ELV-22532 regelbare voeding opvoeren...

als het een beetje vorm heeft gekregen dat iemand er dan een print van maakt.

Wil ik wel aan meewerken, ik gebruik echter geen Eagle maar nog Circuitmaker 2000 zonder autorouter.

It's the rule that you live by and die for It's the one thing you can't deny Even though you don't know what the price is. It is justified.

Weet niet in hoeverre het haalbaar is om de tip142 te vervangen door een mosfet. Mosfet's kunnen makkelijk grote stromen aan en altijd zat bij de hand. En lineair zijn ze goed vervangbaar met andere typen lijkt me.

Sine

Moderator

Mwah, ik zie niet waarom je niet gewoon een power tor kunt gebruiken, de truuk is hier niet zozeer maximale stroom maar maximaal te dissiperen vermogen. de meeste 'ruim beschikbare' fets zijn schakel fets en niet zo gewelding in regelingen (SOA)

Daarbij is de sturing in de huidige vorm niet geschikt om een hoog genoege gate spannign te bakken.

Ik heb gebaseerd op de aangepaste schema's van Blackdog een printplaat getekend. Het betreft de versie met tweemaal een TIP142. Voor de opamps heb ik gekozen om deze enkelvoudig uit te voeren. Hierdoor is en een ruime keuze van welke opamp die gebruikt kan worden van een LM741 (niet dat deze geschikt is :)) tot een NE5534. Daarnaast heb ik getracht zoveel mogelijk standaard componenten te gebruiken. Als er opmerkingen zijn hoor ik het graag.

Groet

Kris

PS: Dit is mijn eerste "serieuze" printplaat dus ik hoop dat het niet te amateuristisch is.

blackdog

Golden Member

Hi Kridri, :-)

Mooi dat je je eigen draai er aan geeft en hierbij vast wat opmerkingen zodat je je print kan gaan aanpassen *grin*

Opamps
Neem voor de opamps U4 en U5 in jouw schema een dual opamp, dus 1x een DIL-8 voetje,
dat geeft ook ruimte voor nog wat aanpassingen die ik ga voorstelen.

U3 kan dan ook een DIL-8 voetje worden, daar kan bijna alees in zels jouw geliefde uA741,
alhoewel het wel krap kan worden met de commonmode aan de uitgang, dus ik adviseer dit type niet.

Ik kreeg zeer goede eigenschappen met dit printje na mijn aanpssingen, maar er is nog meer verbetering mogelijk.
Dit is vooral de uitgangs capaciteit, die vind ik uiteindelijk te groot met zijn 560uF.

De inverterende ingang van U4 en U5 zijn gevoelig voor capaciteit voor al omdat C15 en C16 klein in waarde zijn.
De onderdelen die aan de + en de - ingangen van U4 en U 5 zitten horen zo dicht mogelijk bij de IC's te zitten.
Dus, C15, C16, R24, R25 R26 D14, D15 en R27 hoeren zo dicht mogelijk bij de ingangen te zitten.
Ik kan dit aan de hand van jou plaatjes niet goed controleren of dit zo is.
Dat is de eerste stap, dan het massa vlak rond deze componenten zo veel mogelijk weg halen om de paracitaire capaciteit kwijt te raken.

Hoeveel stroom ga je uit deze voeding trekken?
Ik ga even uit van 2A, C12 van 4700uF is dan goed, maar volgens jouw tekening ge je een 30V trafo gebruiken, heb je dan rekening gehouden met een 63V elco? er is erg weinig ruimte voor de elco op je print.
Je gebruikt 1N5408 op de print voor de gelijkrichter van de hoofdvoeding, daar heb je juist kopervlak nodig om de warmte kwijt te kunnen en daar zit het niet :-)
Je kan voor de 2A uitgangsstroom an de 30V trafo ook de Schottky dioden MBR360 gebruiken, dit geeft veel minder warmte op je print.

Verder is het mij niet duidelijk waar je uitgangs connectoren nu komen..

Verder van die mini potmeters op de print, hoelang wil je dat het heel blijft?
En daar vlak naast de micro "mute" schakelaar, dat is toch niet handig?

Graag hoor ik je opmerkingen en je design afwegingen voor de print zoals hij nu is.

Groet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Hey Bram

Allereerst bedankt voor de tijd die je steekt in het beantwoorden van mijn vraag.
Ik wil wel zeker duidelijk stellen dat de lm741 NIET mijn geliefde opamp is. Men moet de opamp kiezen waar hij voor geschikt is. Ik noemde hem alleen maar om te duiden dat door de keuze van een enkel opamp per dil 8 er een ruimer keuze was. Ik zal even mijn kronkels proberen te verduidelijken.

