Ontwikkeling van de NA-01 Lab Voeding

blackdog

Golden Member

Hi benleentje,

Daar had ik nog niet aan gedacht, ik bedoel die High Side Switch...
Ik heb wel gedacht om de brugcel anders op te lossen, voor de negative kant 2x een Schottky diode en voor de plus aansluiting van de brugcel 2x een powerfet.
Daar ga ik later over nadenken, eerst spelen met mijn nieuwe test setup.

Nog even over de Fet en een High Side Switch.
De Fet (IRF4905 en de IRF5210) zijn goed verkrijgbaar, niet duur en erg degelijk.
Een nadeel van een High Side Switch is dat hij snel uitschakeld, dit geeft enorme inductie klappen,
Ik heb het hier getest, trafo stond bij wijze van spreken te dansen op mijn testbank :-)
Verder mag je er van mij er weer twee Darlingtons in zetten die samen 50A aan kunnen.
Het nadeel van Darlingtons zijn weer de verliezen, bij 20 a 25-Ampere per Darlington zit je meestal al aan 2V CE.
Beetje zonde vind ik.
Voorlopig vind ik de Fet's de beste oplossing, maar wie weet...

Gegroet,
Blackdog

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

Golden Member

Hi Heren!

Dit is een klein stukje over de brugcel van de voeding waarmee ik bezig ben.
Het viel mij op dat zwevend hangend aan de dikke draden van de ringkerntrafo deze brugcel flink heet word.

Dus was ik begonnen met een lijstje te maken van de temperaturen die optraden
bij verschillende gemeten stromen en uitgansspanningen.
Ik kan jullie vertellen dat dit knap lastig te meten is.
Dit komt door de lange tijdcontanten, dus stroom b.v. van 4 naar 5 ampere en dan 5 minuten wachten voor hij op temperatuur is...

Dit is het lijstje waar ik mee begonnen was en niet verder heb afgemaakt.
De rede is de te kleine verschillen t.o.v. de meetfouten.
Eerst dacht ik dat er toch 10C lager verschil zat zonder preregulator.
Maar doordat ik een grote Hirschman klem op de brugcel zette om de prereg kort te sluiten, koelde de brugcel af...
Boven aan het lijstje de uitgangsspanning van de LT1083 regelaar en links de stroom die ik er uit trek.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/Brug-Temp-12.png

Dit is een plaatje met de rode klem om de prereg kort te sluiten.
De blauwe kabel is de PT1000 temp sensor
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/Brug-Temp-02.png

Wat is dacht komt vrij goed met de metingen overeen, de brugcal wordt door de prereg niet zwaarder belast, zover ik kan zien uit de metingen blijft dit binnen de 10% verschil.

Het komt er op neer dat de brugcel altijd de uit de bufferelco getrokken energie weer moet bijvullen.
Of er nu wel of niet een prereg van dit type inzit.
Dit is verder mooi, geen extra verliezen :-)

Dan het volgende, ik wil weten wat het energie verlies is in de brugcel bij de Max stroom.
Dat kan je op verschillende manieren doen en ik heb voor dit gekozen.
Dit omdat ik deze manier ook ga toepassen om het isolerend vermogen van dieverse isolatie materialen te testen voor mijn oventjes, daarover later meer.

Ik heb uit de bak koelvinnen een Foxconn gepakt omdat deze een goede afmeting had voor mijn test.
Na een 15 minuten zoeken wist ik nog niets over dit koelelement, ondanks het type nummer en groete fabrikant...
Dan maar zelf uitzoeken, en dat doe ik op deze manier.

Ik plak een dikke vermogensweerstand tegen het koelelement en laat hem 10Watt dissiperen.
Als je nu de begin temperatuur weet en de eindtemperatuur dan kan je simpel de koeleigenschappen meten.
Dit is een foto van het koelelement en de weerstand, de LM317 ligt er voor de grote, zodat jullie een goede indruk krijgen.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/Brug-Temp-03.png

Ceramieke onderzijde vvan de vermogensweerstand
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/Brug-Temp-04.png

Met wat montagedraad en silver koelpasta klem ik de weerstand op het koelelement.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/Brug-Temp-076png

De PT1000 sensor in het midden aan de andere zijde.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/Brug-Temp-07.png

Dit is het geheel gemonteerd en 4 draads aangesloten met dunne draadjes i.v.m. het warmte verlies
dat anders optreed door de bedrading.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/Brug-Temp-10.png

De stroom door de weerstand en de spanning er overheen, ongeveer 10Watt.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/Brug-Temp-08.png

En als laatste de "Delta t" en daar komt uiteindelijk uit, zeg maar 7,5C/Watt :-)
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/Brug-Temp-09.png

Later vandaag misschien nog metingen als deze koeler tegen de brugcel gemonteerd zit, want daar ging het om.
Ik wil weten hoeveel energie er aan mijn LAB verwarming wordt toegevoegd en wat het verschil is als ik er
Schottky diodes voor de brugcel gebruik.

