Dummy Load 5-Ampere 50-Watt

Ik heb wel vaker asymmetrische voedingen voor opamps gebruikt.
Werkt goed.

Op 11 augustus 2014 11:04:14 schreef blackdog:
Morge Heren,

Tja, wat zou het nu zijn, jullie hebben gelijk, bij het negatief worden t.o.v. de massa van de opamp uitgang, ziet de BD139-16 ook een negatieve spanning op zijn collector.

Ik heb hier een paar oplossingen voor, zoals .....

Misschien vandaag al, laat ik weten wat het geworden is en pas het schema daar op aan.

Gegroet,
Blackdog

Middag Heer,

Voordat je project op pagina 3 of verder verdwijnt, heb je nog wat tijd gehad om , de 'negatieve' zaken, aanpassingen door te voeren die je beschreef en te testen? Ik zal eerlijk zijn dat ik hoop dat je weer test afbeeldingen erbij zet zodat ik het een en ander kan vergelijken zodat ik kan zien of het goed opgebouwd is i.v.m storingen e.t.c.

Hi Lord Anubis,

Ik heb al wat testen gedaan met de NE5534A met -1,23V op de negatieve aansluiting.
Dat ging bij twee verschillende IC's in ieder geval goed.
Met diverse NE5534A IC's bleef ik binnen de 2,5mV als offset (niet getrimt), wat netjes is.
Met de OPA727 is een offset in het geheel niet nodig door de goede specificaties.
Maar ben nog niet klaar met meten, mijn werk laat dit op het ogenblik niet toe.

In het volgende deel, leg ik de opamp uit.
En ik denk ook de schakeling rond de MOSFET.

Wat ik al aangaf, het geheel hangt af van mijn werkzaamheden, dus het gene wat het geld binnen brengt

Gegroet,
Blackdog

Hi Heren,

Alvast wat nieuwe info over de Dummy Load.
Het schema heeft een paar kleine veranderingen ondergaan, zoals ook een diode ter beveiliging aan de DC ingang.

Ook heb ik aangegeven met een kleurtje Oranje en tekst dat deze kleur korte verbindingen verlangt.
Verder wat foutjes uit omschrijvende teksten gehaald.

Boven het schema van de Dummy Load, staat nu de eerste versie van een simpel voeding voor deze schakeling.
Deze ga ik morgen even testen, op deze manier kan je met een simpele trafo van 12V een positieve en negatieve spanning creeren.
Ik hoop dat dit met en kleine 12V trafo gaat lukken.
Normaal gesproken neem ik natuurlijk geen 12V trafo voor uiteindelijk bijna 14V DC uitgansspanning.
Maar... de trafo's van dit lage vermogen, hebben nogal een hoge Ri, dat houd in bij kleine belastingen dat je snel boven 20V over de buffer condensator zit.
Ik ga een paar van die trafo's testen die ik hier heb liggen, om te kijken wat daarmee mogelijk is.
Lukt het daar niet mee, dan wordt het een 15V trafotje.

Natuurlijk kan ik ook kiezen voor een symetrische voeding, als jullie willen dat ik die ook teken, dan hoor ik het wel.
Dit kan misschien handig zijn voor de gene die b.v. meters willen toevoegen.

De 1,4V negatief is voldoende om de NE5534A om goed te kunnen werken.
Ik heb ruim 10 stuks van verschillende jaartallen en fabrikanten getest.
De meeste zaten met de offset bij 50mA Drainstroom binnen de 10% van de ingestelde waarde, wat verder goed is.
Deze offset kan met de potmeter worden weggeregeld (P2).

Door de lage negatieve waarde te nemen voor de voedingsspanning, treed het probleem met de BD 139 niet op, niet meer dan een paar honder mV negatief, dat is geen probleem.

Ook heb ik getest hoeverre de ingangen reageren als de "mute" aan staat, pas bij signalen boven de 10V komt de opamp uitgang uit zijn negatieve toestand, ruim voldoende in mijn ogen.

OK, nu het schema...

Als het meezit met het werk, morgen meer

Gegroet,
Blackdog

Is een modulaire opbouw mogelijk zodat je kan opschalen naar grotere stromen?

Is de heatsink niet minimaal 50W? 1W is ook goed bij max 50 (ok is niet big).

