Circuits Online Voeding 2016

Op 5 februari 2016 17:03:13 schreef Tidak Ada:
@Schock6805:
Je zorgt er mee dat je het V_CE verschil uitvlakt. Dus als de spreiding in V_CE van de transistoren groot is, moet je die emitterweerstanden groter maken en vice-versa.

En de Darlingtons matchen op gelijke versterkingsfactor. Als de ene duidelijk warmer wordt dan de andere kan dat noodzakelijk zijn. Meestal zijn twee uit dezelfde batch wel gelijk.Pietje's Precies kunnen van tevoren even meten

Op 5 februari 2016 11:55:19 schreef blackdog:
Hi,

Net de IGTB transitoren binnen gekregen maar ik zal eerst met de TIP142 meten wat de dropout spanning is.

Hou er rekening mee, dat het een en ander ook afhankelijk is van de trafo, brugcel, bufferelco en emittor weerstanden van de power transistoren en niet te vergeten het punt dat gekozen is om de trafo tab om te schakelen.

De verzadiging van de transistor zelf is maar een deel van het geheel.
De hoeveelheid stroom uit de stroombron bepaald ook de verzadigings spanning.
Gelukkig is er ruim voldoende basisstroom reserve aanwezig.

Lekker veel variabelen he

Gegroet,
Bram

Stroombron levert zo'n 13mA als ik het goed berekend hebt, ben uitgegaan van een rode led.
Staat helaas niet in het schema welke kleur gebruikt is. Bij een gele is het al een stukje hoger (+/- 15mA) die zag ik ook op de print zitten.

Variabelen genoeg, teveel zou ik haast zeggen.

Ben nog een beetje aan het rekenen gegaan met de thermische weerstand, kan goed begrijpen dat je geen isolatie wilt gebruiken. Voegt aardig wat toe waardoor je koellichaam ook groter wordt. Tenminste bij degene die ik nu heb liggen, 1°C/W.

@Gertjan,
Nog een variabele erbij. Prototyping was ik al half van plan. Eerst er maar een opbouwen en kijken hoe of wat. Heb helaas alleen niet de beschikking over mooie meetapparatuur, moet het doen met een multimeter en daar kom je niet zo heel mee.

Morge Dames en Heren,

Vanochtend met een beetje suf hoofd wat metingen gedaan betreffende de vragen over de "Drop Out" spanning van de power sectie.

Natuurlijk laat ik hier wat plaatjes zien om dat dit meestal duidelijker is dan alleen text.
Hieronder de voorwaarden/gegevens van de testomgeving.

Trafo = 24V bij 4-Ampere ( ja ik weet het, ik overbelast hem bij het testen )
Buffer Elco 10.000uF bij 63V en hij zit volgens de ripple meting meer richting 14.000uF.
Power transitoren = 2x TIP142
Emittor weerstanden TIP142 = 0,22 Ohm (ik had de 0,1 of 0,12 Ohm hier niet bechikbaar)
Uitgangsstroom = 5-Ampere

Dit plaatje geeft de situatie aan vlak voor de power transitoren verzadigen.
Dat is het punt dat de brom/rommel op de uitgang nog net niet stijgt.
De blauwe lijn is de spanning op de collectoren van de TIP42 transistoren.
De Vpp waarde is de piek-piek rimpel spanning.
Je loopt met deze meting op de Hameg scoop tegen de grensen aan van deze software spannings meting.
De in verhouding kleine rimple op een grote DC waarde, het blijft een 8 bit scoop
De lila lijn geeft de "0" aan.
De cursor uitlezing geeft hier een Delta aan van 1,7V dropout spanning.

Om het nu nog duidelijker weer te geven heb ik de batterij gevoede scoop aan de voeding geknoopt, zodat ik goed zwevend kon meten.
Er staat volgens mij voldoende info in het plaatje om het geheel duidelijk te maken.

En het laatste plaatje is de rimpel met aan de onderzijde goed zichtbaar de verzadiging van de power transistoren.
Het "topje" van de onderzijde is hier weg en dit is bij een waarde van 50mV rimpel aan de uitgang.
Dit is vrij lastig te meten door de variatie van de 230V netspanning.

