13,8V voeding met regeling in de min

Schimanski

Golden Member

Ik ben bezig een 13,8V voedinkje te maken voor mijn HF-set. Iuit = 20 - 25A. Ik heb eerst een recht-toe recht-aan ontwerp gemaakt en dat werkt prima (Uuit zakt paar tienden bij 20A).http://www.uploadarchief.net/files/download/ps-20a-pos.jpg

Nu heb ik het omgewerkt tot volgende schema met als doel dat de 2N3055 met collector aan massa hangen, en dus zonder isolatie op de koelplaat kunnen. Bij het testen blijkt deze opzet een stuk slechter te werken. Bij toenemende belasting zakt de spanning steeds verder. (bij 4A zakt Uuit al tot 11,8V, bij 8A tot 10,5V, enz.)

http://www.uploadarchief.net/files/download/ps-20a-neg.jpg

Ik begrijp eigenlijk niet waarom de tweede versie het zo slecht doet. Kan iemand mij dat uitleggen.

What, me worry? // Radiozendamateur - PA2HGJ // Stuff is the junk you keep -- Junk is the stuff you throw away // Tinkeo Ergo Sum
klein is fijn

Moderator

Ik denk dat het fout gaat rond de op-amp, het ground referentiepunt van beide spanningsdelers op de ingangen is anders. En dat verschil neemt toe als de stroom toeneemt, de spanning over de shunt weerstanden neemt immers toe.

Bij een hogere stroom door de weerstanden van 0.15 Ohm wordt de spanning hierover ook groter. In dit geval gaat het mis met je referentie en opamp, die lopen dan steeds verder weg van de 0V van je terugkoppelspanning.

Edit: Te laat, Ik had het nog even op een kladje doorberedeneerd.

[Bericht gewijzigd door Hunter op 26 oktober 2014 02:25:17 (14%)]

De zinloosheid des levens is nog geen rechtvaardiging voor sisyphusarbeid.

zou je dat niet kunnen oplossen door die TL431schakeling ook om te wisselen zodat die aan + hangt?
dan gaan beide ingangen van de opamp tov de + afhankelijk zijn en niet op de -klem en massa (die tov elkaar veranderen)

ik hou van werken ..., ik kan er uren naar kijken

Een zwevende GND zou ik niet nemen, ik zou toch kiezen voor de bovenste schakeling, isolatieplaatjes inbegrepen.

LDmicro user.

Buiten dat, ik vind opamp's voor (HF) voedingen altijd link,
i.v.m HF instraling.Goed ontkoppelen enz.is belangrijk

Met je nieuwe schema maak je een grote fout.
Je referentiespanning dien je net als in het originele schema vast te leggen tov de massa. Het knooppunt "TL431 - R14" dien je dus te verplaatsen van de min van de bruggelijkrichter naar de massa, dus naar de min van condensator C2.

NB:
Met deze schakeling kan je stabiliteitsproblemen krijgen.
In het originele schema vormt de transistorgroep Q1 t/m Q8 een 1x-versterker. (emittorvolger!)
In je nieuwe schakeling is de transistorgroep Q2! t/m Q8 geen emittor-volger.
Q2 t/m Q8 versterkt grofweg RLoad / (6 x 0,15). Dit kan veel groter zijn dan 1x.

Ga maar gauw terug naar je originele schema met extra isolatieplaatjes.
In eerste schema is de uitgangsspanning van de 741 ca 15V. (ca 2V hoger dan de gewenste uitgangsspanning)
In je nieuwe schema ca 2V. De uitgangsspanning van de 741 zit dus erg dicht bij zijn uiterste uitstuurbereik. Je zou ook kunnen overwegen om tussen de emittor van Q2 en de basissen van Q3 t/m Q8 een zenerdiode van bijv 5V op te nemen. Maar dan wordt het nogal een knutsel.

[Bericht gewijzigd door ohm pi op 26 oktober 2014 13:38:48 (27%)]

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl
blackdog

Golden Member

Hi Schimanski, :-)

Probeer het eens op de volgende manier...
http://ludens.cl/Electron/Ps20/Ps20.html

Wat een ander al zij, je referentie hangt aan het verkeerde punt.
Als je het schema van mijn link aanhoud, zou het goed moten komen.