Ik denk dat hij bedoelt dat de dissipatie maximaal 50W zou zijn, zolang je er natuurlijk zelf voor zorgt dat de aangelegde spanning niet hoger wordt dan 10V (of de stroom lager instelt, of het ding zodanig moduleert dat het gemiddeld niet meer is dan 50W natuurlijk).

@Blackdog: Ik heb eerlijk gezegd een beetje mijn twijfels bij de manier waarop je nu de negatieve voeding maakt. Om te beginnen snap ik niet waar die 470 ohm weerstand voor dient, het enige wat ik zo kan bedenken is dat die moet compenseren voor de stroom door de LED (allebei ~3mA), maar ik zie niet in waarom die stroom niet gewoon door de diodes zou mogen lopen.

Die -1.4V is er natuurlijk alleen zolang je meer stroom trekt uit de +12V dan uit de -1.4V aansluiting; zodra je bij die laatste iets meer trekt, stort hij volledig in. Juist daarom lijkt het me logische om die 470 ohm weerstand weg te laten, en de 2k7 weerstand bij de LED nog flink kleiner te maken.

Hi Heren,

rew
Dank je voor de intressante artikelen over het "Spirito Effect" bij diverse typen Fet's.
Hij lijkt nog erger te zijn dan de SOA bij normale powertransistoren.
Ik heb de twee documenten afgedrukt om ze als bankliteratuur te gebruiken

Hier nog wat links over dit Spirito gedrag van Fets'.
Het document van NASA vind ik er uit spingen.

http://electronicdesign.com/power/spirito-effect-improved-my-design-an… http://www.power-mag.com/pdf/feature_pdf/1330614332_Renesas_Feature_L…
http://powerelectronics.com/site-files/powerelectronics.com/files/arch…
http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20100014777.pdf

En dank je voor de uitleg van wat vragen hier gesteld, scheeld mij weer wat tijd.

SparkyGSX
Ja ik ook, de 470-Ohm was er al uit gekegeld, het schema was het eerste wat ik tekende en de weerstand over de dioden is hier niet echt nodig.
De stroom door de dioden heb ik wel wat hoger gemaakt, zodat ik altijd voldoende beschikbaar heb voor de opamp.
Ook onder "zware" dynamische condities.
De meeste stroom voor dynamisch gedrag, komt trouwens uit de condensatoren rond de opamp.
En omdat "jij" vind dat ik niet op het randje mag ontwerpen is de stroom door de LED wat hoger gemaakt (gebruik hier een normale led, die zeg 20mA mag hebben).
Dit houd de twee 1N4007 goed in geleiding, samen met de russtroom van de uA7812 of variatie hierop.
Gebruik een TO220 type voor deze regelator, dan hoef je hem niet extra te koelen.

Is dit weer de beste voeding voor de schakeling van de Dummy Load, nee dus, maar wel compact, simpel en goede specificaties.
De voeding heb ik nu getest met de twee "simulatie weerstanden" en de gemeten gegevens staan in het schema.
Later vandaag ga ik testen met de voeding aan de opamp, hier verwacht ik geen problemen mee, maar we zullen zien wat er uit komt.

Het schema van de voeding zoals vanochtend getest.

Nog even over de MOSFET in de Dummy Load, ik had al aangegeven dat ik rond de 100V genoeg vond.
Met de extra info van rew lijk me dat een aardige keuze.
Je DELTA 300, 100mA of grotere voeding testen met mijn schakeling, doe je voor eigen rekening ondanks dat de MOSFET ruim 500V aan kan.
Je zal dus niet alleen mijn MEKKA moeten respecteren maar ook de SOA van de MOSFET voor het beste resultaat...

Gegroet,
Blackdog

Hi lezers!

De voedingsschakeling is opgebouwd en hangt aan de Dummy Load.
Maar eerst een plaatje hoe ik de schakeling voor de voeding teste, gewoon op een breadboard.

Hier is hij dan "Nec Plus Ultra" *grin*
Alles zit er nu op, aleen nog de onderzijde isoleren en wat schroefjes aanbrengen als voetjes.

De verplichte onderzijde, nog zonder het aflakken van de 230V kant.

Brugcel en bufferelco.

Hier kan je het trafo type zien, 2x 6V bij 2,5VA.

Hier is de voeding in werking, en dit doet hij naar behoren.

