Labvoeding - Bijschakelen wikkelingen

Op 12 april 2020 22:49:39 schreef bprosman:
Omdat ik op moment van typen even geen zin had om naar de garage te lopen.

Dat vind ik een goede reden...

Op 12 april 2020 22:53:56 schreef Sine:
60V, dat maakt bijna 85V aan je elco ...

Dat is niet misselijk!

Ik zou niet alle wikkelingen gebruiken inderdaad, misschien is dit een zinvolle aansluiting van de wikkelingen?

Hiermee kan je 10, 15, 20, 25 35 en 45V~ maken met slechts 3 relais (dat wordt iets van 65V aan je elco). De stappen zijn niet optimaal door de locatie van je 5V wikkeling, maar IMHO bruikbaar. Helaas kan je met een 63V elco dan net niet meer uit dus 80 of 100V wordt dan nodig, zeker omdat je trafo eigenlijk voor 220V is. Wel veel potentie voor fijnregeling!

edit: Voor middenaftakkingen is er ook een thyristor-alternatief:

Deze stond ooit in het Elektuur "Voedingenboek". Deze schakeling is voornamelijk nuttig als je regelelektronica aan de massa van je elco is gerefereerd. Je hebt dan geen optocoupler nodig voor de aansturing, dat kan dan direct (via een weerstandje) van je opamp/comparator. In het geval van de CO 2016 labvoeding (en vele anderen) is dat niet het geval en is het voordeel minder. Tegenwoordig is de MOSFET/brugcelcombi wellicht (net) wat goedkoper.

Iedereen bedankt voor de hulp en terugkoppeling, heb weer wat te experimenteren en te knutselen. Inmiddels ben ik op mijn leeftijd (54) wel zo ver dat ik voor kleine voedinkjes (5V,12V, 1..2A) het nut van een schakelende voeding echt wel zie maar voor een labvoeding is me dat een stap te ver, net als Thyristor of mosfetregelingen. Maar heb nu weer genoeg stof om wat TL431 en op-amp experimenten te doen.

Ik had het niet eens over thyristor regelingen, maar schakelingen. het zelfde wat je met relais zou doen.

Maar dat komt waarschijnlijk door mijn aversie van klapperdingen, relais hebben hun plek en toepassing, dit is er geen

Anyhoo, wat voor een specifikaties zoek je naar voor de uiteindelijke voeding?

Hi,

Wat Kruimel liet zien betreffende de relais, heb ik ook al eens getekend met twee ringkern trafo's 2x6V en 2x12V voor een 30V voeding.
Hoe je het doet hangt dus van je trafo af, de trafo van bprosman heeft meerdere mogelijkheden,
beetje aan rekenen om er achter te komen welke aftakkingen zinnig zijn om te gaan gebruiken.

Hieronder een TL431 comparator schakeling.

.
R1 en R2 stellen de spanning in waarbij de TL431 om klapt, met de waarden in het schema is dat ongeveer 46V aan de bovenzijde van R1.
C1 filtert het sense signaal een beetje zodat bij belasting variaties en rond het omschakelpunt het geheel niet gaat klapperen ondanks de Hysteresis die door R5 wordt gemaakt.
R5 heeft geen waarde, dit omdat ik niet weet of je 5V, 12V 15V of 24V relais gaat gebruiken.
R5 is ook een beetje afhankelijk van de Ri van de voeding, dus trafo, brugcel, bedrading en elco capaciteit.
Je zal bij jouw ontwerp van je voeding de waarde van R5 zo moeten kiezen dat je voldoende Hysteresis hebt maar ook niet te veel warmte verstookt.
Om te testen met R5 zoou je kunnen testen met een waarde van 1Meg bij 12V relais spanning.

De Weerstand R5 verschuift wel het instelpunt een beetje van de berekende waarde van R1 en R2, maar ook dat is niet moeilijk mee te nmen in je berekeningen.

Dan hebben we nog R3 en R4, R4 zorgt voor de basis stroom die de PNP in verzadiging schakeld, tenminste als je niet een stroomvreter hebt als relais.
Worden er zwaardere relais gebruikt, zeg meer dan 75mA neem dan voor de transistor een BD140-16.