Zoals altijd, laters meer.

Gegroet,
Blackdog

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

Ongeveer 3k/W...

Geschat m.b.v. de afmetingen. ;)

[Bericht gewijzigd door rbeckers op 25 januari 2014 15:18:31 (55%)]

blackdog

Golden Member

Hi Heren,

Het koelelement is op de brugcel gemonteerd en het geschatte vermogensverlies is 6 a 7 Watt.

Dit is de Delta t, dit is niet helemaal stabiel vandaar de 6 a 7 Watt.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/Brug-Temp-13.png

De koeler op de brugcel weer met de PT1000 sensor onder een dikke klodder koelpasta.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/Brug-Temp-15.png

Hier kan je de brug buiten het tafelblad zien hangen zodat de lucht er goed langs kan stromen, net al met de testopstelling met de weerstand die 10 Watt dissipeerde.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/Brug-Temp-14.png

Dit is de delta t, bij 2-Ampére uitgansstroom zoals de Dynamic Load ook aangeeft.
Dit betekend ongeveer 2,6 Watt verlies.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/Brug-Temp-16.png

OK die Schottky diodes zoeken die geschikt zijn.
Later meer hierover.

Gegroet,
Blackdog

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

Je nul meting aan je koelblok is denk ik niet helemaal optimaal. De weerstand zelf geeft al direct warmte aan zijn omgeving af omdat daar ook lucht langs stroom. Oke het is niet veel maar ik denk voor een optimale meting en ook met de brugcel moet je dit dus wel isoleren.

Je meet nu 2,6W verlies aan warmte, maar wel warmte opgepikt door je pt1000. De warmte die de brugcel direct afgeeft is er ook nog.

Als isolator voor warmte zou je armacell of armaflex kunnen nemen. Dit is een polymeer wat zich met de goede lijm makkelijk aan elkaar laat verlijmen. Het is niet geschikt voor hoge temperaturen ik dacht iets van rond de 90°C als max. Het is eigenlijk een koude isolator voor Airco's en koel vries systemen. Ik noem dit spul omdat het zacht is en daardoor makkelijk aansluit aan metalen zonder dat je daar een luchtspleet krijgt.

blackdog

Golden Member

Hi benleentje,

Je hebt gelijk dat er meer meespeeld, wat dacht je van de bedrading waaraan de brugcel hangt,
dikke koperwindingen vanaf de trafo. ( die is flink heet, werkt boven zijn vermogen )
Gaat er warmte van de trafo richting de brugcel of andersom?
De bedrading naar de pre regelaar geeft ook wat koeling.
Er treed wat verlies op door de sensor, druk ik de sensor aan met een dunne schroevendraaien dan daalt de temperatuur,
doe ik dit echter met een afgeknipte wattentip dan stijgt de temperatuur een beetje, heel logies allemaal :-)

Ik meet ongeveer op het zelfde vlak als zonder de koeler.
Maar om het omhoog af te ronden en alles mee te nemen, zou je denk ik rond de 10 Watt zitten bij 5-Apmére uitgangstroom.
Wat ik verder vrij veel vind als je er over nadenkt, zeg dat je op 3,3V draait en 5-Amére trekt.
Dat is ruim 16-Watt in je belasting, 10-Watt brugcel en rond de 15-watt in je regelaar, zeg maar 25% verlies alleen door de gelijkrichter...
Dan heb ik het nog niet over de trafo die staat te kachelen...

Door Schottky dioden te nemen kan dat verlies zeker met 50% naar beneden (brugcel verlies)
Alleen moet ik dan weer rekening houden met de relatief lage spanningen van de Schottky typen.
Er zijn er wel met 100V sperspanning, maar daar is de drempel weer hoger van.
Dus voor een 30 a 35V trafo, heb je minimaal 60 a 70V sperspanning nodig, samen met een goede b.v. Mov.

Het is ongelovelijk hoeveel tijd en uitzoekwerk er in dit project zitten als je het goed wilt doen :-)

Om precies het verlies te meten, kom je dus aan manieren, die jij al omschrijft en ik deze week heb lopen uitdenken,
voor het meten van de isolatie waarden van verschillende materialen die hiervoor gemaakt zijn.

Ik dacht aan een Peltier element met hierop b.v. een dikke laag Koper/Aluminium waarin de temperatuur sensor gemonteerd zit.
Waarbij ik dan veel aandacht moet besteden aan de isolatie van het geheel.
Het te meten object (isolatie materiaal) met goed geisoleerd worden,
de omgeving en de andere zijde van het Peltier element mogen geen roet in het eten gooien..

Ik ga zeker verder uitzoeken hoe goed Armacel is, b.v. de isolatie waarde t.o.v. Purschuim.
Maar dat zijn allemaal zaken voor een ander topic van mij i.v.m. oven-isolatie van mijn referentie ontwerpjes.