Dit is het laatste schema van de voeding, simpel en voldoed goed.
Ik heb nog geprobeerd de modulatie frequentie te meten op de voedings aansluitingen rond de opamp.
Dat is vrij lastig, door de grote stromen die er lopen rond de MOSFET en het daarbij optredende magnetische velden.
Ook een beetje door de spanningsval over de meetsnoeren enz.
Ik kwam aan een paar mV en het meeste was dan ook nog de directe koppeling op mijn meetprobe.
Dus, ik maak me er verder niet druk om.

Nu zal de nabouwer een ander trafo'tje gebruiken dan ik, pas de zekering aan volgens de specificatie van de trafo fabrikant.
Wat ik al eerder zij door de hoge Ri van deze kleine transformatoren samen met de lichte belasting is de spanning over C1 van 470uF hoog.
Hierdoor is het mogelijk met een 12V trafo te werken en dan nog voldoende marge te hebben als de 230V naar 220V gaat.
De dropout spanning van de 7812 regelaar is natuurlijk vrij laag bij zeg 20mA aan stroom.
Ook de rimpel is hierdoor beperkt, rond de 300mv PP.

Nu kan ik me gaan bezig houden met de montage van de MOSFET en de 0,1-Ohm Source weerstand.
Wanneer dit precies, is nog niet zeker i.v.m. werk...

Gegroet,
Blackdog

Die voeding zal best voldoen, mits je ervoor zorgt dat die diodes in geleiding blijven. Dat ontwerp lijkt me ook prima bruikbaar voor veel andere toepassingen; het gebeurd wel vaker dat je met een opamp eigenlijk tot 0V moet kunnen, en niet echt lager dan dat, en dan is een volwaardige symmetrische voeding helemaal niet nodig.

Overigens hoef je met die 12V transformator nog niets eens echt te rekenen op een hogere spanning als hij onbelast is; bij 220V zal die ~11.5V geven, waarbij de piek dus ~16.2V wordt. Met 1.3V verlies over de gelijkrichter houd je nog 14.9V over, en met een dergelijke lage belasting heeft een 7812 genoeg aan 1.5V marge (volgens de datasheet van TI). Dan heb je dus nog 1.4V over voor de rimpel over de condensator!

Kan je D1 en D2 niet vervangen door de LED?

Hi Shiptronic,

Ik vind de Max. stroom door een rode LED dan wat te veel.
Hangt er van af hoeveel stroom er in de schakeling gaat lopen als je deze univerzeel zou willen gebruiken.
Ik heb voor "degelijkheid" gekozen, met de 2x 1N4007, goedkoop en ze gaan nooit stuk.

Voor andere toepassingen kan er nog wat gespeeld worden met waardes, maar deze schakeling, zoals ik hem laat zien, is voor mijn Dummy Load.

Gegroet,
Blackdog

Op 17 augustus 2014 21:19:48 schreef Shiptronic:
Kan je D1 en D2 niet vervangen door de LED?

Heb ik ook al een paar keer gedacht en dan wel posten, niet posten...

Zoals blackdog zegt: De max stroom. De stroom die je tussen de nul en de 12V trekt moet door die diode(s) naar de -1.4...... Maar volgens mij hangt er tussen de 12V en de nul geen belasting. Anders dan de LED. Alleen wat opamp stroompjes (spanningsdelers en zo). Je zou eens goed moeten kijken naar het hele schema wat de min en max wordt.

Het "uitzoeken" van allerlei dingen kost veel tijd. Blackdog heeft een aantal dingen willen uitzoeken en daar veel tijd in gestoken. Waarvoor dank. Dan is het logish dat hij dan op een bepaald punt zegt: nu is het genoeg geweest, zo weet ik dat het werkt, of die variant ook goed werkt heb ik even geen zin in om uit te zoeken. Prima. Toch?

In het geval van "nabouwen" ben ik te vaak meteen al weer dingen aan het veranderen, zodat ik toch met problemen kom te zitten die niet voorzien waren. Beter is om te beginnen met het na te bouwen zoals gepubliceerd is dat het werkt en pas later wijzigingen aan te brengen. (en ik ben aan het leren: M'n BLDC controller deed het vrijwel meteen, omdat ik vrij weinig had zitten prutsen.)

Op 17 augustus 2014 21:19:48 schreef Shiptronic:
Kan je D1 en D2 niet vervangen door de LED?

Denk dat we allemaal de juiste Led moeten gaan opzoeken zodat de stroom niet teveel wordt. Dacht eerst aan de mogelijkheid om die te gebruiken als power on aanduiding.

Edit: Plus wat rew schrijft.

