Ontwikkeling van de NA-01 Lab Voeding

Voor een nog lager stroomverbruik kun je de LT1017 overwegen.
Ook LED's aan/uit schakelen kan energie sparen.

blackdog

Golden Member

Hi rbeckers,

Dank je voor de tip, maar ik wil zo veel mogelijk materiaal gebruiken wat hier aanwezig is.
Het is trouwens wel een leuk IC die LT1017, is het nu een comparator of een opamp... beide dus :-)

Van het totale stroomverbruik van de generator (20mA) is de LT1013 maar 0,75mA.
Ik kan veel meer winst halen door de generator uit te zetten bij metingen als hij even niet nodig is.
De LED als hij groen is verbruikt ook ongeveer 0,7 tot 0,8 mA afhankelijk van de batterijspanning.
De rest gaat naar de spanningsdelers, totaal bij 9V rond de 2mA.
Dit is 10% van het batterij verbruik en ik vind het goed zo.

Ja, ik kan de LED's d.m.v. een 4093 of 40106 oscilator schakelen,
maar krijg dan weer meer electronica en dat voor zeg gemiddeld 0,5mA minder stroom.
Verder is het dan weer iets, dat in mijn ooghoeken knipperd en aandacht trekt ;-)

Er zijn altijd zoveel variabelen/afwegingen bij het ontwerpen, maar dat maakt het ook leuk.

Gegroet,
Blackdog

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

Golden Member

"It's Alive!!!" "It's Alive!!!" ...

De generator staat hier op zijn zusje, de meetversterker.
http://www.bramcam.nl/NA/FG1/FG1-01-13.png

Eerst even wat over het frontje, doordat de potmeters op het deel komen waar geen staal zit was het niet al te stevig.
Nu heb ik ook wat printmateriaal liggen dat precies even dik is als het staal van het kastje, 1mm.
Ik heb wat stukjes print gemaakt wat in de gaten past, nu is het dus een sandwitch van 3 printjes.
Hierdoor wordt het een stevig geheel als de potmeter moeren zijn aangedraaid.
Zoals de oplettende kijker misschien al gezien heeft, was ik de power LED vergeten, de muts die ik ben...
http://www.bramcam.nl/NA/FG1/FG1-01-16.png

Het plaatje van de achterzijde.
http://www.bramcam.nl/NA/FG1/FG1-01-12.png

De Sync uitgang heeft een geisoleerde BNC connector.
De ground van deze connector zit via 10nF condensator aan het kastje, dit voorkomt groudloops.

Op de voorzijde zitten nu twee nette zwarte knoppen die ik deze week besteld heb.
Als je nu ergens mee genaaid wordt is het wel met de prijs van knoppen...
De grijze knoppen die er op zaten vond ik echt te lelijk, dus daarom maar een kleine aderlatig betreffende aanschaf knopjes :-)

Deze foto laat de binnenzijde zien met de plek waar de onderdelen van de schakeling zitten.
http://www.bramcam.nl/NA/FG1/FG1-01-14.png

Om zo klein mogelijke pikkies op de sinus te krijgen,
moet je de parasitaire capaciteiten aan pin 13 en 14 zo laag mogelijk houden.
Deze foto geeft aan, hoe ik dit heb opgelost, samen met een manier om de instelpots vast te zetten.
Verder kalk ik de onderzijde van het IC wit met Tipp-Ex en schijf op de hoekpunten de pinnummers.
Dat maakt het bouwen een stuk makkelijker.
http://www.bramcam.nl/NA/FG1/FG1-01-15.png

De laatste foto is de "Low Batt Detector" grotendeels opgebouwd met de hand.
Dus alle onderdelen gebogen en daarna aan de pootjes gesoldeerd.
Toen bijna alle onderdelen aan het IC vast zaten heb ik het geheel op de basisprint gesoldeerd.
http://www.bramcam.nl/NA/FG1/FG1-01-17.png

Het geheel werkt en dan kan ik nu weer gaan meten aan voedingen!!!

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
fred101

Golden Member

Mooi idee, die potjes met een beugeltje vastsolderen.
Dat typex idee is ook handig maar ben je niet bang dat dat in sommige gevallen lekstromen geeft. Is dat spul niet nogal vocht aantrekkend ?

www.pa4tim.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch
Shiptronic

Golden Member

Zolang je de pootjes niet mee schilderd lijkt me dat geen probleem.

Weer prachtig allemaal, klein puntje van kritiek, frontjes zijn niet symetrisch aan elkaar, zoals Power schakelaars/LED's op dezelfde plek ed.