R3 zorgt er voor dat de TL431 blijft werken als je onder de ingestelde limit blijft, de stoom in de "uit" stand zal rond de 1uA liggen door de TL431.

De schakeling heeft veel mogelijkheden tot experimenteren, maar wat ik al eerder zij, als je meer dan twee relais gaat schakelen zou ik een quad comperator nemen of dus een LM324 als je maar goed op de commonmode van de LM324 let.

Groet,
BRam

@Sine, hoeft niet lomp en groot te zijn. Voor het zwaardere werk heb ik mijn Delta 0-30V , 0-10A maar er komen steeds meer toepassingen op hogere spanningen (PoE bijvoorbeeld) dus iets van 0-60V , 2-3A , deze trafo Max eigenlijk, in een ander draadje al min of meer beslist dat het voortborduren word op een (1979) ELV ontwerp of een opgevoerde 1982 Elektuur voeding.
Met omschakel toevoeging. Samen met mn 7107 printjes maak ik dan ook mn ouwe meuk eens op.

[Bericht gewijzigd door bprosman op 13 april 2020 10:43:26 (11%)]

Als je een enkele trafo gebruikt dan zit je met de max haalbare uitgang op.

3A x 0.6 = 1,8A
60V x 1,41 - 6 = 78V

Ik zou eens kijken naar de agilent E3617A: 0 - 60 V, 0 - 1 A
Daar zit meteen al een dubbele wikkeling omschakeling in.

http://www.gigawatts.nl/co/TEMP/agilent_E361xA.pdf

De E3612 is ook nog een mogelijkheid als het wat simpeler mag.

http://www.gigawatts.nl/co/TEMP/agilent_e3610a.pdf

Hi,

Ik heb de schakeling even op een broodplank gezet en wat waarden aangepast.
Het relais dat ik gebruikte was een Finder van 12V en 270Ω spoelweerstand.
R4 zou 3K3 kunnen worden bij 12V relais voeding als je een transistor hebt met en wat lagere hFE.

R5 heb ik zo aangepast dat de schakel punten bij 45V en bij 47V liggen.
Dat geeft dus 2V Hysteresis wat een nette waarde is, wil je 1V, neem dan R5 groter in waarde.

De schakeling is verder stabiel, er zijn geen generatie verschijnselen zichtbaar rond het omschakel moment.

De schakeling kan zo in het schema archief

Groet,
Bram

Aanpassing
Ik heb nog een paar aanpassingen gedaan en als voorbeeld in het kader een lijstje van verschillende schakel niveau's.
R3 heb ik weer wat hoger gemaakt zodat dit beter uitkomt met een 2N3906 en relais tot zo'n 75mA.

De nievau's zijn natuurlijk afhankelijk van de weerstands waarden R1 en R2 en weerstand R5 samen met de relais spanning.
Is de relais spanning 24V dan moet R4 10K worden en R5 de dubbele waarde van de spanning bij een 12V relais spanning.
Dit is geen precisie schakeling en dat moet je er ook niet van maken, ik heb hier ook geen 1% weerstanden aangegeven maar de normale E12 waarden gebruikt.
Je heb de dropout waarde van je regelaar(stroom afhankelijk en de variatie van de Net spanning, die moet je alllemaal meenemen bij het bepalen van de schakelpunten voor je relais.

[Bericht gewijzigd door blackdog op 13 april 2020 12:35:44 (38%)]

Hi,

Dit is een uitgebreide manier om trafo's te schakelen.
Hier worden er twee voedingstrafo's gebruikt, een 2x6V en een 2x12V en hij is voor een symetrische voeding bedoeld.
Punt A komt aan de uitgang van de +voeding.

Omdat het geheel in een klein kastje moest, heb ik er voor gekozen om ook de trafo die niet wordt gebruikt, af te schakelen.
De trimpots P1 en P2 stellen de twee spanningen in waarbij de transformatoren worden omgeschakeld.
Tegenwoordig kan je dus de LM339 comparator en de CD4093 vervangen door een Arduino, maar dit werkt zo ook goed met weinig verbruik.

Schema uit januari 2011 Klikbaar!

Ingewikkeld? kijk en naar de link die Sine laat zien hoe HP het doet in een voeding, dat zijn pas veel onderdelen!
Relais slijtage, maak ik mij niet druk om, de goede relais gebruiken en het gaat een leven lang mee.
Er zullen er maar heel weinig zijn van jullie die dan aan het maximaal aantal schakel momenten onder belasting komt.