Gegroet,
Blackdog

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

Golden Member

Ohm pi: Dat de referentie dezelfde GND als de deler moet hebben leek mij achteraf ook logisch en ik heb dat ook gedaan maar dan nog blijft het spul niet stabiel. Het gebiedje waarbinnen regeld wordt is klein, de darlington (ik gebruik de S2D560) staat al gauw open en ik heb dan meteen 24V op de uitgang.

Hi, Blackdog. Het schema uit jouw link ken ik (bij gebrek een een cad-pakket heb ik dat ook gebruikt om in paint mijn schema's te tekenen ;)). De referentie in het schema van jouw link is de +24V minus de 5V van de LM336. Mijn TL431 geeft een onveranderlijke 19,5V t.o.v. min van de brug. Bij gebrek aan een LM336 even een ref. met een 5V1 zener en 10K erin gezet zodat de ref. 5,1V lager dan de + ligt. ook dat geeft geen verbetering.
Naast het voordeel van de koeling zijn er ook wel nadelen. Zoals Ohm Pi ook al aangeeft, het is geen emittorvolger en ook de 741 werkt niet optimaal.

Grappig is nog de vermelding van R11 (15Ohm/20W). Nadat ik bij een eerste poging meteen mijn TIP130 eruit blies had ik ook al 20 Ohm in de collector gezet (ik ben blijkbaar niet de eerste met die ervaring :)). Die dikke R is ook weer een extra bron van warmte die op de koelplaat moet, dus nog een reden om terug te gaan naar de conventionele opzet uit mijn eerste schema. Ik wil een stabiele PSU hebben dus ik heb ondertussen al 6 mooie siliconen padjes gevonden en ga de boel ombouwen.

Intake: Ik ben mij bewust van de HF omngeving, de boel wordt goed ontkoppelt maar het staat (nog) niet in het schema. Misschien verlaat ik het op-amp concept wel en ga naar een L200 o.i.d. (ik heb slechte ervaringen met de 723 in HF voedingen)

Iedereen bedankt voor de input.

What, me worry? // Radiozendamateur - PA2HGJ // Stuff is the junk you keep -- Junk is the stuff you throw away // Tinkeo Ergo Sum

Welk schema er ook gebruikt wordt, op diverse plaatsen kleine condensatoren plaatsen.
Verder netfilter, varistor, clixon, TVS diode en een crowbar zou ik ook toevoegen.

Er zit nog een fout in je tweede schema.
De darlington inverteert niet.
De transistoren in het tweede schema inverteren wel.
Behalve verplaatsen van de referentie dien je daarom ook de plus- en min-ingang van de opamp van plaats te verwisselen.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl
Schimanski

Golden Member

Even een kleine update. Ik heb nog wat verder geëxperimenteerd, maar het blijft niet stabiel genoeg naar mijn smaak. Ik heb de boel omgegooid en de 2N3055's voorzien van isolatieplaatjes en maak een conventionele voeding.

De kast bestaat voor het grootste deel uit koelprofiel, links en rechts zit 3 x 2N3055 inc. een darlington driver. In de emittors zit 0,15R, deze gebruik ik ook voor de stroombegrenzing (0,6V/0,15R => 4A * 6 = 24A). De kast is een oude 19" versterkerkast welke ik ingekort heb.Blauwe draadjes op de foto zijn de bases van de darlingtons.

http://www.uploadarchief.net/files/download/psu-1%20-%20small.jpg http://www.uploadarchief.net/files/download/psu-3%20-%20small.jpg

Ik ben mij nu aan het buigen over een mooie regeling. Ik heb verschillende topics op CO gelezen en vooral van onderstaande topics van Blackdog en Roland van Leusden heb ik veel opgestoken. Ik heb slechte ervaringen met de uA723 in een HF omgeving. Ik ga voor het referentiecircuit met TL431 zoals in Roland van Leusdens ontwerp en daarachter een 741 metalcan. De referentie spanning wordt afgenomen over 20K 10-turn en de uitgang van de voeding wordt via een vaste deler teruggekoppeld naar de op-amp. De voedingslijnen van de op-amp, het referentie circuit en de uitgang van de voeding worden HF-ontkoppeld.

http://www.circuitsonline.net/forum/view/116156/1/tl431
http://www.circuitsonline.net/forum/view/119068/1/voeding
http://www.circuitsonline.net/forum/view/120227/1/voeding

Naar aanleiding van deze topics een vraag aan Blackdog. Jij adviseert een rode LED in de stroombron voor de TL431 i.p.v. diodes of een zener. Wat is de achterliggende gedachte, is de doorlaatspanning van een LED stabieler dan van een diode? Kun je mij dat uitleggen?