Blijkbaar heb ik ergens gemist met de 30V want ik was van plan om deze ringkern te gebruiken. Dit is een amplimo van 1x24V@2A en 16V-0V-16V @0.5A. Hiermee zou ik volgens mijn berekeningen iets van een 20V op 1.2A moeten hebben als grenzen. Doch heb ik geprobeerd om rekeningen te bij de printplaat met een andere transfo keuze en dus hogere stromen. De vermogen dragende traces zijn 80mill wat via deze calculator uitkomt een 5A nominaal. Maar dit is niet de bedoeling op dit moment.

In verband met de diode (D5-D8) had ik gekozen voor de 1n5408 maar de MBR360 zijn een betere keuze op het gebied van warmtehuishouding. Gelukkig hebben beide hetzelfde package (DO−201AD) dus het is enkel een kwestie van het schema aan te passen :).

Voor de elco had ik gedacht om volgende te nemen. Dit is een Nichocon 4700uF, 63V, 3690mA Ir, 85C. Maar met er nog eens over na te denken en er toch plaats is ga ik opteren om C12 te splitsen in twee parallel geschakelde condensatoren van dit type.

Voor de weerstanden zou ik gewone metaal film 1% 100ppm 1/4W nemen met uitzondering van R29 wat een 2W type zou zijn en R12 t.e.m. R17 dat 1W types zouden zijn. Voor de capaciteiten had ik gedacht voor de 10u tantaaltjes te nemen met een rating van 35V zoals deze bv. De overige capaciteiten zouden keramische zijn van een goede kwaliteit. dan nog de uitgangscapaciteit had ik deze op het oog. Een 560uF met een ESR van maar 52m en 63V maar als je een betere weet dan hoor ik het graag.

Voor de te gebruiken opamps ben ik momenteel nog aan het twijfelen daarom had ik geopteerd om U5 en U4 in een standaard dip 8 pinout te kiezen. Zo zou ik een NE5534 kunnen nemen of een ADA4077 of iedere andere geschikte opamp kunnen nemen.

De keuze voor de potentiometers (P2 en P4) zijn gebaseerd op het pcb symbool maar niet op het 3d model :). Ik had gedacht om voor beide 10 toeren te nemen en deze dan te monteren in de frontplaat. Voor de trimmer R4 had ik gedacht om deze te kiezen. Een 10 turn trimmer van Bourns.

Ik denk dat ik nu de componenten allemaal gehad heb en hopelijk heb ik niet te veel domme keuzen gemaakt.

Dan nu nog te printplaat nog snel even tussendoor.

Aan de voorzijde zijn twee pads waarop de banaanbussen gemonteerd kunnen worden. Deze staan 19.05mm uit elkaaar. Daarnaast is er de 4 Leds voor on/off, CV, CC en temperatuurbeveiliging. Erlangs is dan een pad waarop de "mute" schakelaar aangesloten kan worden. Deze zal gemonteerd worden op de frontplaat en met een kort stukje draad naar de print gaan. En dan finaal de twee potentiometers.
Volledig links komen dan de twee TIP142's met een koelplaat.

Ik hoop dat ik genoeg uitgelegd heb :). Dus wat ga ik nu in de tussen tijd doen.
- C12 ga ik splitsen en iets meer ruimte geven,
- diode d5-d7 aanpassen op het schema,
- het groundplane onder U4 en U5 verwijderen,
- en de componenten rond U4 en U5 nog eens nagaan op het gebied van afstanden.

Kris

EDIT1: Het gebruik van twee connectoren voor de hulpvoeding is gedaan voor het beter kunnen twisten van de draden.

blackdog

Golden Member

Hi Kridri,

We gaan het niet over fouten hebben, je ontwerpt een print en laat anderen er opmekingen over maken, helemaal goed in mijn ogen :-)

Elco's
De buffer elco's 2x de LGU1J272MELZ dat is 2700uF bij 63V, zou dan mijn keuze zijn.
Voor de gene die niet weten waarom ik deze keuze doe, hier wat uitleg.
Elco's worden in verschillende soorten behuizingen geplaatst.
Heel plat voor lage printen, meestal de slechste specificaties.
Een vierkant model de middenmoter wat specs betraft en het "tower" model met de beste specificaties.
Kijk de datasheets er maar op na, het tower model heeft eigenlijk altijd de hoogste rimpelstroom en laagste esr van de drie afmetingen.