Wie de vraag stelt, zal met het antwoord moeten leren leven.
fred101

Golden Member

Ik maak sommige ICs met ipa schoon na het solderen ;-)

www.pa4tim.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch
blackdog

Golden Member

Hi Shiptronic,

Wat de Tipp-Ex betreft, ik kledder het natuurlijk niet helemaal vol, het gebeurt netjes...
Verder zijn lekstromen niet echt aan de orde hier, het zijn vrij lage inpedanties aan de ingangen van de opamp.

Wat beteft de indeling van de frontjes, ik heb er voor gekozen voldoende ruimte te houden voor mijn
vingers als ik aan de knoppen wil draaien zadat ik b.v. niet steeds tegen schakelaars op kabels aan zit.

Verder had ik ook te maken met de indeling in de kastjes.
Het bediengemak en technische opbouw ging voor het visuele effect wat betreft symmetrie van de voor en achterkant.

Dank je voor het compliment :-)

Fred101,
Ik poets ook een hoop als het nodig is met IPA...
Krijg er trouwens wel koppijn van als ik teveel met IPA werk.

Gegroet,
Blackdog

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

Golden Member

Dat heb ik nu altijd met ethyl alcohol >:)

Wel mooi werk! Volgens mij heb je het geduld van een engel; dat lukt mij nooit :o.

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

Mooi, Zondag, Meettijd!!!!

Eerst even dit...
Was natuurlijk gisteren vergeten de batterij gevoede generator uit te zetten en na een nacht aanstaan zijn natuurlijk de 9V batterijen leeg :-)

Deze ochtend een meting gedaan aan de uitgangs impedantie van de voeding.
Dit heb ik uitgevoerd met de Jim Williams snelle Dynamic Load.

Meetsetup
De uitgangs spanning van de voeding is hierbij 15V DC.
De continu stroom die de Williams Load trekt is 700mA.
De modulatie van de Williams Load is 100mA RMS van 500Hz tot 400Khz.
De uitgangs condensator is hierbij 100uF en de compensatie condensator is 180pF.
De 180pF is wat meer dan dat ik meestal gebruik, maar dit komt door de kleine uitgangs condensator van 100uF.

De rede van deze kleine uitgangscondensator is om uit te zoeken wat mogelijk is
om een absoluut stabiele voeding te maken met een zo klein mogelijke condensator.
Hierbij moet de impedantie van de voeding zo laag mogelijk gehouden worden.

Al de informatie hoe te meten, heb ik natuurlijk niet allemaal van mijzelf...
"I Am Just Standing On The Shoulder Of Giants"

Voor ik wat plaatjes laat zien, eerst een lijstje met documenten waar ik zoal mijn info uit haal.

Application Note van www.calex.com, dez app note beschrijft hoe je het beste kan ontkoppelen met een combo van R,C's
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/Calex-Power_Impedance-Dec...upling.pdf

Dit document vond ik bij designers-guide.org en gaat ook over ontkoppeling.
Dit is een van de weinig app note's die het ook heeft over inductie van de draden naar de load.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/PSU-Decoupling-Designers-Guide.pdf

App Note MT-101 van Analog Devices, algemene info over ontkoppeling met nadruk op IC's
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/Analog-Decoupling-MT-101.pdf

Als laatste een document van muRata over ontcoppeling van voedingenlijnen, deze is echt prachtig!!!
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/Murata-AppNote-c39e.pdf

Dit is schematisch weergegeven hoe ik gemeten heb.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/NA-01-PSU-Ri-01-Setup-200.jpg

Dit is het resultaat van de metingen op Log papier getekend, sorry op het logpapier staat 5534a maar het moet natuurlijk 5532a zijn.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/NA-PSU-Ri-01.jpg

Linksonder begin ik bij 1Khz, en het einde is 1Mhz.
De top van de grafiek is 1-Ohm.
Bij 10Khz is de Ri ongeveer 7 m-Ohm wat al zeer goed is.

De oplopende impedantie komt omdat de opamp bij toenemende frequentie steeds minder versterking heeft.
Hier een plaatje van de NE5532 LoopGain
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/5532-LoopGain.jpg

De resonantiepiek is een combie van de ESR/ESL van de condensator en de bedrading van de voeding.
Mijn doel wordt dus de Ri nog lager maken en vooral de resonantiepiek te dimmen.
Ik ga dus aan de slag met combinaties van condensatoren en serie weerstanden.
Zoals hieronder weergegeven.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/NA-01-PSU-Ri-02.jpg

Laters natuurlijk meer...

Gegroet,
Blackdog

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

Golden Member

Highly interesting AN's!!

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,

Nog net voor 24:00 mijn metingen van heden avond...