Bedank in ieder geval voor je input.

Gegroet,
Blackdog

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

Golden Member

Hi rbeckers :-)

Beide artikelen had ik al gezien, maar toch mijn dank.
Ik wacht er nog op dat LT4320 in de PDIP uitbrengen.
Volgens de laatste versie van de datasheet zou dat kunnen gebeuren.
Het zou nog mooier zijn als ze die LT4320 uitbrengen zodat je hem net als de schakeling die ik gebruik als prereg, in het IC zou zetten.

Misschien moet ik ze een voorstel doen om daar eens naar te kijken.
Dat zou toch wel erg mooi zijn :-)

De IR toepassing is verder te complex, LT is in mijn ogen veel mooier.

UPDATE!
De LT4320 is nu als PDIP Sample te krijgen en ze zijn onderweg :-)

Laters natuurlijk meer hierover.

Gegroet,
Blackdog

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

Gaat er warmte van de trafo richting de brugcel of andersom?

Trafo op precies dezelfde temp houden als je brugcel tijdens de meting en draden korthouden. :+ grin grin.

Voor deze meting moet je inderdaad zo dun mogelijk draad hebben, maar ook niet zo dun dat het juist weer temperatuur gaat toevoegen.

Of hele dikke draden en deze ook heel goed thermisch isoleren.

Nu denk ik ineens om 10cm van elke draad ook onder de isolatie van de brugcel te doen, zodat deze warmte ook meetelt in de temp meting dat lijkt me het meest realistisch heb je ook het verlies van de bedrading.

Het verlies is toch ook puur elektrisch te meten gewoon het spannings verschil over de brugcel x de stroom. 2 diode overgang is bij grotere stromen ruim boven de 1V, Jouw brugcel scoort dus best goed met maar 1V verlies.

2 x 1V x 5A = 10W

Tidak Ada

Golden Member

Er bestaan 'pezen' van poly-etheen schuim van zo'n 10 - 15 mmØ daarmee zou je de bedrading kunnen isoleren. Verkrijgbaar bij bouwmarkten om kieren dicht te stoppen voor het vullen met kit of om tocht tegen te gaan.

Rommelige werkplek? In de natuur is wanorde de meest stabiele toestand; de entropie is dan maximaal. Het handhaven van "orde" kost daarom altijd energie. ----------------------> TUBECOLLECTORSASSOCIATION@yahoogroups.com
blackdog

Golden Member

Hi Heren, :-)

We Have A Winner!!!
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/LT-Brug-06.png

En de datasheet
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/LT4320

Dit is de tekening met mijn krabbels om er voor te zorgen dat ik geen fouten maakt en hierdoor paddestoelvormige rookwolken voorkom :-)
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/LT-Brug-05.png

Ik was niet echt vooruit te branden vandaag, dit printje bouwen heeft me zeker 4 uur gekost...
Het werkte wel in 1 keer, het is eerst getest met een LAB voeding aan de in gang met de stroombegrensing aan,
gelukkig ging het goed.
De gele draden zijn voor de Gate sturing, Lila en oranje is de trafo aansluiting van het IC.
Zwart en rood de voeding met een kleine ontkoppel elco direct aan het IC.
De groene en de blanko draden zijn de doorverbinddingen tussen de Fets.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/LT-Brug-04.png

De onderzijde van het printje.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/LT-Brug-03.png

De Fets zijn genummerd zodat ik geen fouten maak bij het bouwen.
Verder kan je zien dat ik dubbele soldeer oogjes heb gebruikt.
Dit voor het verlagen van de verliezen en door deze opstelling zijn deze lusjes ook stevig, ze buigen niet meer.
Dat ze een beetje naar buiten staan klopt, dit heb ik bij montage zo gebogen,
zodat de aansluitdraden niet tegen de Fets aan komen.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/LT-Brug-02.png

Dit is een blik vanaf de andere kant en de Fets zijn trouwens van NXP, de PSMN3R5-80PS, 3,5 mOhm bij max 80V.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/LT-Brug-01.png

Dan een niet helemaal correct plaatje, aan de negative zijde loopt de AD converter goed vast.
Maar omdat het om trage signalen gaat namelijk 100Hz valt het gedrag van de OWON scoop nog mee.
Het gaat om het stukje met de hobbel er in, dit geeft 50mV signaal aan, dat is toch wel wat anders dan de bijna 1,1V per diode van een normale brug!!!
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/LT-Brug-07.png

Voor de mensen die denken, waarom meet hij dit niet met zijn Hameg scoop?
Hiervoor ga ik eerst een goede scheidingstrafo kopen voor ik hem aan "live" schakelingen hang.

