Labvoeding eigenschappen, meten & vergelijken

Over de dynamisch gedrag meting van de RKS3005D:

Op de test frequentie van 120KHz is de Ri laag en de response best goed. Maar op 1.2KHz en vooral 120Hz een stuk trager.

Wat ik me zag af te vragen is in hoeverre de interne schakelfrequentie hier invloed op heeft. We hebben het niet getest maar vooral de test frequentie=schakel frequentie kan mogelijk een interessant zijn.

We hadden bij deze test de stroom begrenzing op max gezet, dus de vertraging op lagere frequenties kwam puur door de traagheid van de regellus, 4..5mS. In de datasheet van de TL494 nemen de error amplifiers de taak op zich of de PWM duty cycle aan te passen. Meestal een van stroom en een voor spanning. Als ik de datasheet dan snap ik nog steeds niet waarom dit bijsturen langer duurt op langzame veranderingen dan op snelle. Of het moet zijn dat bij dynamisch gedrag op hogere frequenties (>70KHz) alles mooi regelt omdat dan puur de uitgang condensator genoeg buffer heeft om de korte extra stroom vraag te bufferen.

Heren Miedema, flash2b,

interessante metingen. Naar aanleiding van de meting van het uitgangsspectrum van de Rek met de Rigol nog een vraag. Ik zie dat er 0dB verzwakking is ingeschakeld en de preamp On. Zag het spectrum er net zo uit bij 10 dB verzwakking? Dan weet je zeker dat er geen signalen als gevolg van overbelasting van de ingang van de SA bij zitten. Bij 0 dB verzwakking zit je rechtstreeks op de mixer te meten. Bij signalen van -30 dBm of meer is dat risico zeker aanwezig.

Vr. groet,
NKHtB

Hi,

Ik heb nog wat opmerkingen over de metingen.
Ik kan niet zien hoe de flanken er uit zien, daar deze worden overschreven door de onderste trace.

Als ik goed kijk, dan zie ik een flinke overshoot in de hogere frequenties, of buiten beeld aan de bovenzijde of aan de onderzijde overschreven door de stroomweergave.

Mijn advies, maak de stroomweergave 1Div hoog, dat is meer dan voldoende voor de indruk.

Wat betreft de RKS3005D, deze heeft gewoon niet zo'n beste bandbreedte van de regelloop.
De Ri in de hogere frequenties komt geheel ten goede door de filtering aan de uitgang met dikke condensatoren.
Het is duidelijk te zien dat bij 200Hz het regelen van de loop al op begint te houden en pas bij 6 a 700Hz de condensatoren aan de uitgang hun werk gaan doen.

Gegroet,
Blackdog

@NKHteB
De 2 metingen van de Rek zijn met pre-amp uit gedaan. De twee Rek traces stonden in het geheugen. Als laatste stond de pre-amp aan bij de meting aan de Delta en toen is de print-screen gemaakt.

@Blackdog
De undershoot is wel goed te zien en was kleiner als de overshoot.

Mijn redenering voor dat de hogere dynamische frequenties beter waren door de buffer elko had ik dus goed.

Wat bepaald de bandbreedte dan van die TL494 ? (de open gain is afhankelijk van de schakel frequentie)

Hallo Flash2b,

dank voor je reactie. Ik wil er nog wel op wijzen, dat jullie vanaf 10 kHz meten, inherent aan het frequentiebereik van de Rigol, maar het spectrum onder 10 kHz staat natuurlijk ook op de ingang en dat niveau kan wel veel hoger zijn dan wat jullie meten, met als resultaat distortion. Dat is ook de reden dat ik de default verzwakking van 10dB op mijn SA slechts met grote aarzeling uitschakel.

Groet,
NKHtB

Nog beter voor de SA is een externe 10dB 1W verzwakker.

Het zijn weer mooie plaatjes.

Ha Heren,

Na een lange en vermoeiende dag op pad nu weer even tijd voor voedingen

@flash2b

Op 31 maart 2016 21:10:16 schreef flash2b:
Over de dynamisch gedrag meting van de RKS3005D:

Op de test frequentie van 120KHz is de Ri laag en de response best goed. Maar op 1.2KHz en vooral 120Hz een stuk trager.

Wat ik me zag af te vragen is in hoeverre de interne schakelfrequentie hier invloed op heeft.

