2005.02.17 20:49

[제안] New LM317 CCS Idea

조회 수 12619 추천 수 0 댓글 5
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[제안] New LM317 CCS Idea - 신정섭

요즈음 CCS 실험이다 하이브리드 앰프다, 전원부다 해서 LM317을 많이 만지작 거렸습니다.

다시한번 느낀 점은 대단히 저렴하지만(청계천에서 LM317T 200원) 아주 안정적이고 고성능의 훌륭한 소자라는 것입니다.
그것은 제 CCS 실험에서 최고의 결과를 얻었던 점도 그렇고, 수많은 앰프에서 정전압부로 만족스럽게 사용되기 때문입니다.

아마 제 생각에 이렇게 이 소자를 안정적이게 하는 일등 공신 중 하나는 역시 그 내부에 있을 Voltage Reference가 극히 정밀하기 때문일 것입니다.
온도나 공급 전압, 사용전류 등에 따라서 흔들리거나 노이즈가 많이 섞여 있으면 좋은 성능이 나올리 없습니다.

그래서 이 Voltage Reference, 즉 정교한 1.25V를 CCS에 이용하면 아주 훌륭하리라 생각했습니다.
즉, LM317의 작동시 out 단자와 adjust 단자간의 전압차가 1.25V 라는 점을 이용했습니다.

결과는 위 회로도와 같습니다.
지금까지 제가 가장 좋아하는 CCS는 왼편과 같지만 이 새로운 CCS도 나름대로 장점이 있을 것입니다. 일단 정확히 1.25V라는 것을 명시적으로 알기 때문에 정확히 계산하기 편하다는 점이 있을 것이고, 그 자체가 대단히 훌륭한 CCS 이므로 온도나 주변환경에 의해 변동이 극히 적을 겁니다.
또한 소자들마다 편차도 작아서, 제가 서로 다른 여러 LM317을 측정해 본 경험에 의하면 +/-0.01V 정도밖에 차이나지 않더군요.

이것은 단지 제안일 뿐이고 테스트해보지 않았습니다.
게다가 아무 곳에나 적용하긴 힘들 것입니다.
또는 이미 누군가의 아이디어 일지도 모릅니다.

하지만 재미있는 구성이고, 강점이 많을 것 같아서 이렇게 소개합니다. 또한 다른 부분에도 많이 응용할 수 있으리라 기대합니다.

하스 만세^^

ps) 아시겠지만 LM317L의 허용 최대전압은 40V이고 최소한 약 5mA 내외의 전류가 흐르도록 구성해야 합니다.
  • ?
    손창원 2005.02.17 21:03
    잘 모르긴 해도 패스Tr의 성능에 따라서 스팩 변동이 있지 않을까요?
  • ?
    신정섭 2005.02.17 21:14
    네 맞습니다. 그것은 다른 형태에서도 문제가 될 경우 풀어야 할 부분이죠.
    그런데 여기서의 아이디어는 패스 TR에서의 변화라기 보다 정교한 Voltage Reference를 쉽게 이용하자는 것이 핵심입니다.
    사실 전류량(>5mA)이 많으면 이렇게 구성할 필요없이 그냥 LM317만으로 CCS 만드는 것이 나을지 모릅니다.
    대신, 이것은 아주 작은 전류량에 적용하기 좋습니다.
  • ?
    신정섭 2005.02.18 02:28
    집에서 간단히 테스트 해 보았습니다. 현재 가지고 있는 가변 어댑터에서는 15V 까지 밖에 결과를 못 얻었습니다.

    V+ : mA
    1.86 : 0.000
    2.41 : 0.533
    2.86 : 1.236
    3.05 : 1.243
    3.61 : 1.249
    4.50 : 1.250
    6.93 : 1.251
    10.63 : 1.255
    12.39 : 1.256
    14.79 : 1.257
    (2N2222 - 500 ohm, LM317L - 300 ohm 사용)

    3V 이상이 되면 변화율이 1% 이내로 상당히 우수함을 알 수 있습니다.

    그런데 실험 편차가 있겠지만 이것이 저 위의 LED+TR에서의 과거 측정결과보다 나은지 모르겠습니다.
    아마 LED+TR 이 우수한 이유 중 하나가,
    V+가 증가하면 LED쪽의 전류량이 증가하고 LED 온도가 상승할 것이고,
    TR 쪽도 같은 전류량에서 발열량이 증가하여 결국 두 소자 모두 온도가 비례적으로 올라가게 되는데,
    이것이 소자에 같은 방향으로 영향을 주어 변화를 줄이는 효과가 있는 듯 합니다.
    마치 열결합 처럼요.

    결국 창원님께서 지적하신 문제가 딱 적용되는 것인데,
    한쪽만 정확하게 Voltage Reference를 구성하는 것 보다는 같이 균형을 맞추어 따라 움직이는 것이 낫게되는 교훈이 아닌가 합니다.

    하여간 이건 제 생각이고,
    역시 "My favorite"은 변하지 않을 듯 합니다.^^
  • ?
    신정섭 2005.02.18 02:33
    한편, 이 아이디어의 다른 재미있는 응용으로는 Discrete 정전압 장치에서의 Voltage Reference로 쓰면 재미 있겠단 생각입니다.
    일반적으로 제너 다이오드를 많이 쓰는데 제너는 5-7V 사이가 가장 열안정성이 있어서 애용되죠.
    그래서 고전압으로 만들려면 직렬로 여러개 결합하거나 좀더 고전압용의 제너를 할 수 없이 쓰게 됩니다.
    하여간 마땅치 않은데,
    78xx 시리즈를 이 LM317에서와 같은 방법으로 사용하면 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24 등 다양하고 고전압의 제너를 만들 수 있겠습니다.
  • ?
    신정섭 2005.02.18 03:05
    LM7805L을 전의 Semi-Kubota 전원부에 적용하면 다음과 같습니다.
    보다 심플하게 구성할 수 있음을 알 수 있습니다.


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