Ik ben knap onder de indruk van deze schakeling/IC.
De Fets zijn lauw warm en de meeste warmte komt van de trafo.
De warmte van de trafo gaat via het koper naar de print toe.
Het geheel kost natuurlijk wel meer dan een 25A brug die ik normaal zou gebruiken in dit voedings ontwerp.
Nu kan de trafo spanning wat lager zijn en het verlies is een stuk lager, i.p.v. 10 a 12-Watt,
is het nu rond de 1-Watt bij 5 a 6-ampere uitgangsstroom.
Het is een beetje lastig meten omdat de bedrading rond de Fets ook meespeeld wat betreft de verliezen.

De grootste kachel is nu de trafo en op de tweede plaats de lineaire regelaar.
Ik heb al wat metingen gedaan aan diverse ringkern transformatoren.
Hier zitten zeer grote verschillen tussen.
De specificaties zijn ook drijfzand van diverse fabrikanten :-(
Waar ik nu wel uit ben, is dat ik in ieder geval een 300-Watt ringkern ga gebruiken.
De output van deze voeding wordt max rond de 160 Watt en bij een 220-Watt trafo zijn de koperverliezen
toch aan de hoge kant, wat dan weer resulteerd in meer warmte in de kast.
Dus 300VA, ga ik dan verder mee testen, nu nog een goede betaalbare ringkern vinden...

Plaatje testsetup
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/LT-Brug-08.png

Overzicht, de Owon geeft de stroom aan door één van de Fets die de bufferelco laat, ongeveer 12-Ampere piek,
het totaal is dus rond de 24-Ampere piekstroom bij de 5Ampere die er aan de uitgang van deze testvoeding loopt.
Dit heeft niets te maken met de active brugcel, ik wou alleen de piekstroom laten zien die er loopt.
De bovenste TEK meter geeft de spanning aan over de buffer elco.
Op mijn Active Load kan je het vermogen zien, waarmee ik de brug op dit moment test.
De bijna 10V op de 34401a heeft niets met deze schakeling te doen, deze meet een zener referentie.
De Oltronix voeding levert 12V voor de ventilator die de LT1083 koel houd.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/LT-Brug-10.png

De rede voor de opbouw op dit stukje print is om te kijken of het mogelijk is met "normale"
materialen ook goede resultaten te krijgen met deze schakeling.
Dus zonder een dubbelzijdige print met speciale Fets te hoeven gebruiken.
Dat is dus goed mogelijk, waarbij ik wel moet aangeven dat ik echt mijn best heb gedaan,
om de bedrading tussen de Fets zo laag Ohmig mogelijk te houden.
De wat langere bedrading (geel) naar de gates is niet van belang hier,
Het is met de testen goed stabiel gebleken.

Dit heb ik bereikt door de Fets op de manier te monteren zoals ze nu op de print zitten.
Misschien is er nog een andere manier om deze "through hole" componenten met minimale verliezen te monteren,
ik hoor het graag van jullie!
Dit was het weer voor vandaag...

Gegroet,
Blackdog

Niet te geloven hoeveel taalfouten ik er al heb uitgehaald, die Margarita Cocktail doet goed zijn best *grin*

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

Blackdog,

Een goede scheidingstrafo is er voor de veiligheid. Om signalen die op een hoge potentiaal staan t.o.v. aarde goed te meten is meestal een diff. probe beter geschikt.

Inderdaad een mooi IC van Linear.

blackdog

Golden Member

Hi Heer Beckers :-)

Differentiaal meten ben ik mee bekend door mijn werk, vroeger in de audio en video business.
Veel gemeten met allerlij spacialistische meetsets vooral voor audio.

Eerst met een simpel aparaat van Ferrograph RTS2 en daarna met Neutrik en andere meetsets, en nu al een aantal jaren meet ik hier met Audio Precision.
Een keer symmetrisch/differentiaal meten, betekend nooit meer terug :-)

Ik heb hier al wat Ic.s liggen (snelle Fet-Opamp) om zelf een differentiaal probe te maken met een redelijke bandbreedte.

Wat de trafo betreft, ik wil ook op hogere frequenties een redelijke scheiding hebben en ik ben er nog niet uit hoe ik het ga aanpakken.
Misschien meerdere trafo's in serie met blikpakken geaard en extra commonmode choke zodat er ook voor HF een hoge impedantie richting het net/grond is.

Ik wil in ieder geval geen DC connectie tussen de scoop en de rest van de aparatuur als ik daar voor kies.
Ik denk dan aan een schakelkastje waarbij ik dan kan kiezen hoe ik de voeding van de scoop kies, wel of niet aan grond enz.
Ik merkte al dat de switcher in de scoop bij sommige metingen staarde, dit net als met mijn OWON scoop, maar deze heeft ook batterij voeding wat echt een uitkomst is.

Dus als jij nog info inzicht hebt, wat dat betreft hoor ik het graag.