Bij 222.5V netspanning haalde ik bij de gebruikte 24V, 96VA trafo net 21,5V uitgangsspanning bij 5-Ampere vlak voor het verzadigen.
Bij en trafo van groter vermogen (niet overbelast) komt dit gunstiger uit, ook het verlagen van de emittor weerstanden naar 0,12 Ohm maakt het gunstiger denk dan aan 250mV minder dropout spanning t.o.v. mijn 0,22 Ohm weerstanden.

Hamerstukje
Ik blijf het zeggen, deze metingen zijn voor de indruk, zoals ik al aangaf, is de eigenlijk vrij oude elco die ik gebruik veel beter dan wat er op staan wat capaciteit betreft, dit geeft een betere/lagere rimpelspanning maar ook een wat hogere belasting vande trafo en brugcel.
Als jullie rekening houden met 2V drop out zit je volgens mij altijd in de goede richting.

De verschillen in collector stroom is bij de voorgestelde 470 Ohm basistroom en de 0,22 Ohm emittor weerstanden bij mijn meetsetup kleiner dan 2%.

Gegroet,
Blackdog

Dus dan kom je toch totaal uit op de 5V als je de rimpel spanning meerekent (als ik je scoop beeldje goed heb geteld, is iets minder maar rond het naar boven af), mits de condensator voldoende capaciteit heeft om miximaal een rimpel van 3V bij vollast te krijgen.

Als ik 2 voedingen op 1 transformator wil bouwen, moet ik dan elke voeding z'n eigen gelijkrichter geven of kunnen ze dezelfde gebruiken?
Uitgaande van 2 wikkelingen in serie met de optie van de van de wikkeling schakeling.
Is dit überhaupt mogelijk of geen verstandig keuze?

edit:
Zit er even logisch over na te denken en als ik de wikkeling schakeling wil laten werken zal ik iedere voeding z'n eigen gelijkrichter moeten geven. Weet alleen niet zeker of het slim is om het op deze manier op te lossen.

2x een 12V voeding maken zit er ook niet in met de 2x 12V 160VA ringkern.
De dropout is totaal te groot als ik goed gerekend heb.

[Bericht gewijzigd door MdBruin op zaterdag 6 februari 2016 13:45:02 (25%)]

Hi MdBruin,

Ik had al eerder aangegeven dat de bouwer niet moet gaan knoeien met twee voedingen en dan zaken gaat proberen te combineren...

Eén trafo is OK, maar dan moet je er ook voor zorgen dat er helemaal NIETS gecombineerd is!

Dus hier komt het op neer als je zelf een ringkern wilt wikkelen.
4x 15V wikkeling
Minimaal 8x 9,5V wikkeling en 10x als je ook de stroombronnen wilt hebben.
Alles dus apart gevoed!
Daarna kan je ze in serie zetten en als je dual potmeters koopt (duur) dan heb je een symetrische voeding met 4 meters.

Dat het ook anders kan weet ik natuurlijk, maar niet goed met de CO-2016 voedings opbouw.
Er zijn vele mogelijkheden voor een dual/symetrische voeding, behalve geheel gescheiden is deze CO voeding daar niet echt geschikt voor.

Gegroet,
Blackdog

Op 4 februari 2016 23:08:58 schreef blackdog:

Vandaag nog wat uitzoek werk gedaan naar Darlingtons.
Zelfs de TIP142 heeft redelijk grote verschillen in de SOA karakteristiek tussen de verschillende fabrikanten.
Tot nog toe lijkt de TIP142 van ON-Semi de beste versie.

IMHO heeft On-Semi ook heel goede (de beste?) modellen van transistoren.

Ik heb even een testje opgezet om van een tip142 de V_cesat als functie van de collectorstroom te simuleren.