Op 17 augustus 2014 21:09:39 schreef SparkyGSX:
Overigens hoef je met die 12V transformator nog niets eens echt te rekenen op een hogere spanning als hij onbelast is; bij 220V zal die ~11.5V geven, waarbij de piek dus ~16.2V wordt. Met 1.3V verlies over de gelijkrichter houd je nog 14.9V over, en met een dergelijke lage belasting heeft een 7812 genoeg aan 1.5V marge (volgens de datasheet van TI). Dan heb je dus nog 1.4V over voor de rimpel over de condensator!

Is de marge niet wat ruim berekend, moetdaar nog de diodes ervan af? Is het niet 14,9 min 2 x diode voor de 7812? Of begrijp ik je tekst verkeerd.

Hi Heren,

Ik begrijp jullie niet helemaal, ik presenteer hier een simpel schakeling voor het voeden van de Dummy Load.
Hij is opgebouwd met standaard componenten en ik haal zeer goede resultaten hiermee.

Vertel mij eens, waarom zou ik hier nog dan nog gaan verbouwen aan deze schakeling om 1 onderdeel uit te sparen?
(met de kans om in een fout conditie de LED naar de eeuwige jachtvelden te helpen)
Zeg dat de +12V naar de -1,4V wordt verbonden omdat je met een meetpen uitschiet, dan wordt de lading van C2 in de voeding en de 15uF bij de opamp gedumpt door de LED, de 100uF helpt natuurlijk wel de klap op te vangen, maar ik blijf het te krap, niet netjes vinden.

Er zijn nog meer haken en ogen aan deze voeding, dit is maar een deel van de voedings schakeling nodig voor de Dummy Load.
Er komt nog een deel bij, omdat het goed koelen van de MOSFET bij dit project hoort.
De ventilator moet ook nog gevoed moet worden en dan kan ik b.v. een 2x12V trafo gebruiken.
Een wikkeling voor de schakeling die ik hier heb laten zien en de andere voor de ventilator voeding.

Dit kan niet uit de zelfde voeding komen, ik heb ervaring hiermee in mijn vorige Dummy Load.
De PWM stoort bij kleine stromen, ik bedoel, als ik met kleinere stromen werk met die Dummy Load, dan zie ik de PWM in het meetsignaal.

Dat wil ik nu voorkomen, dus verwacht een tweede deel van deze voeding met een PWM regelaar, die helemaal gescheiden is van bovenstaande voeding.
Het trafovermogen moet misschien wat omhoog hiervoor, dit is afhankelijk van hoe goed de oude processor koeler is, die ik hiervoor ga gebruiken.
Ik laat hier zien, hoe ik het een en ander ga opbouwen.
En voor mijzelf, om er eindelijk eens achter te komen, wat nu de thermische weerstand is van een Heatpipe koeler voor PC gebruik.
Een tip van de sluier, ik ga de zelfde PWM schakeling gebruiken als van de 200-Watt Dummy Load die ik hier ook heb laten zien.
Ook nu weer een simpel schema maar zeer goed regelend, doordat ik de sensor "in" het koelblok aanbreng.
Hierdoor reageerd hij snel op de veranderende temperatuur en is er dus weinig "lag" en dus minder kans op opblazen van de MOSFET.

Tijd voor een filmpje, genoeg electronica

Gegroet,
Blackdog

Ik vind een LED op die plaats ook een heel slecht idee, om precies de redenen die Blackdog aangeeft.

@Lord Anubis: donders, ik was inderdaad die 2 diodes in het ground pad van de 7812 vergeten; daar gaat precies die 1.4V marge aan op, wat dus betekend dat je helemaal geen marge meer hebt, als de transformator echt nog maar 11.5V zou geven bij 220V primair.

Volgens mij heb je aan de bovenkant nog meer dan genoeg marge, aangezien de MOSFET bij 8V of zo al ruimschoots helemaal open is. Ik denk dus dat je best weg kunt komen met een 7810 om 2V extra marge te hebben, maar die zijn natuurlijk net even iets minder gangbaar als de 7812. Als je de opamp, MOSFET, etc. toch moet bestellen, zou dat geen probleem moeten zijn, lijkt me. Een LM317 is ook altijd nog een optie, al heeft die weer een iets hogere dropout, als ik me goed herinner.

