¿Cómo mejorar la sensibilidad a la temperatura de la referencia de voltaje de la fuente de alimentación de CC HP 721A?

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Tengo un afecto sentimental por mi fuente de alimentación de CC 721A de HP: enlace

Robusto, confiable y casi tan viejo como yo, también es bastante sensible a la temperatura. En el extremo superior de su salida de voltaje (30V), puede derivar fácilmente 700mV desde la activación por la mañana (~ 19C) hasta el calor de la tarde (~ 25C).

Creo que esto se debe principalmente a que se utiliza el circuito de referencia de voltaje basado en el seguidor del emisor primitivo:

(esquemacompletoaquí: enlace )

V.ref es -V.zener + V.BE del Germanium PNP (Q4) y tiene una variación de temperatura de aproximadamente 26,000 ppm en el transcurso de las variaciones de temperatura del día.

Estaba pensando en enviar una de mis cinco muestras a una cirugía experimental para ver si podía mejorar la sensibilidad a la temperatura sin interrumpir el resto del circuito. (El afecto sentimental que mencioné combinado con los bajos precios de eBay ha terminado conmigo "adoptando" varias de estas unidades :)

No hay necesidad de una precisión excesiva; un circuito con un TC en los cientos de ppm sería una gran mejora. Me gustaría algo con componentes discretos si funcionara con, por ejemplo, dos o tres transistores. También estoy considerando una referencia de baja tensión de alta precisión (~ 1.22 V) con un amplificador operacional LM358 con una ganancia de aproximadamente 6, pero quería evitar la posible necesidad de gimnasia de compensación si un circuito discreto de simple-ish diera la mejora que estoy buscando.

¿Qué opciones podría recomendar?

    
pregunta scanny

2 respuestas

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Tal vez reemplace Q4 y el diodo de referencia con un súper barato (centavos en cantidad) TO-92 TL431 y dos resistencias al 1% configuradas para mantener el voltaje de -6.9V donde se conecta el emisor de Q4. La resistencia 560R puede permanecer si es de 1/4 W o más, simplemente elimine Q4

Los resistores serían algo así como 4.99K y 2.80K.

En otras palabras, conecte un regulador de derivación entre los nodos de 0V y -6.9V, y use la resistencia 560R existente para pasar 16 mA a través del regulador de derivación. Normalmente se desplazará alrededor de 50 ppm / ° C. (la resistencia 560R estará en el otro lado en comparación con el siguiente esquema)

Por supuesto, hay reguladores de derivación mucho mejores disponibles, pero no estoy seguro de que la diferencia valga la pena.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Informe de resultados

El enfoque sugerido por @Spehro funcionó muy bien, produciendo una muy referencia de voltaje rígido (para partes literalmente de 10 centavos de dólar) que programé con R1 y R2 a aproximadamente 7.5V. El valor específico no es crítico, ya que hay un potenciómetro de recorte en el circuito que calibra el suministro al valor utilizado.

El esquema del reemplazo se ve así:

Pudeinstalarloenlaplacadecircuitooriginal,básicamentecomoreemplazodelCR7,eldiodoZeneroriginal:

Q4 y R22 fueron eliminados. R23 fue reemplazado por un valor algo mayor para mantener la corriente original a través del circuito de muestreo de voltaje de salida. Las conexiones de emisor y base ahora vacías para Q4 se cortaron con un cable para completar el circuito.

He conectado el "subcircuito" LM431 en una pieza de prototipos de 2 x 5 orificios PCB:

El voltaje de referencia ahora es tan sólido como una roca, con un máximo de 2 mV de desviación entre 25C y 50C dentro de la temperatura de la caja. El original derivó 135mV para el mismo rango de temperatura. Así que esta es una mejora masiva en la estabilidad.

La mala noticia es que la sensibilidad a la temperatura de la fuente general está muy mejorada, pero aún así se desplaza fácilmente unos pocos cientos de milivoltios, dependiendo algo de la carga y el voltaje de salida; aproximadamente el 40% de la deriva original. Así que hay más trabajo por hacer.

Parece que la sensibilidad a la temperatura restante proviene de la unión PN de la base del emisor en Q3, cuya caída de voltaje determina el punto de detección efectivo del error. Esa caída de voltaje de la unión PN varía entre 0.18 y 0.12V. Como está fuera del bucle de retroalimentación, el cambio en el voltaje de la muestra cambia la salida en aproximadamente 7 mV / mv.

Pero ese es un tema para una pregunta separada. Gracias de nuevo, @Spehro, por indicarme la dirección correcta :)

    
respondido por el scanny

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