Dat komt toch akelig nauwkeurig in de buurt van wat jij gemeten hebt

Dus gewoon niet doen, eerst dan maar een 2A setup bouwen en die later updaten naar 4A indien nodig. 2A is voor mij nu genoeg, en heb deze ringkern toch al liggen.
Houd er al wel vast rekening mee met de transistoren en het koellichaam.
Misschien toch om passief te kunnen koelen gelijk 4 stuks plaatsen. Liever teveel koel capaciteit (lage °C/W) als te weinig.

Voor een symmetrische voeding zat ik al te denken aan een aparte voeding te bouwen. Deze hoeft toch niet veel vermogen te kunnen leveren. 1A is meer dan genoeg.

[Bericht gewijzigd door MdBruin op zaterdag 6 februari 2016 16:51:33 (18%)]

Hi,

Nog wat metingen omdat het te goor weer is, om buiten te sporten

De trafo is nu vervangen door de gedeeltelijk zelf gewikkelde Baco ringkern.
Dit is een overzicht van de meetopstelling.
De OWON scoop linksonder geeft de stroom weer die de trafo levert.
Deze meet ik door in serie met de middenaftakking van de trafo een 0,01 Ohm weerstand op te nemen.

Dit is de stroom die de trafo levert richting de brugcel, de schaal is 5A/Div en dan kom je op 14 Ampere Piek uit bij 5 Ampere uitgansstroom.

De KeySight 34461A geeft de RMS spanning aan en bij een weerstand van 10mOhm is de stroom dan ongeveer 7,6-Ampere RMS.
De TEK meter heeft met dit alles niets te maken, die staat nog steeds mijn Quad LT1021 referentie te meten, maand, na maand, na maand...

En als laatste de spanningsval over een van de brug diodes bij 5-Ampere uitgangsstroom.
In het midden is het "0V" en in gelijding bij de 18-Ampere laadstroom staat er 900mV over de diode.
De gebruikte brug voor deze test is een KBPC1010 en het merk is DC Components.
De specificaties zijn max. 1.1V bin 5A DC per diode, en hij zit er dus ruim onder maar dit is maar bij één brug gemeten
en weet niet of het bij een andere ook zo is.

Ook deze trafo vind langere tijd 5-Ampere uitgansstroom niet fijn, is niet zo gek daar hij in deze voeding maar ongeveer 2,5-Ampere continu mag leveren.
Mijn testen duren meestal niet langer dan een halve minuuut, waarna ik het geheel weer even rust geef.

Gegroet,
Blackdog

Hi Blackdog,

Waaraan merk je dat de trafo het niet fijn vindt? Aan de temperatuur, of aan het scoopbeeld?

Hi Tidak Ada,

Dat merk ik aan de temperatuur, die gaat een beetje snel omhoog.
De trafo krijgt bij 5A de dubbele belasting voor zijn kiezen.

Ik heb vanavond een derde TIP142 op het koelblok geschroef met 3x TO220 behuizing 0,22 Ohm emittor weerstanden.
Voor een seconde of 15 heb ik toen 8,9Ampere uit de voeding getrokken.
Dan wordt de trafo nog sneller heet *grin*

Dit is een test om te kijken hoeveel het koelblok aan kan, als de warmte nog beter verspreid wordt.
Het maakte een beetje uit en als voordeel dat de SOA van het geheel nog beter wordt.
Tot zo'n 50Watt blijft de ventilator van dit koelblok op de laagste stand staan.
Petje af voor deze ventilator bijna 120 Watt kan ik kwijt in dit koelblok, maar morgen meer metingen aan de temperatuur.

Waarom dit alles hier verteld, dan hebben jullie een indruk wat mogelijk is met dit soort koeling.
Hoe er rekening mee dat op het ongunstigste moment bij een 5-Ampere voeding je tegen de 100-Watt aan dissipatie kwijt moet.

Gegroet,
blackdog

Ik ga deze gebruiken, moet lukken
http://nl.rs-online.com/web/p/products/1898410/
Er ligt hier ook een mooie AMD CPU 90Watt koelblok met traploos regelbare fan maar dat is voor de experimenten.

