トラッキングレギュレーターの制作について

質問

トラッキングレギュレーターの回路制作を検討しています。
https://box.yahoo.co.jp/guest/viewer?sid=box-l-6pbdvsudc2wsusrtg5phqzqc4y-1001&uniqid=9513f7e4-6ff6-4c97-8341-d7995679434d&viewtype=detail

画像のオペアンプにLM358かNJM4580のどちらを使用すべきでしょうか？また、どちらも適さないのであれば、適するアンプの型番を教えてください。
あと画像回路のオペアンプは、8ピンを正電源側、4ピンを負電源側に接続すればいいのですか？

最後に、画像回路に不適切な部分がありましたらご指摘ください。

回答No.5

bogen555 · ベストアンサー

電源を設計するときは、先ず設計仕様を決めます。
補足で設計仕様の提示をした方がエエでしょう。

回路を見ると、まずヒユーズがないんで2次側短絡するとトランスが焼けるか、ブレーカが落ちます。
次に整流回路が半波です。半波の場合取り出せる直流電流は１／４程度、つまり出力電流は50mA以下ですね。
また、LM317/337の入力電圧最大定格は±40Vです。
整流回路出力は、AC100Vの変動（普通は±10%を想定）、トランスの電圧変動率（小さいトランスだと30%）、正弦波を想定して計算します。
図示の回路だと、無負荷時の整流回路出力は、30×1.1×1.3×√2=60.7VとICの最大許容入力電圧の五割増しです。
電解コンデンサは多分破裂しないと思いますが、スイッチ入れるとICが壊れ、ヒユーズがないんでトランスが焼けるか、ブレーカが落ちる可能性が高いです。
トランスの場合、表示されている電圧はAC100V印加して、2次側に定格負荷を付けたときの電圧です。
無負荷の時は、このようにデータシートから電圧変動率は30%以下、つまり最大30%跳ね上がることを覚悟します。
http://www.toyozumi.co.jp/products/ht/pdfs/HT-3002.pdf
実際の電圧変動率はトランス購入して実測するしか知る方法はありません。
トランス購入する場合には、必要な直流出力電流と交流実効値電流の違いを認識する必要があります。
なぜ違うかとゆうと力率が1ではないからです。
コンデンサ入力の整流回路の場合、電流波形の歪みが大きくこれが力率悪化の原因となります。

この手のトランス購入して、電圧変動率を測定し、センタータップ整流（ブリッジ整流だと整流器が2個必要）にすると、
http://www.toyozumi.co.jp/products/htr/pdfs/HTR-2405.pdf
出力電流は負荷を±両方から取ると約0.3A、片側だけだと0.5Aになります。
電圧変動率は仕様上20%ですが、実力値は多分10%くらいの可能性があります。
ここのJ2405Wは紙巻きトランスなんで、ポリエステル巻きのHTR-2405よりも耐熱温度は低く、電圧変動率は小さい可能性があります。
http://www1.tcn-catv.ne.jp/toei-trans7arc-net/4kogatakiki.htm
電圧変動率の測定は、無負荷時にICの絶対最大定格を超えなければOKだから、無負荷にして電圧を測定します。

OPアンプの選定はそれからでしょう。

お礼

なるほどヒューズが必要なんですね。
ポリスイッチかなんかで代用したいと思います。

結局オペアンプは使わないことにしたので、
それ以外のことで指摘してくださったあなたをベストアンサーにします。

回答してくださった皆さん、本当にありがとうございました。

回答No.4

xpopo

回答NO.3に訂正がありますので下記の通り訂正します。

「　2)　制御ループの特性シミュレーション」で位相余裕を間違えてました。

　　誤り：１３０度　→　正しい位相余裕：７１度

また、ゲイン余裕は　-25ｄB　でした。

お礼

はい。わかりました！

訂正ありがとうございます。

回答No.3

xpopo

回答NO.2ですが、実は回路が正しく動作していない事が分かりましたので改善した回路（http://yahoo.jp/box/_lK8Ow）をアップいたします。

改善回路のポイントはOPアンプ出力からLM337へのドライブ回路をカレントミラーに変更した点。
それから、OPアンプの非反転入力の動作範囲を規制するためにダイオードD3,D4（１N4148）を追加した点の２点です。

次に動作確認で
　1）LM337の制御特性の確認
　　こちら（http://yahoo.jp/box/QcklXM）の図の右側に示した回路図とDC解析結果を参照してください。
　　動作はLM337のadj端子へ外部から電流を流し込みその電流Iと出力電圧の関係が分かります。要はadj端子に外部から流し込む電流で出力電圧を制御できることを示したと言うことです。

　2)　制御ループの特性シミュレーション

　　こちら（http://yahoo.jp/box/QcklXM）の図の左側下にAC解析のシミュレーション結果があります。
　　-V(y)/V(x)がオープンループ特性を、V(y)がクローズドループ特性を表しています。
　　これより、位相余裕は130度、制御帯域は80kHz　と十分な特性を示しています。

　3)　トランジェント解析
　　電源の立ち上がりを0～100msまで解析してあります。
　　OPアンプの電源電圧は　　Vcc＝１１V、Vee＝－１１V　に抑えられてるのが確認できます。
　　またOPアンプの出力V(out2)は7Vで動作しています。出力電圧を絞ってくるとV(out2)は4.5V程度まで下がってきますがVccと－Veeの間に収まってますのでどの出力電圧でも安定に動作するようになってることも確認してあります。

以上です。

お礼

いつもいつもありがとうございます。

本当に参考になります。
ありがとうございます。

回答No.2

xpopo

OPアンプの耐圧対策を行った回路をこちら（http://yahoo.jp/box/mWt3ph）にアップいたします。

また、シミュレーション結果はこちら（http://yahoo.jp/box/NHNsoV）にアップしました。

回路が複雑になってしまいましたが、どうしてもこのくらいになってしまいそうです。

お礼

シュミレーションしていただきありがとうございます。
参考になります。

回答No.1

tadys

無負荷での整流出力が±３０Ｖ×√２×１１０％＝±４７Ｖぐらいの電圧が出る可能性が有ります。
どちらのアンプも両電源で使った場合、±１５Ｖぐらいまでしか使えません。
絶対最大定格オーバーです。

±３５Ｖまで使えるオペアンプ（OPA2544）が有りますが、このアンプは出力電流が２Ａで、適切に放熱をすれば２０Ｗぐらいの損失に耐えるのでマイナス側の３３７は使わなくても良いですね。
OPA2544はここから購入できます。価格は約３０００円です。
http://www.digikey.jp/product-detail/ja/OPA2544T/OPA2544T-ND/254708

±５０Ｖで使えるアンプにＰＡ０7が有りますが約２万円です。
http://www.digikey.jp/product-detail/ja/PA07/598-1293-ND/1761917

電源電圧を下げるか、回路を見直した方が良いでしょう。
方針が決まったらまた相談してください。

なお、トラッキングの精度を気にするのであれば、注目するのは以下の項目です。
入力オフセット電圧
入力オフセット電流
入力バイアス電流

片方の出力が短絡した場合に気になるのは以下です。
差動入力電圧

お礼

わかりました。
高耐圧のアンプは高価ですね、、
検討してみます。