We kennen het schema niet, maar ik denk dat er een uitgebeid L-C uitgangsfilter inzit, ala de voeding van Roland van Leusden http://www.circuitsonline.net/forum/view/message/1703254#1703254
Dat netwerk heeft een tijdconstante, en sneller als dat kan de loop natuurlijk niet regelen.... Dat is, denk ik, die 2mSec die we zien.

Bij 120kHz schakelfrequentie speelt dat allemaal niet meer mee, en wordt het gedrag gewoon bepaald door de laatste condensator. (net als bij de lineaire voedingen)

@ NKHteB

Op 31 maart 2016 21:42:58 schreef NKHteB:
Ik zie dat er 0dB verzwakking is ingeschakeld en de preamp On. Zag het spectrum er net zo uit bij 10 dB verzwakking? Dan weet je zeker dat er geen signalen als gevolg van overbelasting van de ingang van de SA bij zitten. Bij 0 dB verzwakking zit je rechtstreeks op de mixer te meten. Bij signalen van -30 dBm of meer is dat risico zeker aanwezig.

In aanvulling op het antwoord van flash2b...
Inderdaad is alleen de curve van de Delta met de Pre-Amp on gemeten. (je kunt dat ook zien aan de linkerkant van de SA plaatjes: bij de laatste (met Delta) licht het PA icoontje op, bij de eerdere niet.

Inderdaad is de Rigol SA gevoelig voor oversturing. Standaard heb ik er een -10dB verzwakker voorzitten. Pas als blijkt dat die de s/n verslechterd gaat die er tussenuit.

Bij de ontwikkeling van mijn Hi-Z buffer voor m'n SA kwam ik er achter dat als je ècht alleen de vervorming van de DUT wilt zien, en geen toevoegingen van de SA je ergens rond -10dBm de SA in moet gaan. Dus extern verzwakken. Kennelijk zit er nog wat vóór de interne verzwakker dat ook vervorming toevoegt. Dat speelt wel pas op lage vervormings niveaus, dus hier eigenlijk nauwelijks.

Ik wil er nog wel op wijzen, dat jullie vanaf 10 kHz meten, inherent aan het frequentiebereik van de Rigol, maar het spectrum onder 10 kHz staat natuurlijk ook op de ingang en dat niveau kan wel veel hoger zijn dan wat jullie meten, met als resultaat distortion

Gelukkig hadden we het spectrum onder de 10kHz al eerder gemeten, met Clio
Dat plaatje staat er vlak boven. Bij 0,83A belasting (paars) zijn de lagere pieken ongeveer even hoog als de 70kHz piek, bij 4,8A zijn de lagere pieken tot 20dB hoger.

Wat ik eigenlijk altijd doe is beginnen met veel verzwakking, en dan terug naar minder om de ruisvloer te verlagen. Je ziet dan vanzelf of het spectrum verandert....

@blackdog

Op 31 maart 2016 21:45:10 schreef blackdog:
Ik kan niet zien hoe de flanken er uit zien, daar deze worden overschreven door de onderste trace.
Mijn advies, maak de stroomweergave 1Div hoog, dat is meer dan voldoende voor de indruk.

Ik schreef al dat het mij hier minder ging om precies de hoogte van die pieken. (bij de eerdere metingen had ik die apart gemeten door Y-as en tijdbasis te schalen totdat ik dat goed kon zien)
Maar het ging me hier meer om het regelgedrag, hoelang duurt het voor de regeling bijgeregelt heeft, ringing etc.
Ik dacht dat je dat het beste ziet als de Y-as zoveel mogelijk dezelfde waarden heeft.

Die stroom trace gebruikte ik ook om de stroomwaarden te checken & bij te regelen, dan is wat resolutie wel fijn... Inderdaad zou ik voor het maken van het plaatje de stroom trace wel terug geschaald kunnen hebben. Voor de volgende keer....

Wat betreft de RKS3005D gaan je ideeën dus dezelfde kant uit als de mijne

groet, Gertjan.

Dag Gertjan,

bedankt voor de uitvoerige reactie. Je verwijzing naar je meting met de Clio had ik verwacht (hi). Het was juist door de vergelijking van de beide plaatjes, dat ik "in de pen ben geklommen". Ik herken de referentiewaardes links van de Clio niet. -60dBm bij 50 Ohm is 224 microVolt. De pieken in de Clio meting komen niet boven de -60(?)dBm=1milliVolt uit. Dat kan ik niet rijmen met de plaatjes op de Rigol. Vandaar mijn reactie.

