però non ho mai messo dei condensatori su Adj.

Non ho sottomano un circuito per provare perchè ultimamente uso alimentatori switching, però mi piacerebbe mettere un condensatore tra Adj e massa e poi vedere cosa succede.

-- ciao Stefano

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SB

enza

ri

i

Mi sembra di aver ottenuto una configurazione stabile, a forza di giocare con i condensatori. Ora per=F2 succede che quando collego lo stabilizzatore al resto del circuito il problema si ripresenta! Evidentemente i transistor che uso per amplificare la corrente riportano lo stabilizzatore ad oscillare. Il circuito =E8 questo:

formatting link

Come vedi anche nel circuito Vadj =E8 a massa (con un condensatore elettrolitico da 47uF). C'=E8 qualche motivo particolare per cui quel circuito dovrebbe essere portato ad oscillare? Potrei correggere con qualche altro condensatore secondo te (o secondo chiunque stia leggendo)? Mi sto un po' demoralizzando...

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kerneltrap

Il giorno Wed, 5 Oct 2011 09:59:54 -0700 (PDT), kerneltrap ha scritto:

AARGH!!

Stai usando il regolatore con tutti quei pnp in groppa? Per forza oscilla, quei transistors non sono il carico, ma fanno parte del loop di regolazione.

Mettendo un condensatore aggiungi un ritardo, un polo o uno zero, boh non mi viene e non ho voglia di mettermi a fare conti adesso, comunque aggiungi instabilità al sistema.

Se devi aumentare la corrente di uscita *NON* mettere il pnp in groppa, molto meglio aggiungere altri LM338K in parallelo, mantieni le protezioni in corrente e in temperatura e hai un sistema molto più stabile.

Se avessi fatto vedere prima quel vecchio schema di N.E. ti avrei subito sconsigliato di usarlo.

-- ciao Stefano

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SB

Ahi ahi...

l loop

Per la verita' ho trovato delle instabilita' anche senza quei transistor, ma senza quelli riesco con qualche opportuna (e molto empirica) scelta dei condensatori a stabilizzare l'lm338. Con anche i transistor non c'e' verso, mi sembra...

mi

olto

rrente

Magari in un prossimo progetto, ormai questo =E8 fatto cos=EC e mi sa che per ora me lo tengo, a costo di togliere il condensatore su Vadj.

Mi pare strano per=F2 che abbiano pubblicato un progetto che di fatto non funziona. Per la cronaca il progetto di questo "stabilissimo e robustissimo alimentatore in continua" (sic) era di elettronica pratica, non di NE. Comunque se davvero non c'=E8 cura me lo terr=F2 cos=EC...

Grazie comunque di tutti i preziosi consigli.

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kerneltrap

loop

corrente

ciao di schemi cosi, (ma meglio con i 2n3055 NPN) ne sono stati fatti a bizzeffe, ma un piccolo dettaglio, quando 20-30 anni fa si diceva "alimentatore stabilissimo" si intendeva che da vuoto a sotto carico non cedeva oltre il 0,5 Volt, detti schemi servivano per pilotare i finali o i CB che essendo costruiti per automobile erano di bocca buona. Non so che corrente vuoi ottenere, e che livello di stabilità, io uso 2 LM338K in parallelo e ci cavo 12 A, certo a tensione costante 13,5 V, con un trasformatore da 17Vac con 12000 Mf di condensatore primario, con resistenze da 0,05 Ohm sui diodi (ne ho e ponti) e sull'uscita dei 338 con una buona ferrite (per i rientri di rf) e con una disposizione di cavi 2,5 mm quadri corretta.

ciao sperimenta ma chiedi prima.

ciao primula

Reply to
primula

del loop

non mi

gi

, molto

corrente

to

D'accordo, per=F2 nel mio caso la tensione cala di 10V (!), a volte praticamente si spegne. Nell'articolo fanno il collaudo dell'alimentatore e riportano un calo da 14V a 13.98V con una corrente in uscita di 28A...

Anch'io ottengo un risultato simile (calo di ciao sperimenta ma chiedi prima.

Gi=E0, il fatto =E8 che mi sono trovato davanti quel dettagliato articolo che sembrava ottimo per me: un circuito semplice e (apparentemente?) solido, tecnicamente ben documentato. Ho pensato di studiarlo e di tentare di realizzarlo. Il risultato devo dire che mi delude parecchio.

Reply to
kerneltrap

Il 05/10/2011 20.17, kerneltrap ha scritto:

ciao,

Alcune cose, a 5 V tensione minima dell'alimentatore è probabile che a

22A dissipi qualcosa come 400W in calore, un po troppo per 4 PNP di potenza, che aletta usi, è raffreddata con ventola, per la caduta di tensione, usa un oscilloscopio per vedere se è oscillazione o deformazione di forma d'onda...

i C 3 -> 12 maturalmente sono di buona qualita e almeno 50.000 microfarad? altrimenti ciao stabilita, controlla a quell'assorbimento le tensioni sul trasformatore e all'uscita del ponte, poi le masse TUTTE in un unico punto e il filo dal ponte, condensatore elettrolitici e lm338k e uscita in un unico punto e con filo da 4 mm verifica anche r1,2,3,4,5 possono dare cadute di tensione e i transistor, sono della stessa partita....(noi per stabilizzarli si metteva resistenze sulle basi diverse in funzione del guadagno degli stessi)

ciao primula

Reply to
primula

Ultima cosa, poi non rompo piu', almeno non a questo riguardo :)

Ho notato che se metto una capacita' intorno a 2uF tra Vin e Vadj il problema si "risolve". Ha qualche senso una cosa del genere, visto il circuito, o semplicemente ho incasinato ancora di piu' le cose e come risultato ne ho che il mio problema sembra non porsi?

La stessa capacita' tra un'altra coppia di pin dell'IC non sortisce alcun effetto palese.

Reply to
kerneltrap

Il 05/10/2011 3.36, kerneltrap ha scritto:

ok, ho visto lo schema, ma non ho fatto i conti; comunque, in questo schema, come in tutti gli LDO che usano un pnp come finale, e' alta la probabilita' di oscillazione, a causa sella lentezza del pnp in configurazione emettitore comune; e' necessario mettere grosse capacita' in ingresso e uscita (NON del lm338 ma del circuito completo, quindi C3 e C16); ma soprattutto, ELIMINA C13, che rallenta l' anello di regolazione e puo' essere il responsabile del misfatto.

auguri.

--
saluti
  lowcost
Reply to
lowcost

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