Voeding wil niet naar 0A 0V

Hallo,

Ik heb het schema even aangepast naar jullie tips. Waarvoor de basis emitter weerstand voor dient kon ik zo snel niet vinden, maar een van 10K of een van 150 ohm maakte niet veel verschil. In de datasheet van de TIP131 staat dat ze er al in zitten.

Als ik nu meet links van de R9, meet ik ongeveer 0.9V als de stroom pot 0V is. De + ingang is hoger dan de - ingang. Als ik de spanning over R9 deel door 10ohm kom ik op 2mA. En volgens de datasheet moet de ca3140 10mA kunnen sourcen.

Zie hier het vernieuwde schema.

Ik heb het schema bekeken uit je laatste link blackdog, en ik snap hoe het globaal in elkaar steekt, maar waar wat de functie is van alle componenten zie ik zo 123 nog niet.

De reden voor zelf ontwerpen en niet nabouwen is om onderdelen te gebruiken die ik hier al heb liggen, en omdat ik er zo het meest van leer.

[Update]
Ik denk dat de CE spanning tussen van U4 een probleem is. Ik denk dat hij de spanning niet helemaal naar 0 kan trekken. Misschien vervangen voor een MOSFET? Ik hoop dat ik nog zoiets heb liggen.
(Ik lees net je post sparky.)

Helaas, ik heb enkel nog van die ouderwetse fets. Ik zal eens een paar bestellen

Hi hardbass,

Zal ik er dan toch maar wat over zeggen...

Zoals altijd, zie ik in jouw ontwerp ook een aantal veel voorkomende ontwerpfouten, maar daar ging je van leren heb ik begrepen

Je hebt twee dikke transitoren gebruikt die nu goed parallel staan, hulde!

Maar heb je echt een TIP 131 nodig om deze aan te sturen?
Je uitgangspunt is 1 Ampere uitgangs stroom, dat is 0,5 Ampere per transitor, dat is verder mooi.

Laten we nu eens een ongunstig uitgangspunt nemen, de twee powertransistoren samen een Hfe van 100x.
Dan heb je dus ongeveer 1000mA/100 is 10mA basis stroom nodig voor deze powertransitoren.
Is er dus een rede om een TIP131 daar te plaatsen, NEE.
Waarom niet, behalve dan, dat het wat stroom betreft niet nodig is.
De traagheid van deze transitor de TIP131, het verkleint de fase ruimte van de control loop.
Een BD139 is hier beter op zijn plaats.

Dat voorkomen van genreren, heb jij nu heel "handig" opgelost door de voeding "dood" te compenseren,
de oorzaak is de 100nF over de opamp, van pin-2 naar pin-6.
Dat is dus een van de veel voorkomende fouten die ik vaak op fora en bij het zoeken naar voedings schema's tegenkom.
Dat is dus de verkeerde manier, de voeding is hierdoor misschien wel stabiel maar zo traag dat hij niet goed op belasting variaties kan reageren.
En dan heb ik het nog niet gehad over de effect als de loper van R2 richting ground gaat.
Dan belast je de opamp met 100nF, vind hij heel leuk

Ook je stroomloop is geen beaty, dit is ook standaard verkeert gekozen,
de stroomloop zit binnen je spannings loop.
Dit geeft weer te veel fase verschuiving en is hierdoor weer niet stabiel.
Ook nu kan je hier met dikke condensatoren gaan werken, wat je ook doet met C9 van 100nF.

Ik adviseer je echt, om de documenten goed te lezen die ik aangaf.
Dat is niet voor de belemmering van je ontwikkeling *grin*
Een paar fouten maken is goed, zoals je zelf aangeeft, om van te leren, maar meer als een paar...

Ik weet maar al te goed om de drift te hebben om iets zelf te bouwen,
het is er bij mij nog steeds niet uitgesleten!

Het gaat niet om het nabouwen van de HP voeding, het gaat er om, waarom bepaalde keuzes zijn gemaakt,
je dus de kennis opdoet, om er later je eigen draai aan te geven.

Dus je bouwd als voorbeeld de HP voeding na, en past hem dan zo aan dat je hem kan aansturen met een Arduino.
Maar dan moet je dus eerst weten hoe de schakeling echt werkt!
Pas daarna kan je dit soort aanpassingen doen en succes behalen.
Dan wordt je er nog trotser op, wat je hebt bereikt

Iets gaan bouwen omdat je bepaalde onderdelen hebt liggen, maar nog geen kennis hebt of deze wel samen goed te gebruiken zijn, is vragen om problemen.
Maar het is jouw feestje, ik ben iemand die even door het raam naar binnen kijkt

Gegroet,
Blackdog

Punt U4 kan je beter ook verplaatsen naar achter de spannings op-amp en dan achter de weerstand zodat je daar mooi de basis van stuur tor naar massa kan trekken. Nu komt die weerstand daar mooi uit.