[Bericht gewijzigd door RAAF12 op zondag 7 februari 2016 02:03:58 (40%)]

Hi blackdog,

Je kan de kernverzadiging toch ook zien aan de vervorming van de sinus, of beter nog aan een blokgolf, vanwege de verandering van de hysteresis?

Hi Raaf12,

Goed dat je dit koelpblok laat zien!
Dan kan ik er op wijzen dat om aan de lage thermische weerstand te komen, je minsten 3 a 4 transistoren zal moeten gebruikten...
Ik zou dan ook als je een standaard brugcel gebruikt of 4 schottky's, deze ook op de koelplaat monteren.

Daar je voor een 0,45K/W gaat ga ik er vanuit dat je een uitgangsstroom rond de 5A is?
De verliezen in de brugcel kunnen dan al lekker oplopen zoals aangegeven in mijn voedings topic.

Waarschijnlijk ga je dit koelblok niet geissoleerd opstellen en dan zijn dit goede isolatie plaatjes:
https://www.conrad.nl/nl/quickcool-5061-00581c-isolatieschijf-l-x-b-20…

Als je voeding er een wordt van 0-30V bij 5A hou dan rekening met 100-Watt te dissiperen vermogen bij de ongunstigste instelling.
Je voeding moet ook heel blijven als het boven de 30 graden is en hij staat ingebouwd tussen andere meetinstrumenten.
De 0,45K.W gaat alleen op als de lucht vrij kan circuleren rond het koelelement.

Gegroet,
Blackdog

lijkt mij evident gezien je eerdere betoog over mijn voeding Bram.
Ik ga kijken of ik 1 of 2 koeltunnels kan scoren.. en dan iets van 4 of 6 torren parallel. https://www.baco-army-goods.nl/koeltunnel-voor-12-x-to3.html

Hi Tidak Ada

Ik heb het niet over kernvezadiging gehad, of misschien wel met de andere trafo bij de eerste testen.
Daar heb ik niet aan gemeten daar ik dan een serie weerstand in de 230V moet hangen.

Het plaatje dat ik je laat zien van de brugstroom heeft niets te maken met het plaatje dat jij hier laat zien, ze lijken wel op elkaar

De snel warm wordende trafo heeft alles te maken met de i2R verliezen door de piekstromen die er lopen.
De ongeveer 14-Ampere piekstroom die ik meette is de stroom die naar de elco gaat en de belasting die aan de voeding hangt.

Als ik vandaag nog wat tijd heb, zal ik beide voor julie weergeven in een scoopplaatje.
Dus de totale stroom die van de brug wordt afgenomen en de rimpelstroom in de elco.

Gegroet,
Bram

Ha Blackdog & Tidak Ada,

Jullie plaatjes hebben toch wel wat met elkaar te maken

Blackdog laat zien dat de trafo flinke piekstromen moet leveren: 14Amp voor een 5amp belasting.
Die 14 Amp moet de trafo wel op berekend zijn, en daar komt het plaatje van Tidak Ada in beeld.
Als die piekstromen zo groot zijn dat de kern in verzadiging raakt wordt de magnetizeringsstroom véél groter.

Er zijn dus 2 redenen dat een trafo heet kan worden:
- koper verliezen van de hoge piekstromen
- maar ook extra verliezen door in verzadiging komen van de kern.

Voor de altijd meer/groter willende meelezers:
Als je de buffer elco gaat vergoten worden deze factoren rap slechter!
(14 Amp piekstromen voor 5A uit is eigenlijk nog een vrij gunstige verhouding)

groet,
Gertjan.

Een 50Hz trafo wordt alleen uitgestuurd door de spanning over de primaire wikkeling. De kern uitsturing neemt niet toe bij grotere belasting.

Groeten, Bert

Ha Bert,

Wat je zegt klopt natuurlijk. Normaal wordt de kernuitsturing bepaald door de primair aangelegde spanning.

Maar wat als er secundair meer vermogen gevraagd wordt als de kern kan leveren?

groet, Gertjan.