Gegroet,
Blacdog

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

Ik heb een Fluke DP120 probe. ;)

Een scoop aan aarde laten en het test object achter een scheidingstrafo vind ik beter.
Vaste opstelling, Nen1010?, USB kabels, 10MHz ref in, een ingang aan iets anders hangen, etc..

Een klassieke trafo met aardscherm werkt goed.

blackdog

Golden Member

Dank je R. ;-)

Ik zal eens kijken of ik een zelfmaakprobe tijd efficient kan maken.
Ook het leerproces spreekt mij wel aan om zo'n ding te bouwen.
Goede commonmode zien te krijgen op hogere frequenties lijkt me knap moeilijk.

Wat betreft de trafo en veiligheid denk ik dat je gelijk hebt.
Ik kan er beter voor zorgen dat ik voor zeg 200-Watt goede scheiding heb waar ik de testopjecten op aansluit.
Wat andere aparatuur kan ik eventueel via trafo's koppelen zoals de 10Mhz ref standaard en
als nodig de analyzer uitgang naar de scoop toe of daan de OWON op batterij voor gebruiken als ik laagfrequent info wil zijn.

Blackdog

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

Een goede commonmode zien te krijgen op hogere frequenties IS knap moeilijk.

In een goed ontwerp, of topic, heb ik altijd interesse. ;)

blackdog

Golden Member

Mooi Heren terug OT :-)

De trafo is binnen gekomen voor mijn NA-01 Labvoeding.
Dit is een RKT 500.30, die is 500VA bij 2x een 30V winding die parallel staat.
De rede van een groter vermogen trafo is, dat de koperverliezen dan lager zijn.
Via Reigelt was deze trafo rond de zelfde prijs als een ILP van 300VA, dus de keuze was snel gemaakt.
Je kan wat de koperverliezen betreft ook kiezen voor 2x 15V, dan is het draad meestal dikker.
Het is alleen flink zoeken, er wordt erg weinig info over trafo's gegeven door de fabrikanten...
Dus regelmatig kom je er niet achter welke draaddikte er gebruikt wordt voor een trafo.

Ik heb getest tot bijna 9 Ampere, de lineaire regelaar houd er dan mee op, drop out wordt te laag en SOA treed in werking.
Ik heb de elco in deze testopstelling 22.000uF gemaakt, om te kijken wat de piekstromen doen.
Nou, dat wil wel, in totaal kwam ik aan 85-Ampere in de pieken bij bijna 9-Ampere uitgansstroom.
Die 85-Ampere wordt over twee Fets verdeeld die de elco opladen.
De bedrading is een beetje dun naar deze elco, dat kan je ondermeer op het Hameg scoopplaatje zien.
Na de top zakt de spanning direct weer in, morgen ga ik het anders oplossen.

OK, het eerste plaatje, de testopstelling, hier wordt ruim 110-Watt door de Active Load opgenomen.
De stroom is hierbij ruim 7,5-Ampere. De TEK DMM geeft de uitgansspanning aan op de regelaar.
De spanning op de Active Load is natuurlijk lager door de Ri van de bedrading.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/NA-PSU-200.jpg

Een close up van hoe het aan elkaar hangt.
De oranje draad om de trafo is voor de triggering van de OWON :-)
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/NA-PSU-201.jpg

De gele lijn geeft de uitgansspanning aan, deze is 15V.
De blauwe lijn is de spanning over de bufferelco, dus de ingang van de lineaire regelaar (LT1083)
De dropout staat hier wel wat krap ingesteld, ongeveer 2V, de potmeter hiervoor staat ingesteld
voor Max 5-Ampere uitgansstroom en dan komt bij deze lagere stroom de blauwe lijn iets hoger te liggen.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/NA-PSU-202.jpg

En als laatste, een OWON screenshot van de piekstroom door een van de twee Fets die de elco laden.
Dat betekend dus dat je de stroom 2x moet doen.
100mV is 10-Ampere, hier wordt dus 35-Amperer gemeten dit maal twee is 70-Ampere bij 7,5-Ampere uitgans stroom.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/NA-PSU-203.jpg

De rede dat ik met grotere stromen test is deze, kan ik het makkelijk schalen naar b.v. een 10-Ampere voeding...
Ik ben nu toch aan het meten en ik heb een dikke trafo waarmee dit kan.

De voeding heb ik voor korte tijd ruim 250 Watt laten leveren, de Active Loaad zit dan wel aan zijn Max :-)
De verwarming kan dan wel uit hier in het LAB, het is net een electrische kachel zo blaast hij dan.

De testen die ik ga doen zijn de volgende, wat is de optimale bufferelco capaciteit.
Een hogere waarde geeft minder rimpel, dat kan rimpel op de uitgang schelen (beetje maar, want open loopgain va nde regelaar is erg hoog rond de 100Hz)
Ik moet rekening houden met de rimpelstromen in de elco.
De verliezen in de Fets die de bufferelco laden.
Grotere elco's is steeds dikkere bedrading en de trafo rammelt dan ook meer.