Trafo
Als je de 2x 16V wikkeling niet te zwaar belast dan kan je meestal de hoofdwikkeling wel wat zwaarder belasten, zeg tot 1,5-Ampere.

De 16V is bijna onbelast zoals in jouw toepassing dat betekend denk ik tegen de 19V AC en de elco's moeten dan minimaal 35V zijn.
En dan nu het probleem met deze vrij hoge spanning, je 5V regelaars zullen hierdoor echt warm wordendoor de hoge spanning over de regelaar.
Voor de -5V is dit niet zo'n probleem, maar voor de +5V regelaar wel, deze wordt echt warm en dit geeft dan drift van je voeding.
Dit omdat deze 5V ook je referentie spanning is voor je voeding.
Ik zou zeker TO220 koelertjes op de regelaars zetten.

Als je genoegen neemd met iets minder uitgangsspanning, kan je ook de 250 netspanning tab nemen op de Amplimo trafo.
Je secundaire spanning gaat hiermee omlaag (Ri secundair ook een beetje wat gunstig is)
Samen met de Schottky dioden kom je dan nog ongeveer aan je uitgansspanning waar je vanuit ging :-)

Potmeters
Is nu duidelijk.

Trimpot
Zou wat mooier kunnen worden opgelost met een kleiner trimbereik, door één of twee extra weerstanden op te nemen rond de trimpot.
Is aan jouw om dit uit te rekenen als je het wilt.

Aansluitbussen
Is nu duidelijk.

TIP142
Als de transistoren meer dan een paar cm van de print komen, dan de basisweerstand op de print doorverbinden en deze weerstadn direct kort aan de basis van de TIP142 solderen en een krimpkousje er omheen doen. :-)

Opamp loop controle over de twee opamps voor de U en de I regeling staat de kleine condensator voor compensatie.
Ik zou hier op de print een serie weerstand mee opnemen, zodat de loopcontrol mooier in te stellen is en de 560uF die nu aan de uitgang staat naar b.b 220uF kan gaan.
Dit is meestal veiliger voor het apparaat die je gaat voeden.

Ik zie graag hoe je werk vorderd!

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Hey Bram

Nogmaals bedankt voor de uitleg en de verbeter punten. Ik ben momenteel bezig met "module" per module aan te passen op het schema en de printplaat. Allereerst de indeling van de printplaat. Deze is geïnspireerd op het origineel met een kleine aantal aanpassingen.

Als eerste module de hulpvoeding:

De 5V positieve regelaar zal een LM7805ACT zijn aangezien deze een 2% spec heeft in plaats van 5% maar nagenoeg dezelfde prijs heeft. Daarnaast heb ik ook de condensatoren bepaald die ik zal gebruiken. Echter iedere condensator met de correcte diameters kan op de pcb geplaatst worden. Voor C1 en C2 heb ik gekozen voor UPJ1H471MHD. Deze heeft een diameter van 22mm en een steek van 5mm. Voor C7 en C8 is een tantaaltje van 35V gekozen met een steek van 5mm en diameter van 6.35mm.

Dan de pcb layout: Blauw is bottom layer en oranje is de top layer. Voor de stroomvoerende traces heb ik geopteerd voor 40mil en voor de overige een 20mil. Beter te breed dan te dun ;)

C23, C24, C30 en C31 worden geplaatst bij U4 en U5 als ontkoppeling.

Nu verder doen aan de hoofdvoeding :)

Kris

blackdog

Golden Member

Hi Kridri,

Even snel tussen door...
Neem ruimte op voor een kleine koelvin voor de TO220 regelaars!

Snelle berekening, buffer elco spanning voor deze regelaars zal ongeveer 25V zijn.
Dat is 20V over deze regelaars, dan bereken je de totale stroom door vooral de +5v regelaar en ik den kdat je dan rond de 1-Watt komt.

Groet,
Bram

[Bericht gewijzigd door blackdog op 4 februari 2017 15:49:13 (48%)]

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Op 4 februari 2017 15:35:28 schreef blackdog:
Hi Kridri,

Even snel tussen door...
Neem ruimte op voor een kleine koelvin voor de TO220 regelaars!

Snelle berekening, buffer elco spanning voor deze regelaars zal ongeveer 25V zijn.
Dat is 20V over deze regelaars, dan bereken je de totale stroom door vooral de +5v regelaar en ik den kdat je dan rond de 1-Watt komt.

Groet,
Bram

Hey Bram

Ik ben de layout aan het aanpassen zodat er koeling voorzien kan worden. Als ik beide regelaars naar de zijkanten breng kunnen deze gemonteerd worden tegen een koelvin.