Met de testen van de uitgangsweerstand bij dynamische belasting kwam ik niet echt verder.
Hiermee bedoel ik de metingen wat inwendige weerstand betreft, deze werden met een zeer snele opamp niet beter.
Zo'n snelle opamp heeft veel meer gain over bij 10 tot 100Khz, de Ri werd echter niet veel lager.
Ook uitgebreid expirimenteren met de uitgangs condensator en de compensatie condensator leverde niet een echt een lagere Ri op.
De resonantiepiek heb ik wel weg gekregen.

Als eerste heb ik een snelle FET getest, de NXP, PSMN034-100, deze heeft een lage gate en een lage uitgangs capaciteit.
Op het logpapier is dit de lijn "B", het vreemde is dat de Ri wat hoger is in de lage frequenties dan de TIP142,
misschien een meetfoutje maar ik denk het niet, ik zal dit effect later gaan uitzoeken waar het hem in zit.

Omdat ik nog steeds ontevreden was met het resultaat heb ik een "Compound Transistor" samengesteld met snelle audio transistoren.
De snelle jongens hebben natuurlijk ook een nadeel, generatie verschijnselen...
Ruim een jaar geleden heb ik daar al eens metingen aan gedaan en ik heb mijn notities opgezocht en deze toegepast.
Door een paar laag Ohmige weerstanden rond deze Compound schakeling te plaatsen blijft hij stil.
De Hfe van deze Compund transistor komt overeen met de TIP142 dus dat is verder geen probleem.

BINGO!!!
Nu heb ik erg goede resultaten, ik zit met de NE5532a bij 100Khz nu rond de 0,04Ohm.
Er zijn maar weinig Prof voedingen die dit voor DC redden *grin*
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/NA-PSU-Ri-05.jpg

Zo ziet de meetopstelling en de Compound transistor er nu uit, de meetapparatuur is een beetje aangepast omdat ik tot 1Mhz wou meten.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/NA-01-PSU-Ri-05-TestSetup-200.jpg

Zoals de grafieken laten zien is ook de resonantie verdwenen door de combinatie van RC netwerken aan de uitgang.
De totale capaciteit zit net onder de 150uF aan de uitgang, en dit vind ik een mooi resultaat.
Ik weet nog niet of het zo blijft, omdat ik wil nog testen met andere waarden condensatoren en Compound transistoren.
Dit is echter al zo goed dat ik het zo zou toepassen in mijn eigen voedingen.

Graag hoor ik jullie opmerkingen.

Gegroet,
Blackdog

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

Nice, maar waar haal ik een 2SC2917 vandaan ? Mouser of Digikey hebben 'm niet. De 2SA1943 is geen probleem.

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.
blackdog

Golden Member

Hi,

Deze keer even geen metingen, maar wat referentie materiaal betreffende de uitgangs impedantie van voedingen.

Een van de eerste documenten die ik een jaar of twee geleden vond over dit onderwerp was van Harrison Labratories.
Het document heet "Tech Letter #2, #3 en #4" uit 1964!
Het beschrijft hoe Harrison/HP technisch de lineare voedingen opbouwd en hoe je het een en ander test,
kijk zelf maar, zij kunnen het veel beter uitleggen dan ik.

http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/Harris-Tech-Letter-02.pdf

http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/Harris-Tech-Letter-03.pdf

http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/Harris-Tech-Letter-04.pdf

Wil je ook nog weten hoe de commonmode storing in je voeding/meetapparaat komt en hoe je het test, lees dan ook deze...
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/Harris-Tech-Letter-07.pdf

Nu wat vergelijkings materiaal t.o.v. wat ik heb gemeten.
Het eerste slachtoffer is een HP6286A, 0 tot 20V bij 10A Max
Dit zijn de specificaties.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/HP-6286A-Specs.jpg

Dit is een stukje van de output sectie en ik heb de condensatoren omcirkeld.
De grote condensator is op de aansluitstrip aan de achterzijde los te halen (hier 5000uF).
Deze mogelijkheid verhoogd de inwendige weerstand vooral als je hem als stroombron gebruikt.
Natuurlijk is ook de piekstroom bij kortsluiting zonder deze condensator veel lager.
Deze mogelijkheid tot het loskoppelen van een deel van de uitganscapaciteit zie je ook bij de KEPCO voedingen.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/HP-6286A-Output-Section.jpg

Dit zijn de specificaties van mijn HP/Harrison 6111a voeding, deze is zeer stabiel, alleen de Ri kan beter.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/HP-6111a-4.jpg

Bij de goedkope serie van Agilent, zoals de leuke 8002 vinden ze het nodig de uitgangs impadantie NIET te vermelden...
Ook een aantal andere specificaties zijn drijfzand, typisch de Marketing afdeling die dit bepaald heeft,
HP deed het vroeger juist zo goed.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/U8002-front.jpg