Misschien niet helemaal duidelijk van mij, maar ik vind je schema en gedachte gang perfect t.o.v mijn kennis. Mijn opmerking was meer retorisch i.v.m de dioden/led opmerking, maar had zelf die gedachte vlak na je eerste voeding schema al eens in mijn hoofd laten passeren, (lees; passeren,).

Wil eigenlijk niets veranderen, maar probeer wel aan tafel te zitten, oke, in de zaal dan , waar de knappe koppen zitten.

I.v.m de marge zat ik wel te denken aan het 230V net tollerantie, namelijk +6%/-10% dacht ik.
Ik heb nog een paar 220V/12Vtrafo's die dan misschien net voldoende zijn.

Hi Lord Anubis,

Praat lekker mee, dat vind ik in ieder geval prettig, een klankbord te hebben die ook mijn blinde vlekken aantipt

De rode LED in de voeding heb ik toegevoegt om als Power indicatie te gebruiken.
Ik gebruik de stroom door de weerstand nu dus twee keer.
1x om de 1N4007's goed te laten geleiden en de "Power On" indicatie.

Wat de Trafo betreft, wacht nog even, ik wil de trafo combineren met de ventilator regeling.
Ik zal rekening moeten houden met 4 a 5-Watt voor de ventilator.
Dit houd in, een wat grotere trafo met een betere Ri. (dus lagere spanning over de buffer elco)
Ik denk nog na over hoe dit aan te pakken, ik vermoed dat een apparte wikkeling voor de ventilator regeling voldoende is,
om het storingsvrij te houden.
Ik heb er geen moeite mee, twee voedingstrafo's in mijn Dummy Load te zetten omdat dit de ventilator regeling geheel gescheiden houd van de andere electronica.

De kosten zijn het niet voor twee transformatoren, zo'n kleine trafo die ik hier gebruikt heb kost minder dan een glas pils

Maar later meer hierover.

Gegroet,
Blackdog

Dat is een mooie manier om een negatieve spanning te maken. Ik had het al wel eens gezien maar nooit geprobeerd. Ik had er wat gemengde gevoelens bij (ivm minimum stroom, tempco en variatie van spanning tgv stroom) Maar gezien dat jij dingen goed uit test (en in mijn ogen ook op de juiste manier) ben ik gerust gesteld

Even een opmerking over de gate naar een negatieve spanning trekken zoals Sparkey eerder schreef nav mijn schema. (Waar ik dat dus niet deed)
In de Fluke 5101 calibrator worden in de DAC vier (op Rds-on handgeselecteerde) FETs gebruikt om te schakelen. De gates worden daar negatief getrokken om ze zo goed mogelijk uit geleiding te houden.

Ha die Fred

De negatieve spanning van 1,4V is geen spannings referentie.
Hij is afhankelijk van de stroom door de diodes en de temperatuur.
Maar, als negatieve voeding voor een opamp om voldoende commonmode te hebben is dit geen probleem.
Meestal heb je voor DC daar 80 tot ruim 100dB onderdrukking voor de variaties in de lage frequenties.

Wat de MOSFET betreft, de Gate mag een grote negatieve spanning hebben volgens dedatasheet.
Maar dat is niet het probleem, het probleem zit bij de BD139-16, maar het is nu opgelost

Gegroet, nu eerst een Server installeren
Blackdog

Blackdog, schema van de voeding is voldoende. Ik zou wel een diode in sper parallel aan C2 zetten.
De marge van de 12V trafo vind ik wat aan de kleine kant. Het 230V net (+6% en -10%) en dan de spanningsverliezen in huis, dan kan er ongeveer 205V op de trafo staan.

(205/230) x 12V = 10,7V AC
(10,7 x 1,4) - 1,3V = 13,7 V (DC + rimpel)

Kleine trafo's hebben onbelast een stuk hogere U_uit dan de vermelde spanning. Maar de trafo wordt hier een beetje belast.

Hi Heer beckers,

Ik heb voor jou en anderen mijn trafo even gemeten met de opamp er aan.
Bij een netspanningswaarde van 177V RMS, verschijnt er rimpel op de uitgang van de 12V regulator.
Lijkt mij ruim vodoende...

Ik hou meestal de ondergrens aan van 220V voor de minimale spanning uit het net, waar de spullen die ik maak aan moet voldoen.
Ik kom hier in Amsterdam bijna nooit onder de 225V.
Dit kan in andere omgevingen natuurlijk anders zijn, en ieder moet zijn eigen norm maar aanhouden hiervoor.
Ga je productie draaien, dan zal je je aan de normen moeten houden.
Vooral bij voedingen die geen intelligente voorregeling bezit gooi je heel veel energie weg, als je met de 207V (-10%) rekening gaat houden.

