LM317做的恒流源为什么不能用电感负载？

红河310

washu 发表于 2024-6-27 09:35
是第一部分，我当初就说过这样做的多余

感谢瓦叔老师几个仿真明明白白。第一级317还是很重要的，特别是起到热稳定作用。没用这个自举供电317功率将跟负载变化而变化热稳定不了，恒流效果差。把功率变数的第一级热源远离第二级，第二级发热恒定也好做温度补偿，恒流效果好。

6320571

懒得推导传递函数了，大致感觉是因为第一个LM317的反馈环路将第二个LM317包含在里面，而第二个LM317带宽不够从而导致相位裕度不足导致的。感性负载则更劣化相位裕度。用LTspice扫了一下开环传递函数，果然是这样。两个游标指示的地方相移已经接近170度了，且此处有一定的增益。
这是电路自激振荡时的波形：
解决方法也很简单，把第一个LM317的误差放大器输入端加一个RC零点就够了，参数是我瞎蒙的，用一个47uF电容和10欧电阻串联。阶跃响应非常漂亮。

6320571

小鬼头 发表于 2024-6-27 07:38
原因就是，恒流源带电感性负载容易自激。这个跟运放使用（接成电压源）时带电容性负载性容易自激的道理相同 ...

这种补偿方式也蛮被动的，因为很多情况下并不清楚这个恒流源的负载是什么样的，直流电阻多大，交流寄生参数如何。这就导致负载和补偿网络互相牵扯，一组给定的的RC补偿网络难以面面俱到地补偿所有可能出现的负载。
其实最好的办法是用运放，晶体管组成的线性稳压器替代第一个LM317，这样就可以把误差放大器的端口给暴露出来，直接在运放上进行补偿。由于运放固有的特性，可以把负载的变化对补偿网络的影响降到最低。但是这样一来又失去了这个电路简洁的特性 。所以说，这个电路本身的设计就很有问题，或者说设计者没有考虑到交流稳定性的问题。

红河310

6320571 发表于 2024-6-28 16:11
这种补偿方式也蛮被动的，因为很多情况下并不清楚这个恒流源的负载是什么样的，直流电阻多大，交流寄生参 ...

我只是把图中电路虚线0.1μCBB电容接上，就是并联在板子输出端再引长线出来接需要测量的元件，更换了几种电感都不见震荡出现。麻烦您多调整电感数值仿真一下看看可还有震荡的

量子隧道

也别完全否定这个电路。让恒流源级工作在恒定压差下，这个想法挺好。可以考虑给随动稳压级加点相位补偿措施，避免振荡，改进一下可能会是个挺好的电路。

washu

量子隧道 发表于 2024-6-28 19:15
也别完全否定这个电路。让恒流源级工作在恒定压差下，这个想法挺好。可以考虑给随动稳压级加点相位补偿措施 ...

楼主已经简化了，实际上原电路更复杂 我否定它的原因就是，你做辣么复杂为什么不好好的按隔壁论坛那样正经做一个电流源？

非要折腾

washu

6320571 发表于 2024-6-28 16:11
...其实最好的办法是用运放，晶体管组成的线性稳压器替代第一个LM317，这样就可以把误差放大器的端口给暴露出来，直接在运放上进行补偿。由于运放固有的特性，可以把负载的变化对补偿网络的影响降到最低。但是这样一来又失去了这个电路简洁的特性  。所以说，这个电路本身的设计就很有问题，或者说设计者没有考虑到交流稳定性的问题。

原电路更加复杂一些，香炉更多，而且它最大的问题是，317 自己又是电压鸡肫又是功率管，因此它的发热导致这个电压鸡肫产生偏差，为了消除这一点，很蛋疼用另一个 317 给它自举供电，结果导致了问题。

而如果用运放，其实本身就不需要自举供电，因为可以把电压鸡肫和功率管分开啊，我当年就是这样说的，但设计者就很针对我，我也不知道为什么 最后坛友们实做表明，这电路的意义也非常有限，因为 317 自身就有很大的重复不确定问题。

我不反对用 317 做简易电流源用于比如测电线电阻这种要求不高的场合，但我反对把它做得很复杂（你可以去看看原设计），因为没有意义，好好用独立鸡肫、独立功率管和运放做一个不好吗？

6320571

红河310 发表于 2024-6-28 18:20
我只是把图中电路虚线0.1μCBB电容接上，就是并联在板子输出端再引长线出来接需要测量的元件，更换了几种 ...

业余条件下用一个0.1u电容补偿足矣，可以做到不震荡，但是在阶跃响应下仍然有过冲。过冲对于业余爱好者来说是可以接受的，但若是作为一个合格的电路来说是不够的。举个例子:如果恒流源的负载是一个精密半导体器件，一个过冲尖峰过来很有可能就把负载给烧掉了。

6320571

washu 发表于 2024-6-28 19:36
原电路更加复杂一些，香炉更多，而且它最大的问题是，317 自己又是电压鸡肫又是功率管，因此它的发热导 ...

设计思路的问题。他这个设计思路有点像过去的国营研究所:用“凑合”的元器件搓出来一个“凑合”能用的电路，那实现出来的效果也当然非常“凑合”

小鬼头

6320571 发表于 2024-6-28 16:11
这种补偿方式也蛮被动的，因为很多情况下并不清楚这个恒流源的负载是什么样的，直流电阻多大，交流寄生参 ...

由于LM317是一个比较特殊的器件，他的应用电路（包括恒流源和稳压源）有异于常见的运放应用拓扑，因此，我从他的内部功能框图开始，尝试分析一下一楼电路有关高频稳定性的问题。

先上datasheet给出的功能框图，如下：



下面是分步分析：





从最后的beta网络等效电路图看，第一级lm317（稳压源）的负反馈环路引入了二阶极点，相移速度急剧加快，导致直接自激。第二级电路（恒流源）的beta网络虽然也引入了极点，显著降低了相位裕量，但这个极点的频率低、距离lm317第二极点远，令到在相移达180度之前环路增益小于1，因此还没有出现直接自激。

如果接上你给出的47u、10欧RC网络，就能明显改变beta网络的结构，大幅减轻上述极点的负作用，从而令电路获得稳定、阶跃响应良好。

locky_z

小鬼头 发表于 2024-6-29 00:07
由于LM317是一个比较特殊的器件，他的应用电路（包括恒流源和稳压源）有异于常见的运放应用拓扑，因此， ...

上面第三图，LM317是可以看成一个‘双端子’恒流器件，那么负载L接在输入端和输出端都是一样等效的，
那么假如L接在输入端是怎样分析？

小鬼头

locky_z 发表于 2024-6-29 13:19
上面第三图，LM317是可以看成一个‘双端子’恒流器件，那么负载L接在输入端和输出端都是一样等效的 ...

你这种lm317恒流源电路情况，应该是近似等效于我以前曾分析过的lm324电子负载电路：

http://www.crystalradio.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=1992761

相关的分析如下：




从分析看，与标准接法相比，你说的这种负载接在lm317输入端的接法，当负载为电感性负载、Rs阻值小时更容易自激，因为此时引入的是二阶极点（共轭极点）。

红河310

小鬼头 发表于 2024-6-30 08:53
你这种lm317恒流源电路情况，应该是近似等效于我以前曾分析过的lm324电子负载电路：

http://www.cryst ...

看了您这个链接分析LM324电容负载易自激，想起了我弄坏的几个LM399基准管。就是在输出脚与地并联了个100n电容，都是上电连续开7、8天后坏，坏了几个399后自己想可能是自己加的这个电容坏事，去掉这个电容后就再也不坏了。