Of je gebruikt de shutdown-pin van U1, daar heeft blackdog indirekt ook naar verwezen .

Haha, ik moet eerlijk toegeven dat ik aan het begin van een project altijd erg enthousiast ben en meteen graag wil beginnen. Meestal valt het dan halverwege toch wat tegen.

Hoe dan ook, ik geef voorlopig nog niet op.
Naast dat ik de tips heb verwerkt in het schema heb ik nog een ding veranderd. De shunt zit nu binnen de feedback loop om toch die 0.1V op te vangen. Daarnaast heb ik nu ook mooi een 0-8V referentie voor de stroom meting die er later nog bij komt.

U11 is de spanning opamp, dit werkt nog steeds hetzelfde. De stroom regeling is nu veranderd. U10 moet een verschil versterker voorstellen. Deze geeft nu 0-8V aan de uitgang, afhankelijk van de stroom. U2 vergelijkt deze spanning met de stroom instelling en regelt eventueel bij.

De tips die ik heb verwerkt in het nieuwe schema,
Er staan nu 10ohm weerstanden achter de opamps.
De TIP131 is nu een BD139 geworden.
De 100nF in de feedback is nu een 10pF parallel aan een 1M. (Wat dit precies moet wezen weet ik nog niet, maar ik denk dat ik dat wel ga vinden in de documenten van blackdog)
De stroom loop stuurt nu bij door pin8 omlaag te trekken. Volgens de datasheet zou dit de strobe pin moeten zijn en zorgt deze voor de grootste versterking van de opamp.

De documenten ben ik mee begonnen, maar ik moet ook eerlijk toegeven dat ik niet zoon lezer ben.

Hoe dan ook, hier is het vernieuwde schema.

R18 kan vervallen.
Knoop pen3 van U10 (+ ingang) via 2 weerstanden van bijv 1kΩ naar de emittors van U3 en U8. Overbrug R18, dwz R18 wordt 0Ω.
Nu klopt de versterking van U10 niet meer. Die moet nu 2x zo hoog worden. Je kunt parallel aan R19 nog een weerstand van 10k hangen of R20 verhogen tot 1600kΩ of een extra weerstand van 10kΩ tussen de VDD en de plus-kant van R1 monteren.

R18 zie ik liever niet, want die veroorzaakt (zeker bij hogere stromen) een extra spanningsval. Deze extra spanning kan je misschien net nodig hebben als je de voeding gebruikt bij een hoge stroom en hoge uitgangsspanning.

Hi hardbass,

Iets om over na te denken...

Je brengt R3 aan en C1, ik heb het niet over hun waarde.
Leg eens uit hoe dit gaat werken?

Een tip...
Wat is de uitgangsimpedantie van een opamp?

Gegroet,
Blackdog

@Blackdog: R3 en C1 zitten niet aan de ground, maar tussen de uitgang en inverterende ingang van die opamp, ik denk dat je je daarin hebt vergist. In de huidige vorm hebben ze m.i. best wat nut, om die opamp wat te temmen.

Ik zou me wel wat zorgen maken over het verzadigen van U2, en de tijd die dat ding nodig heeft om daarvan te herstellen. Vergis je daar niet in; een opamp met een gain-bandwidth van 50MHz kan zomaar een paar milliseconden werk hebben, in het slechtste geval.

Hi SparkyGSX,

Kijk nog een goed naar de schakeling...
Hou kan de linker opamp nu tegenkoppeling krijgen naar de -ingang?
Deze -ingang hangt direct aan de uitgang van U10, en wat is de impedantie daar nu van?

Gegroet,
Blackdog

Aha, ik zie het nu pas.
Het was inderdaad bedoeld om de opamp te "temmen", maar dat gaat zo niets worden natuurlijk.

Het schema is weer veranderd,
Het werkt nu goed, behalve de stroom regeling. Zodra de stroom regeling inschakelt gaat hij oscilleren. Het probleem is alleen als ik R3 kleiner maak zodat het oscilleren weg gaat, werkt de regeling niet meer.

[Bericht gewijzigd door hardbass op woensdag 10 juni 2015 17:46:45 (20%)]

R9 en D1 kunnen weg.