Jammer genoeg nog geen tijd gehad voor het volgende deel (3) van de uitleg en/of de ventilator regeling m.b.t. de koeling.
Het werk eet alle tijd op, moet hier toch eens mee stoppen

Nog even wachten dus Heren.

Gegroet,
Blackdog

Hi Heren, Dames ook

Deel-3, de opamp en de MOSFET omgeving...

De redenen waarom ik de NE5534a gekozen heb voor deze Dummy Load zijn deze...

Voordelen
Goedkoop en goed verkrijgbaar.
Goede bandbreedte en je hoeft hem bijna nooit extra te compenseren bij lage gain setting.
Lage ruis, wordt belangrijker bij kleinere stromen.
Hij is er voor gemaakt om redelijk veel stroom te leveren, 10V RMS aan 600 Ohm met lage vervorming.

Nadelen
Offset kan wel 5mV zijn.
Bias stroom kan wel 1,5uA zijn.

Uitleg opamp
Om nu het maximale uit de NE5534a te krijgen, zal ik dus rekening moeten houden met de negatieve eigenschappen.
Hoe krijg je nu b.v. de optimale ruiseigenschappen en voorkom je dat de bias stromen niet een te grote fout geven bij kleine ingestelde stromen?
Je zal er dan voor moeten zorgen dat de opamp op beide ingangen een zo laag mogelijke weerstand (impedantie) ziet.
Voor de -ingang kan je zien dat er voor DC maar 1 pad is, dit is de 1k weerstand die vanaf de source weerstand komt.
De andere aansluiting aan de -ingang zijn de twee 4k99 weerstanden in serie, maar er is voor DC geen koppeling ergens aan. Een uitzondering is, als die ingang naar DC geschakeld wordt, dan ziet de -ingang 1k parallel met de 10k, wat mij betreft is dit te verwaarlozen.
Je krijgt daardoor een kleine shift in de DC instelling, dus de heren die het geheel uit een processor gaan sturen: houd hier rekening mee, je zal die DC Ofsett moeten compenseren in je software.

De +ingang ziet de instelpot in serie met R9 van 1k, met daar parallel aan de weerstand R4 van 8k88.
Voor beide ingangen heb ik dus gezorgtd dat de ingangen wat DC betreft iets minder dan 1k zien.
Op deze manier heb ik er voor gezorgd, dat de bias stromen niet een grote DC fout kunnen veroorzaken, wat vooral zal opvallen bij kleine ingestelde stromen.

Als de mute gebruikt wordt, is dit allemaal niet van belang; daar de uitgang van de opamp dan hard naar de -voeding wordt gestuurd.
Wordt de mute niet gebruikt, dan "zweeft" R11 van 6k8 en is daardoor niet meer van belang voor ruis en bias instellingen.
De AC impedantie is voor beide ingangen nog lager dan 1k, dit door de condensatoren die rond de opamp zitten (voor de hogere frequnties).

De feedback komt vanaf de source weerstand van de MOSFET en dit gebeurt d.m.v. R14 van 1k.
Vaak zie je een kleine condensator zitten over een terugkoppel weerstand, dat is hier niet het geval.
De reden is dat dit hier niet goed gaat werken, om het geheel stabiel te houden is een andere oplossing nodig.

Even tussen door, ON
Er is bijna geen voeding/stroombron te vinden die goede specificaties heeft en onder alle condities stabiel is.
Ook niet het dure HP/Agilent/Keys (Brrrr wat een naam) of zeg Keithley spul.
Onberispelijk stabiel is het wel te krijgen, maar dan is het meestal "dood" gecompenseerd, met als gevolg een te traag reagerende loop.
Even tussen door, OFF

Alles wat je achter een opamp zet en wat binnen de feedback loop zit, geeft vertraging/fase verschuiving.
De phase marge van zeg 60 graden die je normaal hebt voor deze opamp, wordt een stuk kleiner door de gate-capaciteit van de MOSFET die achter de opamp zit.
Zonder condensator C7 van 560pF genereert deze schakeling, ook met opamps die een hele ruime phase marge hebben; ik heb dit getest met diverse verschillende opamps.