Dan heb ik het nog niet gehad over mijn actieve gelijkrichter, de Fets daarin mogen normaal 120-Ampere hebben.
Korte tijd mag de piekstroom hier wel hoger zijn maar bij bijna 10-Ampere uitgangstroom vind ik het wel wat krap.
Nogmaals, dit zijn metingen voor eventueel een 10-ampere versie.
Voor de 5-Ampere versie is het ruim voldoende en kan ik met 10.000uF toe.

Laters meer.

Gegroet,
blackdog

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

Beste Blackdog,

Ik ontdekte je (mag ik 'je' zeggen?) topic over deze voeding recent, ik zie dat hij al een tijdje stil is. Ik weet niet of er nog gewerkt wordt aan de voeding en de voorregeling, maar ik ben wel geïnteresseerd! :) Nu heb ik het vrij druk, maar ik ga proberen ook zo een voorregeling te bouwen om toe te passen in een voeding voor mezelf.

Eerder heb ik namelijk zo een voorregeling gezien in een voeding van Elektuur. Daar gebruikte ze een n-mosfet tussen de negatieve kant van de brugcel en de massa aan de uitgang. Dat maakt het mogelijk een n-mosfet te gebruiken, die laagohmiger en makkelijker te krijgen zijn.

Ze gebruikten wel een BUZ10, dus ongeveer dezelfde specificaties als een IRF5210, alleen dan n-kanaals. Daarbij waarschuwden ze al dat de transformator een tweemaal grotere stroom moest kunnen leveren dan de uitgangsstroom van de voeding. Dat kwam door de grotere stroompieken door de wikkelingen. Helaas gaven ze geen berekening hoe ze tot dit specifieke getal kwamen. De voeding was gemaakt voor een uitgangsstroom van 1,25A, dus de stromen waren geen onbeheersbaar probleem.

Het artikel maakte me al nieuwsgierig, en toen ik dit topic zag ben ik aan het rekenen geslagen met de meetgegevens hier. Ik heb de scoopplaatjes even geprint en de belangrijke tijden, spanningen en stromen met een lineaal en wat afrondingen geschat (heel old-school :)). Dat zou in ieder geval enigszins moeten kloppen met de "echte" stromen.

Daardoor kwam ik tot de conclusie dat ik ongeveer 14,5V "miste" op de piek van de stroom. Op de piek van de stroom is de gemeten spanning richting de regelaar 14,5V lager dan je zou verwachten. Er valt dan dus deze spanning over de interne weerstanden van de opstelling!

Het lijkt er wel een beetje op dat deze voorregeling niet goed op te schalen is. De verliezen in de bedrading en de transformator zullen namelijk schalen met het kwadraat van de stroom, wat voor grotere apparaten een onrealistisch zwaar gedimensioneerde transformator en bedrading zal vereisen.

Zelf zat ik nog even te denken of het mogelijk zou zijn een serieweerstand toe te voegen. Dat klinkt een beetje raar, maar daardoor wordt de stroompiek wat "uitgesmeerd". Als de stroom langer loopt, hoeft de waarde minder groot te zijn. Als de stroom bijvoorbeeld twee keer zo lang loopt, maar half zo groot is, zijn de verliezen kleiner omdat het vermogensverlies een kwart is, maar slechts twee keer zo lang duurt.

Er gaat natuurlijk nog wel vermogen verloren in de weerstand. Ik heb nog geen getallen, maar een weerstand is in ieder geval goedkoper dan een transformator + mosfets met een kleinere weerstand.

Groet,
Kruimel

PS Dit waren allemaal benaderingen, misschien heb ik het mis.

blackdog

Golden Member

Hallo Kruimel,

De verdere ontwikkeling van de voeding ligt even stil.
Dit is niet omdat ik er klaar mee ben, maar door de drukte en dat ik ook bezich ben, met al mijn meetapparatuur te koppelen.

Daar ontwikkel ik dan ook weer schakelingen voor enz...

De voedingschakeling zelf is ondertussen wel klaar.
Wat ik er nog bij wil maken is een max spanning instelling.
Zeg je bent bezig een schakeling te voeden die 3,3V is, en dat je de voeding dan niet hoger dan 4V kan instellen ter voorkoming van rookontwikkeling.

De stroombegrenser die ik toepas en heb "geleent" van een ander voedingsontwerp, geeft in princiepe geen grotere belasting voor je trafo.
Deze schakeling schakeld de trafo "AF" als er voldoende lading in de buffer elco zit.

