Oscillation surprenante alim régulée

[VoxoV]

Bonjour à tous, j'espère que vous allez bien.

J'ai fabriqué une alim pour mes racks audio basée sue celle de Sonelec disponible ici : https://www.sonelec-musique.com/elec...m_sym_010.html

J'ai juste rajouté un démarrage progressif tel que spécifié dans le datasheet.

Lorsque je mets des résistances en sortie afin de tester la chauffe de l'alimentation, je remarque à l'oscilloscope qu'il y a une ondulation avec une fréquence élevée.

Je ne comprends vraiment pas d'où cela peut venir.

Auriez-vous une idée ?

Voici la mesure en question : (jaune = rail positif et mauve rail négatif)

ondulation.jpg

Et le schéma :

shéma.jpg

Merci beaucoup et bonne journée !

Jérôme.
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[jiherve]

bonsoir
CP2 et CN2 sont inutiles et nuisibles
augmenter CP5 et CN5 de preference des low ESR.
DP1 et DN1 devraient aller sur les émetteurs des transistors de puissances.
JR

[VoxoV]

Bonsoir Jihervé, merci beaucoup pour la réponse très rapide !

CP2 et CN2 sont présents à cause de ce schéma-là : https://www.sonelec-musique.com/imag...im_sym_012.gif

Je vais essayer de les retirer pour voir.

Pour CP5 et CN5, 22uF te semble assez ? Où je devrais mettre 47 ?

Ok pour les diodes D1, est ce que c'est grave leur connections actuelles ? Car j'ai déjà le PCB fabriqué :/

Merci beaucoup une fois de plus !!!

[jiherve]

re
découpler le Vadjust n'est pas une bonne idée car c'est cette patte qui est censée voir les variations de la sortie!
JR

[A voir en vidéo sur Futura]

[VoxoV]

Merci, je teste ça dans quelque minutes.

En fait je les avaient mis car il étaient aussi présents dans le Datasheet page 17 : https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm317.pdf

Mais je comprends le principe oui qu'avec ce condensateur Vadj a une valeur erronée.

Puis pour CP5 et CN5, j'augmente leur valeur et je vois ce que ça donne ? Puis pour les diodes de protection c'est critique ou pas trop ?

Merci encore infiniment !!

[carcan]

Pour les diodes c'est bon, il 'y a déjà des diodes dans Q1 et Q2 qui feront le job de "protection globale".

A+
Laurent

[jiherve]

re
pour la capa sur Vadj j'ai écrit une bêtise !
Pour les diodes de protection comme les transistors ont déjà une diode entre collecteur et émetteur c'est sans importance.edit :Grillé par Carcan
par contre il faut que la liaison de masse soit courte et/ou de grosse section.

JR

[VoxoV]

Pas de problème :

Pour la masse, oui elle est courte et fait 2mm de large.

Aucune idée ou aucun test que je pourrais faire afin d'essayer de diagnostiquer mon problème ?

[jiherve]

re
charge tes sorties.
JR

[VoxoV]

Désolé je ne comprends pas ce que tu souhaites que je fasse

[jiherve]

Re
que tu fasses débiter ton alimentation!
JR

[VoxoV]

J'ai fait d'autres tests, si je déconnecte le TIP 122, aucun changements. Si je déconnecte le 127, alors là tout devient normal. Est-ce que ça pourrait être la cause ?

[jiherve]

re
alim à vide ?
normalement les ballasts ne conduisent pas à vide
es tu sur de ton CI?
JR

[VoxoV]

Je suis sûr du CI, moins sûr du schéma.

J'ai déconnecté DP1 puisqu'elle n'était ni sur le schéma de Sonelec, ni sur celui de TI. Pas de changement.

J'ai remplacé le TIP127, pas de changement.

Je mesure 21.7V sur l'émetteur, 15V sur le collecteur et 20.4V sur la base. Le tout en charge.

[VoxoV]

Dès que j'enlève une résistance qui simule la charge (5 résistances de 220ohms sur chaque rails d'alimentation), l'ondulation disparait.

Je mesure alors 21.9V sur l'émetteur, 15.1V sur le collecteur et 20.6V sur la base. Le tout en charge.