De ref. staat hier op breadboard, ingesteld op 5V (instelbereik is 0 - 10V)

http://www.uploadarchief.net/files/download/psu-4%20-%20small.jpg

Foto's klikbaar.

What, me worry? // Radiozendamateur - PA2HGJ // Stuff is the junk you keep -- Junk is the stuff you throw away // Tinkeo Ergo Sum

Jij adviseert een rode LED in de stroombron voor de TL431 i.p.v. diodes of een zener.

Ik verwacht de temperatuurstabiliteit, kwa doorlaad curves zijn een rode led en silicium diode praktisch gelijk. Ik heb beide gebouwd en meet in mijn hobbyhok met redelijk stabiele temperatuur geen verschillen in stabiliteit.

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

Morge Heren, :-)

De Rode LED, als het goed is, is dit een beetje stabieler dan meerdere dioden in serie.
Bij meerdere dioden in serie wordt je temperatuur drift steeds hoger...
Verder is de drempelspanning van een rode LED iets hoger dan twee dioden.
Dit komt meestal beter uit t.o.v. de drempel van de basis emittor overgang.
Dit vooral als je voedingsspanning voldoende hebt, bij schakelingen die gevoed moeten worden uit lage spanningen moet je andere keuzen maken,
maar dat is hier volgens mij niet van toepassing.
Een twee de punt is, dat de rode LED dienst kan doen als Power LED.

Meestal heb je dus meerdere voordelen bij gebruik van een rode LED t.o.v. een aantal dioden.
Als de stroombron gebruikt wordt voor het voeden van TL431, maakt die temperatuur coefficient niet zo veel uit,
de stroombron zal een impedantie hebben van zeg rond de 100K met een goede transitor b.v. BC560c en de Ri van de TL431a zit rond de 0,2 Ohm.
Dus een beetje temp drift van je stroombron wordt enorm onderdrukt.

Maar Mans mijn zegen heb je al je meerdere 1N4148 of 1N4007 dioden wilt gebruiken.
Pas wel de emittor weerstand aan, zodat je weer de gewenste stroom door je schakeling laat lopen.

Gegroet,
Blackdog

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

@Schimanski
Er zijn verschillende mogelijkheden m.b.t. de temperatuur.
Bijv. een 1N4148 ongeveer -2mV/°C . Een zener van 5,6 tot 6,8V is beter of een referentie IC. Die laatste zijn nog veel beter.

Ik heb de uA723 en dergelijke IC's in allerlei schakelingen toegepast. Ook bij hoge frequenties. Nog geen problemen i.v.m. HF gehad. De ref uitgang ontkoppelt en in de voedingslijn een RC filter zijn mogelijke verbeteringen.

Schimanski

Golden Member

Vandaag weer verder geknutseld aan de voeding. Ik heb een vraagje over de stroombegrenzing.

Ik wil 20A continue kunnen afnemen met een stroombegrenzing op 24A (de trafo kan 28A leveren). Bij 6 x 2N3055 is dat 4A per tor. De opbouw is zodanig dat ik twee koelprofielen heb met elk 3 x 2N3055 inc. emitterweerstanden + de darlington voor de sturing.

Bij 4A valt er 0,6V over de 0.15Ω en trek de BC546 de sturing weg. Ik kan dit over één emittorweerstand meten, maar het kan ook over elke weerstand. Dit laatste middelt m.i. uit over de 6 serietorren en geeft ook een vorm van redundantie. Het lijkt mij betrouwbaarder, of zie ik iets over het hoofd?