Kris

Ps: Je mag kris zeggen hoor

EDIT: De aangepaste layout. Hierdoor staan de TO220 aan de zijkant en kunnen oftewel gemonteerd worden op een koelvin. Zelfde kleurencode als daarnet.

Als volgende module de hoofdvoeding:

De afvlak condensator C12 is opgesplitst in twee stuks elk met een diameter van 22m en een steek van 10mm (de elco). Aangezien de uitgangselco verkleind kan worden. Heb ik in dezelfde reeks als daarnet volgend exemplaar genomen. Deze heeft wel een ESR die iets hoger is namelijk 68mOhm maar dit is toch geen probleem?

Nu de printplaat. De TIP142's zijn aan de zijkant geplaatst zodat ze tegen een koelplaat gemonteerd kunnen worden. De condensatoren zijn zo ver als mogelijk geplaatst zodat deze niet te veel last hebben van de stralingswarmte van de transistoren.

De trace waar de stroom doorgaat in een bepaalde zin is geplaatst aan een zijde van de pcb en de trace waar de stroom in de andere richting gaat is geplaatst aan de andere zijde. Zodat de velden zich deels kunnen opheffen.

Langs transistor 3 is er plaats gelaten om de ptc nog te plaatsen en is er ook een sterpunt gemaakt waar het groundplane aan de positieve uitgang verbonden kan worden.

Groeten

Kris

Hier ben ik weer :)

Gisteren en vandaag nog doorgewerkt aan de pcb. Allereerst nog eens een overzicht van het schema. De hoofdvoeding, hulpvoeding, stroombron en overtemperatuursbeveiliging zijn onveranderd gebleven ten opzichte van vorige post.
Ik heb ook een schatting gemaakt van het koelblok dat nodig zou zijn volgens deze app note van TI en kom uit dat er een koelblok benodigd is van 1.4C/W.
Ook heb ik gekeken wat de maximale stroom en spanning zou mogen zijn voor deze configuratie en bekom een maximale nominale spanning van 40Vac en 3Amp continue. De 40Vac is om niet over de maximale spanning van de condensator te komen en de 3A komt van de maximale stroom door de gebruikte diode. De pcb zou 5A moeten aankunnen.

Voor de stroom- en spanningsregelaar heb ik de raad van Bram opgevolgd en een weerstanden toegevoegd in het feedbackpad. Alsook twee weerstanden rond de trimpot (waarden moeten nog uitgerekend worden, maar dat doe ik dadelijk).

De rest van het schema is bijlage.

Dan nu de print:

Onder U4 (de stroom- en spanningsregelaar) heb ik het groundplane verwijderd en de componenten er zo dicht als mogelijk bij geplaatst. Ik heb geprobeerd de grootte stromen zo ver mogelijk te houden van de regelaars en hierdoor er geen tot weinig last van te hebben. Een gedetailleerde layout is te vinden in PCB v2 in de bijlagen. Aangezien men op een printscreen moeilijk veel details kan zien.

Langs de beide vermogenstransistoren is er een aansluiting voorzien om naar een paneelmeter te gaan.
Ik hoop dat er niet te veel fouten in staan en dan nu eens de ontbrekende componenten uit rekenen.

Groeten

Kris

Na gisteren nog wat gerekend te hebben aan de weerstanden rond de potmeter voor de stroominstelling denk ik dat ik iets zinnigs uitkom maar ben er niet 100% zeker van.

Eerst (Rechts) was was er een trimpot van 10k dewelke volgens de beschrijving van ELV bijna volledig dicht hoorde te staan. En dan een pot van 250R met links en recht ervan een weerstand. Ik heb op aanraden van Bram een weerstand links en recht van de trimmer toegevoegd en ben volgende weerstandswaarden uitgekomen. Aangezien volgens "The potentiometer handbook" een trimpot beter in het middengebied staat dan in de uiterste heb ik getracht de trimpot P4 en de weerstanden R4a,b zodanig te kiezen. Volgens mijn berekeningen en simulaties heb ik met deze waarden (links) een trimbereik van 200mA en een middenwaarden van 1.5A (Dus afstelbaar van 1.4A tot 1.6A).

De stroompot (P6) heb ik vervangen door een exemplaar van 1k met de weerstand R7 van 10R is er een minimale instelbare stroom van 14mA (Bij een trimpot in de middenstand). En door R5 10k te maken in samenwerking met de trimpot kan ik begrenzen op 1.5A.

Ik hoop dat mijn redenering correct is en dan kan mijn bestellingen gaan plaatsen.

Kris