Hallo,

Ik ben weer bezig met deze voeding, ik hoop het toch wel werkend te krijgen. De voeding bestaat nu uit het laatste schema maar dan zonder R9 en D1.

Helaas heeft hij nog steeds last van oscillatie zodra de stroom begrenzing inschakelt. Ik denk dat het te maken heeft met de 2 op-amps die achter elkaar staan. Zodra ik de feedback weerstanden gebruik dempt de oscillatie, maar klopt natuurlijk ook de instelling niet meer.

Weer een nieuw vreemd verschijnsel. Als ik de basis van de BD139 laag maak geeft de uitgang 1.8V? Pas als ik de basis van de power torren aan gnd knoop wordt de uitgang 0V. (Blijkbaar staat er spanning op de - ingang van U11 Als ik U11 verwijder is de spanning op r21 0V) Denk dat die dood is, na vervangen werkt het weer

Iemand suggesties?

C1 vergroten?

Dat is volgens blackdog niet de manier, de voeding wordt dan traag.

@Henry,
Volgens mij werkt het niet zonder die diode. Als de spanning op 15V staat en de stroom op 1A komt er toch een hogere spanning uit.

[Bericht gewijzigd door hardbass op dinsdag 16 juni 2015 21:50:53 (52%)]

Hi hardbass,

Je hebt het nog niet helemaal begrepen...
Is niet erg maar ga het je niet helemaal uitleggen.
Er komen wel wat tips om je weer in de rails te krijgen.

Je hebt nu in het schema R4 aangebracht, mooi, maar dan werk het nog steeds niet goed,
want dat is niet voldoende als aanpassing om het stabiel te maken.
De rede dat je dit niet begrijpt is omdat je de documentatie waarnaar ik je heb verwezen,
niet goed genoeg hebt gelezen/begrepen

Mooi, waardoor wordt de stabiliteit van een opamp nu door bepaald...
Dat is de fase ruimte bij het punt waarop de loopgain van een opamp "0" dB is geworden, gemiddeld is dit ongeveer 60 graden.
Dit is een plaatje waarbij je kan zien dat de fase ruimte niet stabiel is, het is ondermeer afhankelijk van de voedings spanning van de opamp.

Nu heb jij twee opamps in serie staan, U2 en U10 met een hoge versterking, U2 = 100X!
dit dan nog samen met de fase die de uitganstrap opleverd is vragen op problemen.
De strobe ingang is een emittorvolger naar de BD139 toe en heeft geen gain maar wel weer extra fase verschuiving.
Voor een stabiele voeding heb je zowel voor het U als het I deel minstens 60 graden fase ruimte nodig.

Deze schakeling gaat, ook al wil jij het nog zo graag, niet stabiel worden met goede regel eigenschappen.
Uiteindelijk ga je dit kapot compenseren zoals ik in het begin al aangaf, dan is hij meestal stabiel maar het blijft dan een slechte voeding daar hij dan niet meer goed reageert op veranderingen...

De Harrison opset blijft voor een eenvoudige voeding toch de beste schakeling.
Succes er verder mee.

Gegroet,
Blackdog

Dus eigenlijk zou U10 weg moeten?

Op 16 juni 2015 21:49:09 schreef hardbass:
Dat is volgens blackdog niet de manier, de voeding wordt dan traag.

Dat klopt. Zelf bepaal je of de traagheid in de stroomregeling acceptabel is. Uiteraard bestaan er betere schema's voor gestabiliseerde voedingen. Zie oa de voorbeelden die @blackdog aandraagt.

@blackdog,
Ik heb een vraagje over het document HP-AN92B. Zie figuur 5 onder Principles of operation / constant voltage power supply.
Hier wordt de referentie spanning vanaf de + pool van de uitgang gepakt. Waarom niet vanaf de - pool? En dan de weerstands deling in de feedback loop?
Ik zie wel dat bij de cc voeding de instelling en de versterking in dezelfde opamp gebeurt. hierdoor is de versterking van de opamp veel lager en dus stabieler.

@ohm pi,
Dat is wel waar, maar ik wil ook wel een beetje degelijke voeding bouwen. Er zijn duizenden schema's over van alles en nog wat, maar ik wil graag dit soort dingen zelf kunnen ontwerpen. Op school krijgen we wel hoe je schakelingen door rekent, maar niet hoe je ze ontwerpt. Zoals blackdog verteld moet je rekening houden met fases ect. Dat zijn dingen die wij niet verteld worden. (Misschien later nog in een vervolg vak op elektronica)

m.i. moet je als "loopbaan": "eerst iets nabouwen en begrijpen hoe het werkt", dan "een 'nadeel' van het ontwerp identificeren, oplossing bendenken en implementeren", en later pas het "vanaf scratch ontwerpen"....