De Thyristoren / Optotriac, enz. zijn ook niet bomvast, deze kunnen ook stuk door b.v. piekspanningen op het 230V net, reken jezelf niet te snel rijk met een halfgelijder oplossing.
Denk vooral ook aan het verlies dat kan optreden, voor al bij lage spanningen bij electronische oplossingen.

Groet,
Bram

Belangrijkste voordeel van de triac/thyristor voorregeling, is dat hij continue regelt en niet is stappen. Je mist daartegenover weer het extra vermogen, dat je kan bereiken door parallelschakeling van wikkelingen, bij een middels relais geschakelde

Het kan overigens een stuk eenvoudiger (Delta Elektronica) dan bij de HP voorregeling:

Vind je dit eenvoudig? Ik zou nog wel een paar dagen nodig hebben om de werking van dit schema te doorgronden...

In dit geval ben je wel gebonden aan het hebben van een aantal verschillende (gescheiden) wikkelingen, dus dat is hier geen optie. Ik ben het wel met je eens dat de continue aanpassing van de elcospanning wenselijk is, maar met windingen zo klein als 5V is dat natuurlijk geen enorm probleem. In het ergste geval heb je 5V te veel over je regelaar staan, dat is thermisch nog wel te doen tenzij je echt krankzinnige stromen trekt.

@blackdog: Maar deze is voor een symmetrische voeding of niet? Ik zat net wel te denken om een sequentiële regelaar te maken die de spanning over de regelaar meet en afhankelijk van of die te hoog of te laag is een stapje omhoog gaat in de relais-logica. Dat zou kunnen met een 'up/down counter' en dan wat decodeer logica met diodes.

@bprosman: Die trafo is wel een beetje een hoofdbrekertje, waar komt dit ding vandaan? Ik kan me geen toepassing indenken van deze aparte verdeling van windingen. Het is allemaal zo asymmetrisch en willekeurig verdeeld. Ik kan me voorstellen dat iemand deze weg deed...

@Sine: Ik ben het wel met je eens dat relais hier misschien niet optimaal zijn, maar ik zou ook graag een oplossing zien die niet gewoon hard schakelt. De CO 2016 methode voorziet nu niet echt is 'zero voltage switching', wat het leven van je MOSFET ook onplezierig kan maken als je een oscillerende last hebt.

Hi Kruimel,

De schakeling is nu niet direct bedoeld voor bprosman zijn trafo, meer om te laten zien wat mogelijk is bij het schakelen met relais.
En ja het klopt, het is voor een symetrische voeding bedoeld +-22V bij 200mA en natuurlijk heel schoon.

Voor een LAB voeding die redelijk schoom moet zijn denk je nooit een Tyristor geregelde systemen, behalve als je veel ontwikkeltijd gaat steken in de opbouw en het kopen van een vrij dikke smoorspoel.

Thyristoren gebruiken om trafo tabs om te schakelen ratelen in principe niet, daar de thyristor dan meestal aan of uit is.
Maar verlangt meestal uitgebreide stuurelectronica kijk maar in het HP schema.

Ook de MOSFet voorregelaar is bruikbaar vooral als de stroom niet boven de 3-Ampere komt, ander kan je trafo geluid gaan maken.
Het regelt wel heel mooi, na wat tuning/timing voor jouw trafo/stroom.

Op het ogenblik zou ik een voeding gewoon met relais uitrusten en een Arduino nemen om de bufferelco spanning te sensen en de Arduino ook de uitgangsspanning laten meten.
Lage netspanning, geen probleem, hoge netspanning ook geen probleem dat wordt door de Arduino verrekend.

Maar voor een 30V voeding kan je dus ook zoals ik al aangaf 2x6V en 2x 12V trafo nemen, de 2x6V trafo kan dan van een lager vermogen zijn om de kosten te drukken, als de max stoom maar gelijk is als de 2x12V trafo.

Wil je een 60V voeding hebben, dan neem je een 2x 12V en een 2x 22V trafo, ook nu weer moeten de trafo's de zelfde stroom kunnen leveren.