Fijne dag allen. Hier een stralende zon. zo ook mijn humeur (hi).

Vr. groet,
NKHtB

Ha NKHteB,

Die dB's zijn hier inderdaad warrig.
De dB's in Clio zijn dBV's. Spanningsdecibels dus (20log), met 0dBV=1V. De dB's in de Rigol plaatjes zijn dBm, vermogensdecibels (10log) met 0dBm=1mW in 50Ω.
En die 50Ω afsluiting was hier ook niet.... Want de afsluiting werd gevormd door de veel lagere belastingsweerstand van de voeding.

Appels en peren dus op meerdere fronten...

De dBV's en dus de RMS spanningen in Clio kloppen, de Rigol plaatjes zijn bedoeld om de vorm van het spectrum te zien, maar zijn geen absolute meting.

groet, Gertjan,

Hallo Gertjan,

ik had al geconcludeerd dat dit inderdaad verschillende grootheden waren, die zich niet een,twee, drie laten vergelijken. Genoeg daarover.
Laat onverlet de vraag waarom die harmonischen zo ver in het spectrum doorlopen....., want daar begon het allemaal mee. Daar pieker ik nog over mee.

Vr. groet,
NKHtB

NB Mocht het een keer van pas komen, ik faciliteer graag een meting met een SA die vanaf 30 Hz kan meten in 1 Hz BW (HP8561E). Maar die houdt absoluut niet van DC in tegenstelling tot de Rigol....!

Ha NKHteB,

Als ik iets meet, en daar later een vraagteken bij heb doe ik dat meestal nog eens rustig & uitgebreider over. Vaak is dat leerzaam & verhelderend. Helaas zijn in dit geval voeding en SA zo'n 60km van elkaar verwijderd...

Mooie analyser, die HP8561E! Een SA vanaf 30Hz is begerenswaardig.

Ook voor de Rigol zet ik een DC block als ik aan een voeding meet. Dat keramische SMD Ctje aan de ingang vertrouw ik eigenlijk alleen bij lage spanningen. (ook beducht voor de inschakel puls)

groet, Gertjan

Gertjan, heeft de condensator in de DC block een kleinere capaciteit dan de ingangscondensator in de Rigol?

Ha rbeckers!

Nee, een stuk groter.
De ingebouwde C is ≈ 330nF, aangezien ik een -3dB punt op 10kHz heb gemeten. Dat kantelpunt wilde ik niet verder verslechteren.
De C in mijn DC block is 9µF (6,8µF//2,2µF). Dit met ervoor en erna een ontkoppel weerstandje van 10k. Wat de ingangsimpedantie op 49,5Ω brengt. Vond ik een acceptabel compromis...

groet, Gertjan

Dan blokt je DC blocker niet erg goed.

Ha rbeckers, verklaar U nader......
Ter verduidelijking het schemaatje hier: http://www.miedema.dyndns.org/co/DC-Block-9uF-50V-GJM.pdf

Nu ik het over dat -3dB punt heb bij 10kHz door de ingebouwde C. Dat is natuurlijk ook een (belangrijk) deel van het antwoord op de vraag van NKHteB.
De "buitenbeeld" componenten op de Rigol plaatjes zitten onder 1kHz, en daarmee na de ingangs C alweer meer dan 20dB down.

groet, Gertjan.

Gertjan, over de grootste C (9µF) staat veel minder spanning dan over de kleinste C (330nF).
Dus weinig bescherming van je SA.

Ha rbeckers,

Voor AC heb je natuurlijk gelijk. Maar voor AC is het kantelpunt aan de ingang van de SA al 10kHz.
Deze blocker was bedoeld als extra bescherming voor DC, zodat ik bij meten aan voedingen niet alleen op dat keramische SMDtje in de SA ingang hoef te vertrouwen.

Dank zij de ontkoppel weerstand valt alle DC over de externe DC blocker. (kantelpunt 1,77Hz)

Verder zie ik het als een pré dat ik eerst de blocker kan aansluiten op de voeding, en daarna pas de blocker pas op de SA. Dan is de achterkant van de DC blocker inmiddels DC vrij....

groet! Gertjan

En wat als de 9µF lading bevat en de voeding gaat snel naar 0V?

Ha rbeckers,

Ik denk eigenlijk dat dat wel mee valt....
zo (relatief) snel gaat die voeding niet naar nul, wan die heeft een uitgangselco die minstens 10 x groter is dan die 9uF.