Deze condensator C7 zorgt er voor dat voor hogere frequenties het feedback pad direct vanaf de uitgang van de opamp komt. De MOSFET wordt dus eigenlijk buitengesloten voor die hogere frequenties.
De grootte van deze condensator hangt ook af van R14: daar de DC instelling verlangt dat deze weerstand een relatief lage waarde heeft, zal deze condensator ook wat groter moeten zijn dan dat je "normaal" ziet. (behalve dus in de kapot gecompenseerde schakelingen op het iNet)
In het schema staat 560pF vermeld, en met deze waarde heb ik het niet voor elkaar gekregen op enige manier deze schakeling aan het gillen te krijgen.
Nee, ik heb het niet geprobeerd met een paar Henry in de Drain...
Een voordeel van de wat hogere waarde van C7 is dat parasitaire capaciteiten rond de -ingang geen probleem zijn.
Er is nog wat speelruimte in C7, dit als je toch nog wat meer bandbreedte zou willen hebben. Maar ik zou niet onder de 390pF gaan, als je dus geen universele Dummy Load wilt kan deze waarde omlaag, (MAAR MEET HET GEDRAG!).
Ik blijf verder testen met de 560pF voor C7.

De MOSFET
De bedrading en koeling zijn erg belangrijk en ik zal d.m.v. foto's laten zien hoe ik de bedrading en de koeling aanpak.
De koeling laat ik zien op twee verschillende koelelementen.

De bedrading rond de sourceweerstand moet zeer kort zijn, hier hangt de stabiliteit sterk vanaf.
Knoeiwerk is vragen om genereren!
Mekka in mijn schema is het ster aardpunt waar diverse bedrading samenkomt.
De bedrading vanaf de drain samen met de onderkant van de source weerstand gaat goed getwist naar de buitenwereld toe.

De BD139-16
De BD139-16 verzorgt de stroombegrenzing, deze is door de weerstand R15 in te stellen en ik heb getest met een max.
van iets meer dan 9A en de optie van iets meer dan 12A.
Dit zijn dus niet stromen die je continu door deze Dummy Load mag laten lopen, maar alleen tijdens korte pulsen.
Bijvoorbeeld mijn standaard puls voor het testen van voedingen, zie plaatje hieronder voor de gegevens van deze puls.
Ik zal ook een simpele generator maken voor deze puls, de reden is dat er minder kans is op aardstromen als de pulsgenerator in de Dummy Load is opgenomen.

Compensatie BD139-16
Er is nog een condensator C8 aangebracht, die er voor zorgt dat de BD139-16 niet genereert tijdens het in werking treden van de stroombegrenzing.
Dit noemt men een "Feed Forward" condensator, en die compenseert de basis capaciteit en de terugwerking vanuit de collector van de BD139-16 naar de basis.
De 1nF heb ik proefondervindelijk bepaald, zodat het met beide piekstroom bereiken goed werkt.
Ook de bedrading rond de BD139-16 zal kort moeten zijn, de BD139-16 heeft namelijk een grote bandbreedte.

Ik heb verder geen extra maatregelen getroffen om de BD139-16 te beschermen in de mute stand, dit omdat de opamp nu uit -1,4V gevoed wordt en in de mute stand er rond de 100mV negatief aanwezig is; dit is geen probleem voor deze transistor.

Ontkoppeling
Direct aan de aansluitingen van de opamp heb ik 22uF van goede kwalitiet als ontkoppeling aangebracht, niet op bezuinigen...

Meetuitgang
Deze gaat via een 50-Ohm (2x 100-Ohm; parallel) weerstand met een stukje coax naar het front op een BNC connector
(als je breedbandige signalen verwacht mag een N of 7/16 ook )

Beveiliging tegen ompolen en te hoge stroom
Ik heb in het schema een snelle zekering opgenomen van 10A, deze geeft enige bescherming voor de MOSFET.
Ook al helpt het niet optimaal voor de MOSFET, het verkleint wel de kans op brandgevaaar.
Of de MOSFET heel blijft bij het ompolen hangt van de bedradingsweerstand en de spanning af (de hoeveelheid energie dus, die de body diode aankan)
Degenen die nooit aan lage spanning gaan meten, kunnen een groot vermogen Schottky diode opnemen tegen het ompolen.
Houd bij deze diode rekening met de sperspanning: met een 60V te testen bron helpt een 40V diode niet

En zoals beloofd: hoe ziet mijn "algemene" meetpuls er uit voor stabiliteits testen.
Dit plaatje heb ik al meer laten zien, het bestaat uit een 500Hz puls signaal waarvan de puls 200us breed is.
De flanken zijn beheerst, rond de 5us; sneller geeft te veel problemen met bekabeling naar je te testen object toe.
Ik ga proberen een simpele schakeling te maken die alleen deze puls genereert, met mooie de mooie flanken.