Dit is iets heel anders dan de Powerfet aanzetten als de elco "leeg" begint te raken.
Dit genereerd hele grote piekstromen en meestal lossen ze dat een beetje op, door een flinke spoel in serie met het schakelende element (Fet of Thyristor)
HP doet dit ondermeer in een aantal wat oudere voedingen.
Als je deze openmaak denk je twee transformatoren te zien, maar één er van is een smoorspoel die in serie met de bufferelco en het schakelende element staat.

Trafo
Voor mijn eigen voeding heb ik wel een trafo van 2x het maximale vermogen gekozen, dit om de trafo verliezen lager te houden.
Ook mijn "brugcel" met het LT IC dient er voor de verliezen laag te houden.
Ook deze schakeling werkt goed en kan je zo toepassen.

Laat eens weten welke schakeling je van Elektuur je bedoeld dan kan ik daar iets over zeggen of het de zelfde techniek is die ik gebruik?

Gegroet,
Blackdog

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

Op 9 juni 2014 09:55:45 schreef blackdog:
De voedingschakeling zelf is ondertussen wel klaar.
Wat ik er nog bij wil maken is een max spanning instelling.
Zeg je bent bezig een schakeling te voeden die 3,3V is, en dat je de voeding dan niet hoger dan 4V kan instellen ter voorkoming van rookontwikkeling.

Is dat niet een kwestie van de spanningsregelaar (rond IC1-a) dubbel uitvoeren?
Degene die het laagst is ingesteld zal dan als eerste aanslaan.
Of denk ik dan te simpel?

blackdog

Golden Member

Ha die jeroen79,

Daar heb je gelijk in, samen met nog wat andere beveiligingen komt het allemaal aan het zelfde knooppunt te hangen.

Hier voor ga ik vrijwel zeker een NE5532 gebruiken.
Een opamp voor de max. spanning en een tweede die continu meeloopt met de ingestelde spanning en dan b.v. 1V daar boven.
Wordt de uitgang van de voeding dus meer dan zeg 1V opgetild dan treed de beveiliging in werking.
Dit wil ik nog verder uitwerken.

Maar op het ogenblik ben ik bezig mijn distributie versterker voor de 10Mhz LAB referentie te optimaliseren.

Gegroet,
Blackdog

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

Beste Blackdog,

Ik neem aan dat je de voorregeling bedoelt die je hebt geleend van een ander ontwerp en niet de stroombegrenser?

Op 9 juni 2014 09:55:45 schreef blackdog:
De stroombegrenser die ik toepas en heb "geleent" van een ander voedingsontwerp, geeft in princiepe geen grotere belasting voor je trafo.
Deze schakeling schakeld de trafo "AF" als er voldoende lading in de buffer elco zit.

De werking ervan is me in ieder geval duidelijk, hij verbindt de elco met de ingangsspanning totdat de spanning over de regelaar stijgt tot een vooraf ingestelde spanning. Dan schakelt de mosfet uit en zal de condensator ontladen over de belasting.

De schakeling waar ik aan refereerde stond in "Het voedingenboek" van Elektuur, samengesteld door G Peltz. Het heette simpelweg "Dubbele voeding". Ik weet niet of je hier wat aan hebt, maar de schema's etc waren gemarkeerd met de code "86016" en een volgnummer (1 tot en met 8). Ik kom nooit op de Elektuur site, maar misschien kan je met dit nummer in het archief wat vinden. Het boek is vrij bejaard, en als ik het nummer zo bekijk stamt het ontwerp uit 1986. Het boek komt uit 1988 in ieder geval.

Wat betreft de belasting voor je trafo is deze voorregeling niet een enorm drama, maar het maakt wel uit hoor! Dit komt door de grotere piekstomen die er lopen. Ik zal proberen het te verduidelijken met een voorbeeld. Het voorbeeld geeft een onrealistische situatie, maar de getallen zijn makkelijker om mee te werken voor in het voorbeeld.

Stel, je hebt een transformator waar een 1 Hertz blokgolf uit komt (hij is dus een halve seconde positief, en een halve seconde negatief). De uitgangsspanning is niet belangrijk in dit voorbeeld. Dit is een ideale transformator, behalve dan dat er een interne weerstand in zit van 0,1 Ohm. Als je er dan 1 Ampère uit trekt zal er een vermogen verloren gaan van 1²*0,1=0,1 Watt. (De formule voor vermogensverlies in een weerstand is P=I²*R).

Er gaat nu dus 0,1 Watt verloren in de transformator.

Als we nu dezelfde situatie nemen en we nemen alleen in een tiende van de blokgolf tien keer zoveel stroom (we willen namelijk de stroom gemiddeld gelijk houden). Dus in plaats van 1 seconde 1 Ampère nemen we 0,1 seconde 10 Ampère. Dan gaat er in die 0,1 seconde 10²*0,1=10 Watt verloren, maar de rest van de periode niets.

Omdat we de transformator maar 1/10 van de tijd gebruiken is het uiteindelijke gemiddelde vermogen dus 10 Watt/10=1 Watt zijn.