Je n'y comprend vraiment rien. Est-ce que les TIP 122 et 127 ne sont pas adaptés pour ça ?

[VoxoV]

J'ai retiré tous les composants "annexes" pour le démarrage progressif etc, sans changements.

J'ai augmenté la valeur de RP1 et RP2 à 20 ohms, sans changements.

Est-ce que quelqu'un a une dernière idée avant que je mette tout à la poubelle héhé.

C'est vraiment bizarre que tout se met à "déconner" à partir d'un certain seuil et que ça semble venir uniquement de la branche positive.

Je tiens à préciser que j'ai aussi remplacé les transistors pour être certain que le problème ne viennent pas d'eux.

Est-ce qu'il y a un autre test que je peux faire ?

Merci encore et bonne journée

[jiherve]

bonsoir,
au final ce n'est que 40mV c'est peanuts.
JR

[VoxoV]

Bonsoir JR, ok dans ce cas, je pensais que c'était beaucoup quand même.

[bobflux]

C'est vraiment bizarre que tout se met à "déconner" à partir d'un certain seuil et que ça semble venir uniquement de la branche positive.

C'est normal. Le LM317 est conçu pour être stable avec certaines valeurs de condensateurs et ESR en sortie, son gain en boucle ouverte est optimisé pour ça.

Si tu ajoutes un transistor (Q1) tu vas augmenter le gain en boucle ouverte*, ajouter 1 ou 2 pôles, et donc diminuer la marge de phase du système bouclé. Si ce n'est pas étudié, ça sera instable.

Lorsque le LM317 est utilisé avec un diviseur de tension résistif sur la broche REF pour obtenir une tension de sortie autre que 1.2V, son gain en boucle ouverte est diminué du ratio du diviseur, ce qui diminue d'autant sa réjection (PSRR) et augmente son impédance de sortie. Le condensateur de découplage de la broche REF, CP2, restaure le gain en boucle ouverte du LM317 en alternatif à la valeur qu'il aurait eu sans le diviseur de tension, donc augmente les performances. (Attention, pour un LDO plus moderne, le condensateur serait entre la sortie et la broche de feedback, mais le LM317 utilise une autre configuration.)

Le transistor Q1 ajoute du gain en boucle ouverte, le condensateur CP2 aussi, et si il y en a trop, il y aura oscillation.

* = Si tu n'as jamais entendu parler du critère de stabilité de Nyquist, imagine que soudain la sensibilité du volant de ta voiture est multipliée par 100. C'est-à-dire que pour une même rotation du volant, les roues s'orientent vers la gauche ou la droite 100 fois plus que normalement, autrement dit une augmentation du gain en boucle ouverte d'un facteur 100. Si ça se produit, tu risques de rouler en zig zag en serrant les fesses, parce que ton temps de réaction (marge de phase) n'est pas assez rapide pour piloter ce genre de bolide. C'est ce qui se produit dans ton circuit.

[bobflux]

Note que CP1 ajoute un déphasage et ralentit le contrôle du transistor par le LM317, donc réduit la marge de phase, donc augmente le risque d'oscillation.

En gros mettre un transistor en booster sur un LM317 c'est comme mettre un booster fusée à poudre sur une Twingo, il y aura probablement un problème de contrôle quelque part. Ça peut marcher dans certaines conditions, mais ces schémas ont une certaine tendance à mal finir.

[VoxoV]

Bonjour Boblfux et merci beaucoup pour l'explication.

Du coup, est ce qu'il existe une solution ou pas au final ?

Parce que j'ai testé avec du matériel audio dessus et au final ça va plutôt bien, surement parce que la fréquence est quand même très haute (840KHz, du coup loin du domaine audible).

De plus, quand j'active le filtre de l'oscilloscope et que je le règle en passe bas à 50Khz, j'ai pour ainsi dire plus d'ondulation.

Est-ce que toutefois il y a quelque chose que je peux faire pour régler le problème, et/ou est ce que ça risque d'endommager des OpAmps ?

Merci encore !

[bobflux]

Du coup, est ce qu'il existe une solution ou pas au final ?