Hi hardbass

Tja, wat ze op school leren...
Ik had maar één leraar die toen in mijn ogen goed was.
Ik heb niet zo lang op school gezeten, de mentaliteit op de hogere technische school schoot mij danig in het verkeerde keelgat.
Ik ben vanaf zeer jonge leeftijd nooit gestopt met leren, nog steeds ben nogal hongerig naar kennis

Mooi, dan komen we nu aan bij rew zijn opmerkingen, daar sta ik achter!

Nu wat je plaatje betreft, figuur 5 in het HP document.
Ik denk dat je iets ervaart waar ik ook last van heb gehad, en ik denk meerdere hier.
Ik bedoel het denken vanaf massa, ground enz als referentie...
Even een hele simpele analogie.
Of je de hoogte van je kamer nu meet t.o.v het plafond of t.o.v. de vloer, je krijgt de zelfde uitkomst.

Kijk je naar de Harrison/HP manier van lineaire voedings regeling, dan is dit bij het gebruik van een NPN transitor of een N-Fet de "+" de referentie.

Denk nu eens over dit na, weet de schakeling die je gaat voeden wat de referentie is die de voeding gebruikt?
Een lineaire LAB voeding is wat zijn electronica betreft altijd zwevend
en je vind bij de goed opgebouwde voedingen altijd een extra aansluiting voor de kast.
De kast mag je zowel aan de +klem of aan de -klem verbinden, zoals het jouw uitkomt.
Kijk in de specificaties hoeveel spanning er tussen de kast en de + en - aansluiting mag staan.

Wat is nu zo mooi met de Harrison/HP manier van opbouw?
Kijk naar plaatje 7 in het document en vergeet het blokje "Prereg control Circuit"
Zeg je wil een voeding bouwen die tot 300V gaat.
De enige component die hoge spanningen aan moet kunnen is de power transistor.
De hele regeling kan worden gevoed uit zeg +12 en -5V.
Er is nog een component die extra aandacht vraagt, dat is in het schema Rp die als variabele weerstand staat geteken.

Beetje uitleg van figuur 7.
Zeg dat "Er" in het schema 5V is.
De referentie hangt met zijn "0" aan de emittor en dus +uitgang van de voeding.
Dit geld ook voor de +ingang van de opamp.
Omdat de loop gesloten is, kan je er vanuit gaan dat de spanning op de -ingang gelijk is aan de spanning op de + ingang.
Mooi, we hebben als aanname gedaan dat de referentie spanning 5V is, dit betekend dat aan de bovenzijnde van Rr de spanning 5V hoger is t.o.v. de +aansluiting van de voeding.
Rr voeren we uit als weerstand van 5K, hierdoor loopt er door deze weerstand 1mA.
Waar gaat deze stroom naartoe, richting opamp?
Als het goed is, heb je geleerd dat de opamp ingangen geen stroom leveren of opnemen (ideale situatie)
Dus deze stroom kan alleen maar door Rp lopen, voor Rp nemen we nu een weerstand van 100K.
Wat is nu de uitgangs spanning?
Als eerste, dit is een gesloten loop, dus de opamp ingangen hebben de zelfde DC waarde (hier 0V t.o.v. de referentie).
1ma bij 100K = 100V op de uitgang, de opamp uitgang blijft net zolang stroom sturen in de basis totdat de 100V uitgansspanning is bereikt.

De enige componenten die bij de voorgestelde 300V regelbare voeding zijn de serie transistor en de weerstand Rp.
Rp moet je bij hogere spanning opbouwen uit meerdere weerstanden of je lost het iets anders op.
Je kan Rp ook een vaste waarde geven en Rr varieren.
Rr kan je b.v. ook sturen vanuit een Arduino om maar eens een populair product te noemen.
Natuurlijk uit een echte DA converter, geen rammelende PWM,
ja PWM is bagger traag als je lage ruis wilt, maar als je daar mee kan leven ook goed.