De gemiddelde dissipatie is dus met een factor 10 gestegen zonder dat we gemiddeld meer stroom zijn gaan vragen. We verdelen het gewoon anders over de periode en dat alleen veroorzaakt extra dissipatie.

Dit voorbeeldje was natuurlijk een beetje onzinnig, maar vergelijkbare dingen gebeuren ook met sinussen in echte belastingen en transformatoren.

Groet,
Kruimel

@Blackdog

Beste Blackdog,
is het boven gestarte project "overleden" of ergens nog voortgezet ?
Ik was van plan dit ontwerp te gebruiken in een benchvoeding maar begon te twijfelen bij de laatste info van "Kruimel".

blackdog

Golden Member

Hi BenI2C,

Met de laatste post van Kruimel ben ik het niet eens, ik denk daat hij het een en ander verkeert interpreteerd, of ik begrijp hem niet goed ;-)

De voorregeling kreerd helemaal geen extra grote stromen, zoals een thyristor regeling.
Ik heb dit al vele malen uitgelegt, maar het kwartje valt steeds niet :-)
Zal wel door mijn manier van uitleggen komen...

De voorregeling schakeld af! als er voldoende energie in de buffer elco zit.
Dat afschakelen kan je zo instelen met de "c" waarde zodat je trafo rustig is.
Het afschakelen van het laadproces wordt tegengewerkt door de trafo,
hoe abrupter je dit doet, hoe meer je dit hoort in de trafo en de bedrading.
Denk maar aan een thyristor voorregeling :-)

Het mooie van de door mij toegepaste voorregeling is dat je dit afschakelen relaties rustig kan laten verlopen.
Hoe rustiger des te meer dissipatie krijg je in de Fet die het laden stopt.
Ik haalde uitsteken resultaten hier mee, zie het topic.

De tafo wordt juis minder belast door deze voorregeling, daar hij gewoon net voorbij de nuldoorgang het laden weer inschakeld.

Ik ben verder hard aan het werk aan allerlij projectjes af te maken, en af en toe zal je dat hier op CO zien.

Als je b.v. een printje maakt voor de voeding, hou dan rekening met de compensatie condensatoren, dat je daar twee voetprints voor neemt.
Zeg 0,1 en 0,2 Inch zodat je twee verschillende typen daar kan toepassen.
Ik zou hier through hole componenten voor nemen in de np0 versie.

Ik heb natuurlijk flink gemeten aan de schakeling maar heb geen idee wat een nabouwer er b.v. voor Power transitoren inzet, en de compensatie is daarvan afhankelijk.

De Fet aan de uitgang mag je even vergeten, deze is bedoeld om de voeding kort te sluiten als je de "Mute" schakelaar gebruikt, maar hier hoort nog een stroombegrensing bij anders heb je kans dat je de Fet opblaast.
Ten tweede waarom ik er nog niet blij mee ben is deze, je laad en accu en doet dit zonder serie diode, dom natuurlijk maar je zal ze de kost moeten geven die het zo doen.
Dan druk je de "Mute" schakelaar in en op dat moment wordt de accu kortgesloten door de Fet, lijkt mij ongewenst...
Dus grote kans dat ik de powerfet in het geheel weg laat.

En als laatste, voor de negatieve voeding betreffende de LM317 stroombron,
dit heb ik niet uitgebreid getest, het lieft heb ik een extra wikkeling op de ringkern van zeg 5V en daarmee een negatieve spanning maak.

Er is minimaal 3,5 a 4V negatief nodig als de uitgang van de voeding zeg bijna "0" Volt is, om de stroombron in stand te houden.
Bij hogere uitgangspanningen is het helemaal geen probleem.
De LM317 stroom bron zorgt voor een beter dynamisch gedrag en ontlaat b.v. elcos sneller in het op de voeding aangesloten apparaat.

Als laatste betreffende de voorregeling, je kan natuurlijk ook een trafo met verschillende aftakkingen gebruiken.
Oja, ik heb een lekker dikke ringkern genomen van 500VA, ook al is het maximaal opgenomen vermogen aan de uitgang bij mij 180Watt.
De 500VA bij Reicheld was maar iets duurder dan de 300VA en het rendament van de 500VA is hoger en daarom heb ik die toen gekozen.

Bouwse :-)

Gegroet,
Blackdog

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

Het project kan in principe precies zo bouwen als je zelf wilt. Dus je kan bv alleen het schema nemen en dan met een normale diodeblok en zonder voorregeling. Als je bv tot 3A gaat kan je ook best zonder voorregeling alleen worden je koelplaten wat groter.

Alhoewel de voorregeling meer vermogens verlies geeft in de trafo is het vermogensverlies verderop in de voeding weer veel kleiner. Voor een 3A output zal je zeker een transformator moeten hebben van 6A wisselstroom hou daar ook rekening mee.