En dan KEPKO.
Hier een lijstje met specs van de JQE serie voedingen.
KEPCO net als Agilent specificeert de DC Ri samen met een inductie, deze inductie zit meestal tussen 0,5 en 2uH.
Als je geen zin hebt om te rekenen, 1uH bij 100Khz = 0,68 Ohm
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/KEPCO-JQE-Specs.jpg

Hieronder een folder met gegeven over de JQE series.
Wat mij is opgevallen in diverse de schema's van KEPKO die ik bekeken heb, is dat de uitgangs capaciteit tussen de 120 en 200uf per Ampere ligt.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/KEPCO_JQSSeries11211.pdf

Mijn zoeken meettocht is voorlopig nog niet afgelopen ;-)

Roland

Tja mooie transistoren gebruik ik he, deze muts heeft het verkeerde nummer vermeld.
Het is dus de 2SC2911.
Zeer linear en hoge Hfe (~250x) plank recht, maar maak je niet dik een BD139-16 kan je er ook in doen,
deze heeft alleen iets minder versterking.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/2sa1209.pdf

Zo, ben ff leeg getyped, de volgende post is weer met metingen.

Gegroet,
Blackdog

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

Golden Member

Op 28 mei 2013 23:17:36 schreef blackdog:
Hi,

[....]

Een van de eerste documenten die ik een jaar of twee geleden vond over dit onderwerp was van Harrison Labratories.
Het document heet "Tech Letter #2, #3 en #4" uit 1964!
Het beschrijft hoe Harrison/HP technisch de lineare voedingen opbouwd en hoe je het een en ander test,
kijk zelf maar, zij kunnen het veel beter uitleggen dan ik.

[....]

Ken jij ook AN90A en B van HP ? Dat is het DC Power Supply Handbook.
Een mooi overzicht.
De B versie is nieuwer en is downloadable op internet indien nodig kan ik je hem doorsturen.

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

Ha die Tidak Ada, :-)

Ja ik ken het document, maar heb het weg gelelaten uit het lijstje.
Het ging mij nu meer over het punt uitgangs impedantie.

Ik was me er niet van bewust dat er twee versies van zijn van het HP document.
Ik ga er even naar zoeken en als ik het niet kan vinden trek ik bij je aan de bel!

Gegroet,
Blackdog

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

Kijk dan ook op pagina 38 en verder van AN90B. ;)

Tidak Ada

Golden Member

Ik heb hier een origineel van AN90A.
AN90B heb ik gedownload omdat ik er iemand mee wilde plezieren, maar het me te veel tijd koste om mijn eigen boek te scannen.

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,

Ik heb nu beide versies ven het HP document in mijn collectie, mijn dank voor de tips :-)

Gegroet,
Blackdog

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

Tidak Ada
Zou je mij misschien het document van AN90A kunnen mailen.
Zelf heb ik de AN90 van Oct. 1967 en AN90B van Jan. 1978.
Dan heb ik de serie volledig.

Blackdog, jou verslag/ervaringen worden steeds intressanter. Je gaat zeker niet over één nacht ijs moet ik constateren. Prima naslag voor mij en ik neem aan voor de andere lezers.

Gegroet

Tidak Ada

Golden Member

Dan zou ik het hele boek moeten scannen. Ik heb er geen pdf van maar een papieren versie. Ik had een stuk gedaan tot ik die pdf van AN90B vond en heb het zelfgescande deel weggemikt. Sorry...

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

Op verzoek dan maar... ;-)

De HP app. notes versie a & b

Versie-A
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/HP-AN90A.pdf

Versie-B
http://www.bramcam.nl/NA/NA-01-PSU/HP-AN90B.pdf

Veel leesplezier!
Blackdog

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

Golden Member

Wat jij als versie 'A' geeft is versie 'Ø'

Versie 'A' is een echte pocket met een bruingele kaft met een Graz schakeling er op. Jaar van uitgifte 1970.

Ik heb nu dus ook die versie 'Ø' Bedankt :)

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

Ha die Tidak Ada..

Hop achter de scanner jij! doe je best zodat ik ze alle drie hier kan aanbieden *grin*

Of iemand anders moet de donatie doen...

Gegroet,
Bram

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

Golden Member

Ik verveel me nog niet :P

't Zijn namelijk 140 pagina's...

[Bericht gewijzigd door Tidak Ada op 30 mei 2013 00:17:43 (42%)]

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

Hallo blackdog,

Ik bezit beide documenten al, alleen de AN90A versie niet. Die heeft Tidak Ada.

Tidak Ada, ik had niet goed gelezen dat jij het origineel had en niet in pdf format.
Mocht jij je vervelen door het slechte weer dan hou ik mij ten zeerste aanbevolen.
Op de camping is het momenteel ook niet alles.

Gegroet