Het deel binnen de stippellijn bevindt zich op het koelprofiel.
http://www.uploadarchief.net/files/download/stroombegrenzing-1.pnghttp://www.uploadarchief.net/files/download/stroombegrenzing-2.png

What, me worry? // Radiozendamateur - PA2HGJ // Stuff is the junk you keep -- Junk is the stuff you throw away // Tinkeo Ergo Sum

Het probleem is dan dat het altijd dezelfde transistor zal zijn die de stroom zal regelen, de anderen zullen er nooit aan te pas komen.

Het heeft dus geen zin tenzij je de weerstanden niet betrouwt.

LDmicro user.
blackdog

Golden Member

Hi Mans,

Geef iedere 2N3055 een stroombegrensings transistor, en iedere BC546 die je gebruikt een basis weerstand, iets van 220 Ohm.

Op deze manier weet je zeker dat het heel blijft en of nu BC546 nummer 3 als eerste gaat regelen rond de 6 Ampere of transitor 1 en 5, maakt niets uit.

Deze bescherming is er alleen voor de nood, en als dit je enige bescherming is, kan het ook, iedre 2N3055 is dan beschermd tegen te grote stromen.
Hou er wel rekening mee dat bij langere kortsluiting je wel al die warmte kwijt moet.

Je kan hem ook meenemen naar Kareltje, kan je de pan snert er op warm houden en je test de langdurige kortsluitbeveiliging ;-)

Gegroet,
Blackdog

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

Je kan ook één BC546 gebruiken en 6 weerstanden van 220Ω vanaf de basis naar iedere 0,15Ω weerstand laten lopen. De spanning op de basis is dan het gemiddelde van alle spanningen over de 0,15Ω weerstanden.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl

Die 0.15 ohm weerstand heeft een heel lage uitgangsimpedantie. 't zal niet meer dan 0.15ohm zijn... :-) Dus vandaar het "beschermen" van de BC546 met die 220 ohm weerstand.

Die bescherming is nodig voor het geval dat er toch meer stoom gaat lopen. Dan kan de basis stroom van de BC546 te hoog worden. m.i. is dat hier niet nodig, maar dat extra weerstandje kan geen kwaad. (de interne weerstand van die basis zal ook zoiets als die 220 ohm zijn)

Ik zou kiezen voor de eenvoud: Per darlington 1x 546.

Met drie 546 torren, krijg je dat je limiteert zodra MAX (IC (n)) de grenswaarde bereikt. Nu limiteer je zodra IC (1) die waarde bereikt. Aangezien je al moeite doet om ze gelijk te krijgen, maak ik me geen zorgen over verschillen. Je moet alleen dus niet precies op het randje gaan zitten, dus er op vertrouwen dat het exact werkt op de uitgerekende waarde.

Zo hanteren veel mensen 0.6V voor die BE overgang, maar anderen een 0.7... Dus als het meer "0.7" is, wat wordt dan je stroombegrenzing? hmmmm. 27.999A volgens mijn rekending (hij bedoel 28A). Dus... je stroombegrenzing vind ik zowiezo te krap afgesteld. Thermisch koppelen helpt. Je stroomlimiet loopt dan langzaam terug naarmate de boel warmer wordt, als ik de richting van dat effect goed heb beredeneerd. Voor het beschermen van de trafo is dat goed genoeg.

Ohja, mogelijk gaat de boel oscileren... Dat zou vervelend zijn...

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Schimanski

Golden Member

Allen bedankt voor de input.

Basisweerstand voor de BC546 vind ik ook logisch maar ik ging de fout in met mijn testopstelling.

De testopstelling heeft alleen de darlington met een emittorweerstand van 2Ω en aan de basis van de BC546 een weerstandje van 47Ω. Met Re = 2Ω zou de kortsluitstroom 330mA moeten bedragen. Hij was echter bijna 700mA...
Zonder Rb was de stroom wel 330mA en met een Rb van 220Ω ook 330mA.

Hoe kan dat, ik was even het spoor bijster (het was al laat ;)) Vanochtend bij het opstaan was ik wel helder en dacht er nog eens over na. Bij de BC546 loopt bijna geen basisstroom dus de spanningsval over 47Ω is nihil, toch maar even meten. Bij 660mA viel er zo'n 1,3V over de 2Ω. Over Rb valt dus 0,65V. Dit kan alleen als Rb veel groter is dan 47Ω.
Even nakijken, ja hoor... er was blijkbaar een 47K weerstand in het 47Ω bakje terecht gekomen en die had ik zonder na te kijken in mijn schakeling gezet :( Ik vond 47Ω ook wat krap, dus nu zit er 220Ω in.