Er ontstaat wel een LF puls, maar niets wat in de buurt komt dat de SA ingang niet aankan , lijkt me.... (330nF/50V keramisch, afgesloten met 50Ω, waarschijnlijk...)

In het ergste geval (harde kortsluiting over de voeding) komt er even de volle voedingsspanning op de ingang van de SA, maar zonder die blocker had die er continue opgestaan....

Of m'n DC blocker in dat geval veel beveiliging toevoegt is natuurlijk ook discutabel....

Als we hier nog verder in willen duiken stel ik dat voor per e-mail te doen, we raken te ver bij de voedingen vandaan

groet, Gertjan.

Update TTi voeding dynamisch gedrag.

Bij het meten van het dynamisch gedrag van mijn voedingen bleek dat de TTi op 1 kanaal een merkwaardig uitslingergedrag vertoonde dat het andere kanaal niet had.
Dit gedrag heb ik nu onderzocht en opgelost.

Eerste stap was schema’s aan TTi vragen....
Eerst heb ik TTi gemaild met een verzoek om documentatie, met daarbij een uitgebreid verslagje van wat ik gemeten had. Daar is nooit iets op terug gekomen.......
Maanden later, nog een keer geprobeerd. Nu een mail van 2 regels met alleen een vraag om de PL303QMD servicedoc. Die kwam nu per kerende post
Helaas zaten daar geen schema’s bij.... Dus weer een 2 regelige mail dat ik eigenlijk op de schema’s had gehoopt. En die kwamen nu ook per kerende mail

Dat schema was overigens het minst leesbaar wat ik ooit heb meegemaakt....
Je moet je voorstellen dat elke opamp of paar torren in een eigen deelschemaatje apart getekend is, verspreid over meerdere vellen. Je moet dan zelf uitpuzzelen hoe al die stukjes aan elkaar passen.... En de elektronica is verdeeld over verschillende printen. Die printen zijn verbonden met connectoren, en die hebben op de verschillende printen natuurlijk ook andere namen.... Dus ook daar weer puzzelen wat naar wat gaat....
Al met al heb ik 90% van de tijd om dit probleempje te doorgronden besteed aan het ontcijferen en begrijpen van het schema....

Wat was er ook al weer aan de hand?
Bij het meten van het dynamisch gedrag bleek dat bij de TTi er een soort uitslingering optrad. Maar alleen bij het slave kanaal. Het master kanaal gedroeg zich normaal.
Je ziet die uitslingering het beste bij een hogere schakelfrequentie. Hier opnieuw gemeten:

De schakelfrequentie is hier 20kHz. Je ziet een uitslingering (soort gedempte oscillatie) met een vrij hoge frequentie van bijna 1MHz.

Met wat meten kwam ik er achter dat die uitslingering (bijna) niet voorkwam in de regellus. Zelfs bijna niet op de gate van de vermogens regel MOSFET. Dus daarna het uitgangscircuit maar nader onderzocht...

Nu zijn de newPL serie voedingen van TTi over meerdere printen verdeeld opgebouwd. (modulair)
Op de hoofd/vermogensprint zit de centrale regel µP, koelplaat en de vermogens elektronica. Achter het front een print met uitgangsbussen, schakelaars en displays etc. Daar achterop geklikt zit de controll print, met de regel elektronica.

De uitgangselco is een soort van verspreid.... Op de uitgang van de vermogensprint zit 100µF, vandaar met een kabeltje naar de controll print, en daar zit, achter de stroom meetshunt, weer 100µF. Dan naar de display print (met een solide verbinding van 4 headerpinnen per kant) met de uitgangsbussen, waar direct over de bussen nog 100nF zit.
Hier zie je de achterzijde van het front:

Je ziet de aansluitbussen op de display print. Links zit de controllprint van de mastervoeding er nog opgeklikt.
De voedingsuitgang komt van de Powerprint via de rode en bruine draden geheel links. In de rode cirkel de 100µF uitgangselco, die direct via 2x4 headerpinnen en brede printsporen met de uitgangsbussen verbonden is.

Zo zit het waarschijnlijk in de hele serie newPL voedingen. Maar mijn voeding is de uitzondering, de QMD, of te wel Quad Mode Dual supply. Quad Mode betekend hier: Apart, tracking, parallel of in serie.