De hele schakeling is erg universeel en over het algemeen makkelijk te compenseren.
Nu zie je in het blokschema de opamp die de basis aanstruurd, meestal neem je hiervoor een stroombron (weerstand mag ook)
en dan met een diode verbonden aan de uitgang van de opamp trek je stroomweg van de basis(natuurlijk een darlington/Sziklai).
Dat is nu weer het extra mooie van deze Harrison/HP manier.
Je hetbt maastal een spanningsloop, stroom loop, maar je kan ook een Max spanning loop hebben,
dit zie je veel op moderne voedingen een "Over Voltage Protection".
Of een tempsensor die d.m.v. diode de stroom wegtrekt van de basis.
Iedere control loop krijgt zijn eigen diode, de gene die het hards trekt aan die diode wint
Dus als je een temp sensor hebt die vind dat je trafo of koelplaat nu heet genoeg is en je trekt met een diode en een open collector de stroom weg voor de basis van je power transitor dan doen de U en de I loop hier niets aan.
Er is dan geen stroom meer om weg te regelen, de temp sensor wint!
Vele variaties mogelijk...

Ik zou het bovenstaande nog mooier kunnen typen maar daar heb ik op het ogenblik de tijd niet voor.
Je zal het met dit moeten doen en ik hoop dat het iets duidelijker wordt voor je.

Gegroet,
Blackdog

Aha,
Het begint allemaal een beetje te dagen. Ik heb het gisteravond ook nog even gesimuleerd. Toen begon het al wel duidelijk te worden. En jou verhaal bevestigt mijn bevindingen van de simulatie. Ik denk dat ik aan het eind van de middag figuur 17 ga opbouwen. En eens te kijken wat het doet.(Eerst nog even naar wiskunde )

Wat ik wel een nadeel vind van deze manier is dat je een aparte aftakking nodig hebt van de trafo om de referentie spanning te maken.

"Ik had maar één leraar die toen in mijn ogen goed was."
Dat klinkt jammer genoeg bekend. We hebben wel meer goeie docenten, maar die geven andere vakken. Maar ik heb er al veel geleerd met name wiskunde waar ik voorheen niet zo goed in was.

Erg bedankt voor de moeite die je neemt om me te helpen. Het wordt zeer gewaardeerd.

Hi hardbass,

Ik wil je ook graag afhelpen van het gevoel dat je "nog" een trafo wikkeling nodig hebt.

Vele ontwerpers wringen zich in allerlij bochten om hieraan te ontkomen.
Met bijna altijd met een negatief resultaat.
Als je naar de kostenpost kijkt, dan kost een extra trafo bijna niets.
Als je 10.000 stuks van een voeding gaat bouwen laat je natuurlijk een trafo wikkelen met jouw specs.
Zijn het enkele stuks die je gaat bouwen, dan kost een paar Watt printtrafo met gelijkrichter + elcos niet meer dan 4 Euro, waar hebben we het over...

Laat je niet gek maken door de door de marketing apen, winst maximalisatie e.d.
Leer goed ontwerpen, en als je dit goed doet, betekend het vaak ook dat je een schakeling hebt, met een minimum aan onderdelen die toch je specificaties halen.

Een mooie van Einstein
Everything should be made as simple as possible, but not simpler.

Gegroet,
Blackdog

Dat is waar,
Ik heb mn grote rommeldoos eens open getrokken en daar nog 2 mooie kleine trafo's gevonden. Hier moet wel iets van de brouwen zijn.

Hallo,

Eventjes een update.
Ik heb het even snel opgebouwd op een breadboard, en het werkt als een trein. (niet de NS dan he ) Het is nu zelfs zonder feedback condensatoren om het geheel te "temmen" stabiel. Er zit nog geen condensator over de uitgang en ik meet met de scoop een heel kleine rimpel.

Tijd om alles op een printje te zetten en te gaan meten.

Hmm, alles zit nu op een beun printje ipv een breadboard. Er zit nog wel ergens wat oscillatie in, maar dat wordt voor morgen.

[Bericht gewijzigd door hardbass op donderdag 18 juni 2015 23:50:49 (11%)]

Hallo,

Zijn weer een paar weken verder, druk met toetsen bezig. Hoe dan ook ik heb weer een nieuw schema. Ik ben benieuwd wat jullie er van vinden. Ik wil hem zo ontwerpen dat de print ongeveer 5mm voor het koelblok hangt zodat er geen lange draden zijn tussen de torren en de aansturing.

Zie hier het schema, hebben jullie nog tips om het ontwerp te verbeteren voordat ik de print ga maken?

J1 is de hooft voeding 32V gelijk, J2 is de voeding voor de ref spanning 12V wissel.

Het referentie deel ga ik waarschijnlijk vervangen voor een ref20xx