Ik ga nog wat verder prutsen met een extra weerstand van de basis van BC546 naar massa om een fold-back regeling te krijgen (moeten we de erwtensoep toch bij Tidak op zijn komfoor opwarmen)

What, me worry? // Radiozendamateur - PA2HGJ // Stuff is the junk you keep -- Junk is the stuff you throw away // Tinkeo Ergo Sum

Als je zoiets maakt voor een HF setje maak er dan meteen ook een crowbarschakeling bij.

LDmicro user.
Schimanski

Golden Member

Ja, komt er allemaal in.

Overstroom-, overspanningbeveiliging en HF ontkoppeling.

What, me worry? // Radiozendamateur - PA2HGJ // Stuff is the junk you keep -- Junk is the stuff you throw away // Tinkeo Ergo Sum
Schimanski

Golden Member

Ik heb weer eens wat tijd gevonden om aan de voeding te knutselen. Er is een hoop veranderd sinds het eerste ontwerp met regeling in de min. Ik heb het gehele schema nu op papier gezet en heb hierbij veel ideëen opgedaan uit de ontwerpen van Roland van Leusden hier op CO en natuurlijk de input van Blackdog, RBeckers en anderen. Dank allen.

De voeding is gemaakt voor 20A, maar heeft nog overhead. Er zit een foldback stroombegrenzing in die aanspreekt bij 25A. en bij volledige kortsluiting de stroom begrenst op 18A (3A per tor = 70Watt). De uitgangsspanning zakt dan in tot beneden 1V waardoor relais RLY2 afvalt en de voeding uitschakelt. De 18A is proefondervindelijk bepaald, bij een (veel) lagere kortsluitstroom wordt de voeding te traag, of start helemaal niet op.

Om te voorkomen dat de uitgangsspanning te hoog oploopt zit er een crowbar in rond een TL431 en dikke thyristor. De crowbar laat geen zekering doorslaan (een zekering zou 20A moeten zijn, maar vanwege de max. kortsluitstroom van 18A zal die waarschijnlijk heel blijven). Als de crowbar aanspreekt zorgt de thyristor voor het zeer snel begrenzen van Uuit. Daarna schakelt relais RLY2 de voeding uit. De crowbar spreekt aan als de uitgangsspanning boven de 14,5V komt en is instelbaar met een potmeter.

De consequentie van het gebruik van relais RLY2 is dat de voeding niet automatisch aan gaat maar pas nadat op de startknop is gedrukt. Via het NC contact van RLY2 wordt een 230V lampje (neon) geschakeld dat de foutsituatie signaleert.

De regeling bestaat uit meerdere gedeelten. Eerst een stabiele voeding met TL431 en BD139. Deze geeft 19V voor de referentie en op-amp. De TL431 wordt gestuurd vanuit een stroombron (geleerd van Blackdog). De referentie geeft 10V en is ook gebaseerd op een TL431 gestuurd door een stroombron. Met een 20K 10-turn instelpot wordt de uitgangsspanning ingesteld. De 741 is een metalcan uitvoering.

Per koelplaat zijn 3 regeltorren inc. stroombegrenzing per tor en de darlington voor de sturing gemonteerd. De stroombegrenzing per tor is misschien wat overkill, maar een bc546 en twee weerstandjes kost ook niks. De tor die de meeste stroom doorlaat zal de begrenzing laten aanspreken.

De inschakelvertraging bestaat uit twee NTC's welke na korte tijd worden overbrugt door relais RLY1.

Als er nog op- of aanmerkingen zijn dan hoor ik dat graag.

Het uiteindelijke schema, klik voor groot.
http://www.uploadarchief.net/files/download/pa2hgj-powersupply-13%2C8v-small.jpg

What, me worry? // Radiozendamateur - PA2HGJ // Stuff is the junk you keep -- Junk is the stuff you throw away // Tinkeo Ergo Sum
bprosman

Golden Member

Mooi ontwerp :-).
Die 2SD560 is die gemakkelijk te krijgen ?

Groeten, Bram

De jongere generatie loopt veel te vaak zijn PIC achterna.