Hier het stukje schema rond de uitgangsklemmen:

Boven en links komt de voedingsuitgang via 4 parallelle headerpinnen aan bij de uitgangsklemmen.
Het venijn zit bij de rode cirkels...
Voor die QMD functionaliteit (hier parallel bedrijf van de voedingen) gaat het slave kanaal èèrst nog naar de QMD mode schakelaar, en weer terug. Daardoor komt er in totaal zo'n 30cm draad, plus draaischakelaar print, tussen de uitgangselco en de aansluitklemmen te zitten..... Die draden zie je ook op de foto, ze beginnen in de gele cirkel.

En dat geheel blijkt dus een netwerkje te vormen dat in resonantie kan komen....
De eenvoudigste oplossing om te dempen bleek om over de uitgangklemmen nog 10µF extra te zetten. (blauwe elco op de foto)
Dat leverde onderstaand plaatje op:

Een hele verbetering!
Ook andere oplossingen geprobeerd, zoals die extra bedrading overbruggen met een klein Ctje, of feriet er omheen.
De extra 10µF bleek het simpelst, en de andere eigenschappen van de voeding het minst aan te tasten (zoals reactiesnelheid etc). Niet zo raar natuurlijk, er was al (verdeeld) 200µF aan uitgangselco, alleen de plek waar maakt het verschil

Het hele punt is dus dat dat uitgangscircuit wordt aangestoten door snelle pulsen (wisselingen in belasting)
En dat gebeurt alleen door de extra bedrading in het slave circuit van de QMD, andere voedingen uit de newPL serie zullen dit verschijnsel dus niet hebben...

En als de belastingwisseling niet snel genoeg is gebeurt er ook weinig....
Ik heb nog even gemeten met de Blackdog gepropageerde stijgtijd van 5µSec.:

Omdat de belasting nu relatief langzaam wisselt wordt het uitgangscircuit (bijna) niet aangestoten.
Dat bleek al bij stijgtijden >2µSec het geval te zijn.

Maar ook hier brengt die extra uitgangselco toch nog wat rust en verbetering:

Zo zie je maar.... Ongetwijfeld heeft TTi z'n newPL serie voedingen goed getest en getuned. Maar toen de QMD als nieuw model er bij kwam kennelijk niet alle tests opnieuw gedaan. En zo toch een (klein) steekje laten vallen

groet, Gertjan.

Zoals altijd weer een mooi verzorgde post.
Ook het hoe, waarom, etc. is prima.

Ha rbeckers!

Mede dank zij jou...
Jij informeerde ooit hoe het nu met die oscillerende voeding was

groet! Gertjan.

Ga je je bevindingen ook delen met TTi?

Ha die Gertjna,

Mooi resultaat!
Ik denk dat TTI ontwikkelaars de zelfde menig hebben, als die ik ook op fora hoor.
Dit betrefende de aansluitkabels naar de te voeden D.U.T. die toch al alles veel slechter maken.

En als je dan naar twee verschillende D.U.T.'s gaat vanaf je voedings klemmen, dan rammeld de gene die er wel last van heeft mee met de gene die het b.v. niets kan schelen, zoals een motortje of zeg PWM regelaar.

En ik vind dat een voeding schoon moet zijn op de klemmen, maar dat zal een van de vele abberaties van mij zijn

Prachtige analoge scoop foto's Gertjan!

Gegroet,
Bram

Ha Blackdog & Ohm Pi,

Ik was inderdaad van plan om bovenstaand wat korter ook als feedback naar TTi te sturen.

Eerder had ik ze dus mijn meetsesultaat gemaild zonder respons, maar dat was ook gewoon naar hun "info@" adres, en dus waarschijnlijk bij een of andere type-miep of uitzendkracht terecht gekomen... Inmiddels heb ik contact met een techneut (die de schema's stuurde), dus wel zo aardig om mijn bevindingen door te geven.

Of ze er wat mee gaan doen is natuurlijk een tweede....
Het zou mooi zijn als er zelf even induiken als toch weer een revisie van die voeding moet komen. Met weinig moeite kan dan weer een puntje op de i gezet worden.

Eens met Blackdog: Een voeding moet schoon zijn op de klemmen
Dat zal TTi ook wel zo zien. Tenslotte is dat wat ze specificeren.
Wat hun gebruikers er daarna mee doen is een ander verhaal...

Op de scopefoto's heb ik inderdaad, na een opmerking van Blackdog, de stroom trace verkleind, zodat er meer ruimte is om de spanning trace beter te zien. Was een goed idee

groet, Gertjan.