Ha Miedema,

De kern levert de te leveren energie niet. De belastingstroom vloeit secundair en (getransformeerd) ook primair. Netto vloeit er geen belastingstroom door de zelfinductie.
Je kunt de trafo belasten zover je wilt, het enige waar je op moet letten zijn I²*R verliezen.

Groeten, Bert

Even verduidelijken: de verliezen in een trafo bestaan uit koperverliezen en ijzerverliezen:

De koperverliezen nemen kwadratisch toe met de stroom, en omgekeerd evenredig met de verandering in flux.

Het zou natuurlijk mooi zijn als je van een transformator steeds meer stroom zou kunnen afnemen, zonder dat het consequenties heeft

Helaas is dat niet zo.

Naarmate je meer stroom afneemt, neemt de primaire zelfinductie steeds verder af. Logisch, want er moet steeds meer stroom gaan lopen.

Er komt echter een punt dat de kern (door beperking in zijn volume A) de magnetische flux niet meer kan transporteren. De kern raakt verzadigd, en de verliezen nemen nu zeer snel toe.

Ha Bert,

Zonder in de boeken te duiken....
De primaire spoel wekt een magnetisch veld op in de kern. Vervolgens wekt dat magnetische veld weer een spanning op in de secundaire spoel.
Die kern is dus de magnetische intermediair van het overgedragen vermogen.

Waarom zouden er anders verschillende grootten kernen zijn voor verschillende vermogens voedingsstrafo's

Edit:
Volgens mij zegt JBerg54 hier hetzelfde in andere woorden:

Het zou natuurlijk mooi zijn als je van een transformator steeds meer stroom zou kunnen afnemen, zonder dat het consequenties heeft

Helaas is dat niet zo.

Naarmate je meer stroom afneemt, neemt de primaire zelfinductie steeds verder af. Logisch, want er moet steeds meer stroom gaan lopen.

Er komt echter een punt dat de kern (door beperking in zijn volume A) de magnetische flux niet meer kan transporteren. De kern raakt verzadigd, en de verliezen nemen nu zeer snel toe.

groet, Gertjan.

Ha GertJan

Dat zeg ik

Het vermogen van een trafo kun je eenvoudig bepalen door hem op de weegschaal te leggen.
Meer vermogen => meer kernvolume => meer ijzer => meer gewicht.

Gertjan,
Op een grotere kern heb je minder windingen nodig (om verzadiging te voorkomen) en heb je dus ruimte voor een dikkere draad. Hierdoor nemen de koperverliezen af. Ook is er natuurlijk op een grotere kern meer ruimte voor de windingen.
Inderdaad is er een optimum tussen koper- en kernverliezen, zoals jberg54 al liet zien.

Groeten, Bert

De essentie van het verhaal is dat de magnetische flux door de kern een functie van de stroom is. Dat is weer een functie van de zelfinductie, die een functie is van van het aantal windingen N, het kernvolume A, en de magnetische permeabiliteit µ. Bovendien moet de zelfinductie gedeeld worden door de belastingsfactor aan secundaire zijde.

Je kunt de magnetische flux voor een bepaald kernvolume niet onbeperkt opvoeren. Zodra de flux boven een een bepaald punt komt treed verzadiging op, waardoor het geheel zich "ohms" gaat gedragen.

Om dat on topic te vertalen: grotere elko's achter de brugcel zullen de piekstromen door de trafo doen stijgen, waardoor deze sneller in verzadiging raakt. Met hoge verliezen tot gevolg.

Grotere elco's geven idd meer trafoverliezen, maar alleen doordat die de rms stromen laten stijgen. Niet doordat de kernverliezen toenemen. Die plaatjes gaan over spoelen waar een stroom door loopt en niet over trafo's. De flux in een 50Hz trafo wordt bepaald door de strrom die het magnetisch veld opwekt, dus door het verschil van primaire en secundaire stroom (getransformeerd met de winding verhouding gekwadradeerd).
Wat mij betreft kunnen we dit zijspoor sluiten.

Groeten, Bert