Projectje: 24V voeding met foldback stroombegrenzing

Kruimel

Golden Member

Wel, ik denk dat ik er zo langzamerhand een eind aan ga breien. Ik heb voor de laatste versie de respons nog een klein beetje kunnen versnellen, blijkbaar lieten de aanpassingen die ik eerder deed toe de stabiliteit te houden bij kleinere compensatiecapaciteiten. Zoals een ware wetenschapper heb ik meerdere variabelen tegelijk veranderd... O-)

Bij dezen het meest recente schema:

Ik heb de stroombegrenzing getest en alleen wat rariteiten gevonden toen ik een klos van 25m draad in serie met de tester aansloot. Er ontstond na het afschakelen van de laatste weerstand een zichzelf heel langzaam uitdempende resonantie van ongeveer 570kHz die ik niet heb kunnen verklaren:

Vermoedelijk zat er een soort resonantiemodus in de klos draad in combinatie met een stukje capaciteit in de tester of zo. Ik heb geen zin om mijn voorraad draad door te gaan fluiten om dit te vinden, dus ik ga er van uit dat dit zo een absurde belasting is dat het niet relevant is. Verschillende praktische lengtes kabels hadden weinig invloed op de manier waarop de voeding reguleerde.

Er gebeurde me wel iets onverwachts: deze voeding trekt onverwacht hete vonken. Het lijkt er op dat de snelle hersteltijd van de spanning ertoe leidt dat een vonk zichzelf makkelijker kan handhaven. Ik heb al een aantal testconnectors beschadigd door de 4,4A die de voeding levert te onderbreken:

De koperen haak in de zwarte connector is in minder dan een seconde volledig weg gesmolten toen ik hem ontkoppelde. Het geeft een soort TIG vonkboog die in sommige omstandigheden best lang kan worden gehandhaafd en erg veel vermogen blijkt te hebben. Ik heb het gereproduceerd met een los stuk draad en de stroomsterkte op de scoop geprobeerd te volgen, maar ik zag niets dat er op leek dat de stroom meer dan een fractie over de 4,4A ging. Dit had ik niet verwacht tegen te komen met deze stromen! :o

@ohm pi:
Ik heb nog even getest met een weerstand in serie met de middenaftakking van de trafo om de RMS stroom te beperken, maar ik had geen vermogensweerstand van geschikte waarde liggen. Ik heb het geprobeerd met 0,33Ω, maar dat is te weinig om echt invloed te hebben op de RMS stroom (minder dan 10% verschil), en een weerstand van 1Ω gaf zoveel spanningsval dat ik de 24V waar de voeding origineel voor was bedoeld niet meer haalde. Eigenlijk moet ik er eentje hebben van 0,47-0,68Ω in 25W behuizing, maar ik beschouw dit een beetje een doodlopende weg.

Ik ontdekte ook dat je met een P4 koeler met 4xTIP35 zonder veel moeite 145W weg kan stoken: de behuizingen bleven rond de 70°C terwijl de fan nog maar op 9V draaide. Dit neemt de nood weg te proberen extern vermogen kwijt te raken. De gelijkrichter wordt toch al niet blij van veel meer dan deze stroom trekken.

Heb ik er nog iets van geleerd?

  • Deze stroombegrenzer heeft me positief verrast, nauwelijks problemen mee;
  • Foldback met lage spanningsval gaat best goed, maar hoefte uiteindelijk niet;
  • Na 50 jaar op de markt kan de 723 nog steeds een prachtig resultaat behalen;
  • Synchroon gelijkrichten met deze spanning/stroom is op het randje zonder koeling, maar werkt probleemloos;
  • De extra stroombron die nodig bleek produceert met iets van 2,5W teveel warmte, deze kan beter verderop gebouwd worden.

Ik denk dat ik voornamelijk onder de indruk was van de veelzijdigheid van deze stroomregeling. Dit was wat mij betreft de belangrijkste uitkomst van dit experiment. Uiteindelijk heb ik om pragmatische redenen gebruik gemaakt van 300mV spanningsval, maar met de foldback werkte het ook stabiel met 100mV.

Voor een volgende versie overweeg ik een geïntegreerde dubbeltransistor gebruiken om geen last te hebben van differentiële verwarming. Dan zal ik waarschijnlijk ook R29 vervangen met een potmeter en kijken hoe goed de stroom te regelen is. Als dat werkt heb je een prachtige labvoeding voor een paar standaardcomponenten extra! Dat ga ik hier alleen niet meer testen.

Kruimel

Golden Member

Addendum: Ik kon het niet weerstaan nog wat metingen te doen, en ik heb nog even gecontroleerd hoe behulpzaam D9 was voor het dynamische gedrag van de stroomregeling. Het motief voor het plaatsen ervan was om te voorkomen dat Q9 in verzadiging zou gaan en de stroomregeling zou vertragen. Dit effect is zichtbaar op de scoop bij het inkomen van de stroombegrenzing, maar daar is ook alles mee gezegd. Het effect is alleen te zien als je de diode bij het monitoren van je scoop in het circuit zet, dus ik denk dat ik hem bij de volgende versie weg zal laten.

Daardoor zou D11 ook niet meer nodig zijn. De interne stroombeveiligingstransistor kon niet helemaal gedeactiveerd worden door Q9 als die niet in verzadiging gaat, en daarom moest ik aan de emitter een zekere spanningsval introduceren die de ~0,2V die nu extra over Q9 stond te compenseren. D11 kan worden overbrugd als D9 weg is. Je ziet een sprong van ongeveer 100mA in de waarde van de stroombegrenzing, wat betekent dat er een sprong is van ongeveer 70mV in de UBE van de transistors. Vermoedelijk is het Early effect van Q9 hier de oorzaak. Ik ben helaas vergeten te meten of de onbalans in de transistoren kleiner is met of zonder D11. In theorie zou het zonder D11 beter moeten zijn omdat Q8 en Q9 dan beide ongeveer één UBE over hun collector en emitter hebben staan.

Ook de synchrone gelijkrichting bleek me bij een duurtest toch net iets te heet te worden: 110°C bij 4,5A uit, dus ik zal deze transistoren iets zwaarder moeten uitvoeren. Ze zijn nu kouder dan een diode zou zijn geweest, maar heter dan de naburige elco's fijn vinden (de dichtstbijzijnde werd 70°C). Ik overweeg een drietal 8,6mΩ IPI086N10N3GXKSA1 bij mijn volgende TME bestelling in te stoppen. :9~