Voor bprosman zijn trafo zal je zoals ik al zij er eens voor moeten gaan zitten om te zien welke trafo tabs handig zijn om te gebruiken.
Zijn de trafo tabs allen de zelfde stroom?

Zoveel manieren zijn er om energie te besparen, pas toe wat je leuk vind zou ik zeggen.
Ga je continu schakelen hoe dan rekening met een hele berg EMC problemen, ik moet het hier blijven herhalen.

Groet,
Bram

Op 13 april 2020 15:36:22 schreef Kruimel:
Vind je dit eenvoudig? Ik zou nog wel een paar dagen nodig hebben om de werking van dit schema te doorgronden...

Hier staat de uitleg...
https://www.circuitsonline.net/forum/view/134621/10?query=het+tv&m…

https://archive.org/details/Elektuur261262198578Gen/page/n31/mode/2up

@hennep: Ja die ken ik nog wel ja. Het vereist wel specifieke trafo's om goed te werken, ik ben nog nooit een geschikt exemplaar tegen gekomen...

@RAAF12: Ow, dat is wel interessant ja, dank voor de link! Daar ga ik nog wel een keertje voor zitten denk ik.

@blackdog: Voor bprosman's trafo ga je inderdaad wel een op maat gemaakte schakeling moeten bouwen ja. Dat neemt niet weg dat ik niet zonder plezier je schakeling heb geanalyseerd. Ik ben al geruime tijd bezig met het ontwerpen van een voorregeling met simpele componenten die beter werkt en theoretisch weinig stoorspanningen zou moeten genereren, maar het vordert maar langzaam. Ik zal wel een topic openen om het te tonen als het een beetje lukt, want tot nu toe loop ik telkens weer tegen één of ander belemmerend probleem aan...

[Bericht gewijzigd door Kruimel op 13 april 2020 16:26:49 (14%)]

Hi Kruimel,

Ik zou zeggen doe net als ik, laat zien waar je mee bezig bent en wat je graag wilt vraag een tweede en/of derde mening op wat je al hebt.
Ik laat meerdere stappen in het ontwerp zienzien, ook de zaken die ik moet aanpassen, fouten laat ik met een opmerking erbij gewoon staan, zijn meestal leerzaam.

Ik zie uit naar waar je mee bezig bent!

Groet,
Bram

Hi,

Ik was jullie nog een foto "schuldig" betreffende de test setup van de TL431 comperator, hier is hij dan.
De meest linkse weerstand is de ingang en die is hier 22K, de dikke 220K weerstand verzorgt de meekoppeling voor de Hysteresis.
De TO92 met "45" op zijn kop is de TL431 van TI en de andere TO92 behuizing is dan de 2N3906.
Verder natuurlijk de blus diode en het blauwe Philips elcotje is voor de ontkoppeling van de 12V relais voeding.

Groet,
Bram

Op 13 april 2020 10:40:44 schreef blackdog:
C1 filtert het sense signaal een beetje zodat bij belasting variaties en rond het omschakelpunt het geheel niet gaat klapperen ondanks de Hysteresis die door R5 wordt gemaakt.

@blackdog,
Je hebt deze schakeling gebouwd, getest en vastgesteld dat deze schakeling prima werkt. Daar twijfel ik geen seconde aan. Toch heb ik 'moeite' met de plaats van C1. Normaal wil je dat een schmitt-trigger snel en zeker omschakelt. Door de plaats van C1 wordt verandering van het uitgangssignaal gefilterd door C1. De ingang van TL431 blijft door C1 een tijdje 'hangen' op het omschakelpunt tijdens omschakelen. Naar mijn bescheiden mening zou het beter zijn om R1 te splitsen in twee weerstanden van ca 41kΩ en tussen dat knooppunt en massa C1 plaatsen. De schmitt-trigger is dan snel en rotzooi van de voeding wordt door C1 gefilterd.

Je hebt daar een valide punt, je zou het liefst de filtering alleen op het ingangssignaal hebben, en niet op het teruggekoppelde uitgangssignaal.

Op 13 april 2020 17:40:57 schreef blackdog:
[...]Ik zou zeggen doe net als ik, laat zien waar je mee bezig bent en wat je graag wilt vraag een tweede en/of derde mening op wat je al hebt.