C'est un montage chiant

Ça fera pas cramer tes ampliops mais si une fréquence parasite tombe d'accord avec l'oscillation elle peut être amplifiée, du style le truc capte la radio.

Tant qu'à faire, pourquoi ne pas mettre une alim à découpage, ça chauffera moins...

[Vincent PETIT]

Bonjour Boblfux et merci beaucoup pour l'explication.

Brillante explication même !

[jls28]

A mon avis le problème pourrait provenir de l'utilisation de transistors darlingtons
(pas bon pour la stabilité et pas vraiment nécessaire dans ce cas d'utilisation).

J'ai vu pas mal de schémas de boosters de ce genre mais rarement avec des darlingtons.

[jls28]

le schéma typique du booster pour moi c'est plutôt ça :

bien évidement rien n'empêche d'utiliser un transistor plus puissant (mais pas un darlington).

[bobflux]

A mon avis le problème pourrait provenir de l'utilisation de transistors darlingtons

Oui le darlington donne encore plus de gain, or le problème c'est qu'il y a trop de gain, donc c'est pire.

La stabilité du montage dépend de la valeur et de l'ESR des condensateurs de sortie. En plus le gain dépend de la transconductance du transistor qui est proportionnelle au courant, donc ça peut être stable pour une certaine valeur de courant de sortie, mais pas pour une autre.

Bref, une alim à découpage style Meanwell, modèles médicaux (faible bruit de mode commun), en format brique, ça chauffe pas, et c'est pas très cher...

[VoxoV]

Bonjour à tous et merci encore pour toutes les interventions !

je vais essayer avec d'autres transistors, en fait j'ai utilisé des TIP122 et 127 car je les avaient sous la main. Je les avaient achetés dans le cadre d'un autre projet et j'aime essayer de "vider mon stock" avant d'acheter d'autres composants.

Auriez-vous des recommandations de transistors que je pourrais essayer ? J'ai déjà des TIP41C sous le coude, est ce que ça pourrais fonctionner ? Si tel est le cas, il faudrait que je modifie la valeur de la résistance de 10 Ohms également ?

La stabilité du montage dépend de la valeur et de l'ESR des condensateurs de sortie. En plus le gain dépend de la transconductance du transistor qui est proportionnelle au courant, donc ça peut être stable pour une certaine valeur de courant de sortie, mais pas pour une autre.

Dans le cas de mon schéma on parle bien des condensateurs CP5 et CN5 ?



Enfin, pour l'alimentation à découpage, j'ai lu un peu partout que ce n'était pas forcément adapté à une utilisation audio, c'est la raison pour laquelle je ne me suis pas penché vers cette option...

Après la plupart des propos de ce genre datent d'il y a plusieurs années, peut-être que les SMPS ont évoluées depuis.

Merci encore en tout cas c'est très très très apprécié !

[jls28]

ok pour les résistances B-E de 10 ohms (la valeur n'est pas critique)

le TIP41C est un NPN donc c'est pour l'alim négative

attention par contre, le montage n'est pas protégé contre les courts-circuits.

[VoxoV]

Bonjour JLS, le couple TIP41C/TIP42C te semblerait judicieux ? (je n'y connais rien dans le domaine des transistors...).

Pour la protection contre les cours circuits, j'aurais "juste" à mettre des diodes de protections entre les collecteurs et émetteurs comme dans un TIP122/127 ?

Merci encore !

[bobflux]

Une petite simul vite fait...

J'enlève CP1 car il ne fait que rajouter du retard dans la boucle, donc il réduit la stabilité. En plus il handicape le PSRR.

Comme c'est l'excès de gain en HF dû au transistor qui pose problème, j'ajoute une inductance L1 (100nH à 1µH) pour réduire ce gain et une résistance en parallèle pour amortir. Pour fabriquer l'inductance, voir "inductance calculator", ce sera quelques tours de fil autour d'un stylo, comme pour l'inductance de sortie d'un ampli.

J'ai enlevé le 100nF en sortie mais il ne devrait pas être gênant. La courbe représente l'impédance de sortie. Pour CP5 il faut prendre un condensateur "general purpose" de base, pas cher, avec beaucoup d'ESR, pas un modèle haut de gamme à ESR faible.

Ça peut marcher... ou pas