De meetpuls.

Als extra voor de gene die het intressant vinden wat artikelen over de fase ruimte bij het gebruik van opamp's.
http://www.ti.com/lit/an/slyt087/slyt087.pdfhttp://
http://www.ti.com/lit/an/sboa015/sboa015.pdf
http://www.intersil.com/content/dam/Intersil/documents/an94/an9415.pdf

Gegroet,
Blackdog

PS
Tekst vandaag aangepast met medewerking van Featbeard en opmerkingen van Rogier
Ik ben er blij mee...

Hi D&H,

Vandaag wat metingen gedaan aan de Dummy Load schakeling die twee MOSFETS aanstuurd.

Hieronder mijn bevindingen van de metingen met een aantal plaatjes.
Het schema van deze versie is nog niet klaar omdat ik nog wat meer testen wil doen en niet te veel versies van het schema wil laten zien.

Als eerste wou ik weten hoeverre de kabellengte vanaf het stuurprintje naar de MOSFETS uitmaakt wat betreft stabiliteit.
Dit is de eerste testsetup waarbij de kabellengtegoed te zien is.
Het raster op het groene matje is 1cm.

Onder bepaalde condities had ik met deze kabellengte wat ringing.
Hierna ongeveer 12cm draadlengte verwijderd en opnieuw gemeten.
Dat ging een stukje beter maar nog niet goed genoeg.

Het eigenlijke probleem zit niet in de gele (gates) of de lila (feedback) bedrading, maar in de zwarte draad,
dit is de ground, ook de positie van de zwarte draad op het printje heb ik een stukje verplaatst.
Dat de massa draad grotendeel de oorzaak is, was mij natuurlijk al duidelijk en verwachte dit ook.
Iets wat mij bij de vele metingen opviel, die ik voor dit project al had gedaan, was dat je erg moet opletten
voor commonmode/aardstromen.
Ik moet dus erg opletten bij het meten dat ik niet allerlij zaken aan het wegcompenseren ben die veroorzaakt worden
door stromen die lopen door mijn meetkabels en die verschijnen als ringing bij modulatie met pulsvormige signalen.
Dit is de lengte van van de massa draad waar de onderstaande foto's genomen zijn.

De bedrading van de aansturing en feedback is uit de buurt gehouden van de zwart/rode draad waar de grote stromen lopen.
De witte draad is de 50-Ohm coax voor het meten van de stroom, dit is de spannning over de Source weerstanden.
De uitkoppeling gaat via twee 100-Ohm weerstanden zodat de kabel netjes met 50-Ohm wordt aangestuurd.

Hier is te zien hoe het ringen er uit ziet op de Hameg scoop die net als de andere meetapparatuur aan netaarde hangt.

Handig he, zo'n batterij scoop hier net als de Hameg verbonden met netaarde.

Zelfde opstelling maar nu met 10us tijdbasis.

En een plaatje als ik de stekker uit de scoop trek, clean!!!

Bovenstaande plaatje geeft weer wat er mogelijk is met twee MOSFETS en als de stroombegrensing in werking is.
De basis van de puls is 2 Ampere en de bovenkant is ruim 18 Ampere!
De bedoeling met de twee MOSFETS is 10 Ampere continu en rond de 17 a 18 Ampere piekstroom.
En dat gaat uitstekend zoals dit plaatje laat zien.

Het lijkt er op dat de NE5534a goed twee MOSFETS kan aansturen,
maar verlangt een nog kortere bedrading van het aanstuurprintje.
Ik ben nog niet klaar met meten met deze setup maar het lijkt de goede kant op te gaan.

Ventilator regeling
De ventilator regeling werkt wat mij betreft goed, tot zo'n 25 Watt draait de ventilator op de minimale stand. (afhankelijk van heatpipe en ventilator)
De snelheid waarmee de ventilator reageert is uitstekend, er is dus een goed koppeling tussen de powertransistoren naar de NTC.

Dit weekeinde misschien nog meer info over deze meetsetup.

Gegroet,
Blackdog

Blackdog, misschien een voorzet met een HCNR201.