Met alle liefde, maar ik ben en blijf een beetje een theoreticus. Elke praktische uitspatting probeer ik te publiceren, zelfs met foto's waar mogelijk (maar dat zou je inmiddels moeten hebben gezien).

Hi ohm pi,

Ja, dat heb ik ook getest, ik bedoel ik begon met 0.1uF en uiteindelijk ben ik naar 10nF gegaan.
Beinvloed dat de snelheid, jazeker maar niet zoveel dat dit veel uitmaakt.

De TL431 heeft niet super veel openloop gain en R3 speeld hierbij ook nog een rol hierin, de aangegeven 10nF is een mooi gemiddelde.
En niet vergeten we hebben het hier over de aansturing van een relais, er zijn hier geen supersnelle flanken nodig, neem dan een LT1016

Groet,
Bram

Aanvulling, ja dat kan de ingangsweerstand opsplitsen en daar de filter condensator plaatsen, kost 1 weerstand extra, mijn zegen hebben jullie wat dat betreft.

Hi,

Voor de liefhebbers, de filtering nu meer naar de bron gebracht door een extra weerstand van 1K en de condensator is nu weer 0.1uF.
dat brengt het kantelpunt op ongeveer 1.5KHz, wwat voldoende is om de meeste HF prut weg te houden uit de TL431.
Als gewenst kan die ook naar 1uF gebracht worden, maar dan is de Ri van je voeding wel erg slecht.

Hou er rekening mee dat je bij de berekeningen van het schakel niveau R-X van 1K mee neemt!
Voor de 46V stand zoals afgebeeld is die 1K op 82K niet zo van belang, maar bij de lagere spanningen wordt hij dat steeds meer.
Aan jullie welke versie je kiest.

Groet,
Bram

Nu het relais er nog uit en we hebben het ergens over

Hi Guido,

Jij mag het relais vervangen voor een opto-coupler, dan ben jij ook happy, wil je dat ik daar ook een schema voor maak?

Groet,
Bram

[mess= age="2157764","quote"]Op 13 april 2020 15:36:22 schreef Kruimel[/message]:
Vind je dit eenvoudig? Ik zou nog wel een paar dagen nodig hebben om de werking van dit schema te doorgronden...
[....]

Beste Kruimel, ik heb ook niet beweerd dat het schema van Delta eenvoudig is. Het is echter wel een stuk eenvoudiger dan het getoonde schema van HP. Verder heb ik aan beide ontwerpen geen oordeel over de kwaliteit gegeven......

Groet,
T.A.

Het schema van HP heeft in ieder geval riant gebruik gemaakt van opamps/comparators in simpele configuraties. Het lijkt er voornamelijk op dat de HP een generatie (of twee) later ontworpen is waardoor je makkelijk kan strooien met analoge chips. Merk op dat alle halfgeleiders in het schema goedkope standaardcomponenten zijn.

Toch is het wel een beetje gek dat er zoveel componenten op het schema staan, want de beschrijving in het HP manual is heel simpel: afhankelijk van de uitgangsspanning schakelt hij windingen bij. Zou toch niet super ingewikkeld moeten zijn... Ik vermoed dat de transformator twee gelijke wikkelingen en één met een hogere spanning heeft (bijvoorbeeld 10V, 10V en 20V) zodat je met gelijke stappen van 10 naar 40V kan schakelen, maar ik kon de transformatorspanning zo snel nergens vinden.

Ja, HP doet wel meer ingewikkeld in de jaren 60-70 strooiden ze kwistig met tunneldiodes
Mijn 140A oscilloscoop heeft er 7: één in de basisunit voor de ijkpuls en 6 in de tijdbasis!

De Delta werkt iets anders, die regelt de spanning over de doorlaat transistors/FET's continue door faseaansnijding in se brug gelijkrichter. Daardoor meer ruis op de uitgang. In mijn oude D 30-10 zit daarom nog een smoorspoel ter grootte van de voedingstrafo om die arme buffer-elco's te helpen! Dat deed HP vroeger ook.

Hier nog even het schema van een HP 6256B 20V - 20A CV/CC voeding:

Hier een triac vóór de voedingstrafo.
Er wordt van een stel smoorspoelen en de zelfinductie van de trafo gebruik gemaakt om de spikes te verkleinen.