Regelbare voeding 3-25V , fix 1 A output

Op 20 mei 2020 15:31:44 schreef Thevel:
Dat schema gaat voor geen meter werken.

E/
Roland was sneller....

Ik heb medelijden met de led, poef.....

Op 21 mei 2020 09:58:58 schreef rew:
[...]Tuurlijk is het compleet ongeschikt. Maar het is wel het enige schema tot nu toe wat aan de eis "constante stroom van 1A" voldoet. Eerst moeten de specs die daadwerkelijk gewenst zijn boven water komen. Dat was wat ik probeerde te triggeren.

Er was een voeding gevraagd regelbaar tot 25 volt 1A. Vrijwel nooit is het de bedoeling dat het een stroombron moet zijn.
Als een simpele voeding al niet begrepen wordt, moet je zeker niet aan een stroombron denken.
Overigens denk ik dat TS de materie helemaal niet begrijpt. De kunst is dan het bestuderen van een bestaand apparaat en de werking begrijpen. Heel vaak zit in de documentatie van allerlei voedingen ook een schemabeschrijving, die zeer leerzaam kan zijn.
Als je begrijpt hoe een voeding werkt, kun je zelf weg laten wat je denkt niet nodig te hebben en ook varianten bedenken.

NAV kruimel zijn reactie over de zener stroom:

Ik heb de onbelaste uitgang spanning gemeten en de ingang veranderd. Hier meet ik het volgende:
20V in => 15.00V uit
30V in => 15.30V uit

Dit is dus 300mV op 10V verschil aan de ingang.

De stroom door de zener heb ik berekend op:
20V ongeveer 1.44mA
30V ongeveer 2.44mA

Ik heb de zener gemeten, plaatje in de bijlage, daar is te zien dat hij bij deze stroom nog een beetje in de curve zit.
Ik heb de 10k vervangen voor een 5k6 zodat de stroom ongeveer 4mA is. Echter verbetert dit de situatie niet heel veel.
De versterking zit in dit geval op 5.6V / 15V = 2.7x 15V / 5.6V = 2.7x Dus voor 300mV verschil aan de uitgang, moet de ingang zener spanning 111mV veranderen. (@Hieronder, je hebt gelijk.)
Voor alsnog laat ik het zo, ik denk dat die 300mV op 10V aan de ingang prima is voor TS.
Wellicht dat er later nog wat verbeterd kan worden door een 'transistor led' stroombronnetje te maken die de zener voed.

Dan nu richting vermogen: 1A @ 30V in = 30W.

Eerst wat gegevens van de transistor.

Volgens de datasheet van de TIP131 mag er 30W verstookt worden tot TC 100°C.
Voor nu ga ik er vanuit dat de TIP131 dit net kan dissiperen, als dit niet zo blijkt te zijn moet er later een andere of meerdere transistoren worden gekozen.
De HFE van de tip131 is 2000x bij 1A collector stroom en bij 200mA is dit nog maar 200x.
Laten we uitgaan van worst case: 200x
VBE = 1.5V bij 1A

Tijd om te rekenen, mijn docent zij ooit, Water zie je stromen, lucht hoor je stromen maar ik heb nog nooit een electron zien stromen. Het enige handvat wat we hebben is de wiskunde.

Situatie belast:
1A uitgang stroom @ 25V

De stroom door de basis is nu 1A/200 = 5mA.
Over R3 staat nu 30 - 25 - 1.5 = 3.5V
Laten we de stroom zo kiezen dat er bij volle belasting nogsteeds 1mA door Q2 stroomt.
Dit betekend dat er 6mA door R3 stroomt. Bij 3.5V is dat een weerstand van 580R dus dat wordt 560R. (3.5V / 560 = 6.25mA)

Belast stroomt er 1.25mA door Q2 en onbelast stroomt er dus 6.25mA door Q2.
De stroom door R2 is dus 2x 6.25 = 12.5mA.
De spanning over R2 is ongeveer 5V dus R2 = 5V/12.5mA = 400R => 390R.

Laten we daar eens wat mee proberen.

R1 = 5k6
R2 = 390 ohm
R3 = 560 ohm

Klik hier voor een simulatie!

EDIT: Dit net gemaakt en wat me opvalt is dat Q2 de basis spanning van Q1 niet ver genoeg omlaag krijgt. Er moet dus meer stroom door Q2 en of er moet minder stroom door R3.
Ik doe een versimpeling waarin ik zeg dat de HFE 200 is, dit is natuurlijk niet helemaal waar.

De HFE is 200x bij 200mA dat zou een basis stroom van 1mA betekenen.
De HFE is 2000x bij 1A dat zou een basis stroom van 0.5mA betekenen.

De basis stroom wordt dus 1mA, Daarmee wordt R3 2k2 voor 1.6mA. R2 zou ook groter kunnen worden genomen maar voor nu laat ik hem even zo.

Op 21 mei 2020 12:04:24 schreef hardbass:
Ik heb de 10k vervangen voor een 5k6 zodat de stroom ongeveer 4mA is. Echter verbetert dit de situatie niet heel veel.
De versterking zit in dit geval op 5.6V / 15V = 2.7x Dus voor 300mV verschil moet de ingang 111mV veranderen. (Cursivering toegevoegd)

Volgens mij bedoelde je "zenerspanning" in plaats van "ingang"...

Voor alsnog laat ik het zo, ik denk dat die 300mV op 10V aan de ingang prima is voor TS.

Ik denk dat je daar wel gelijk in hebt, ik heb nog geen stabiliteitscriterium zien passeren. ;)

Op 21 mei 2020 09:58:58 schreef rew:
[...]Dat was wat ik probeerde te triggeren.

Excuus, ik had dat gemist. |:-(

Op 21 mei 2020 10:52:24 schreef daviddewinterddw:
is voor mijn stiefzoon zit in zijn laatste jaar electriciteit - technische, maw dit jaar afstuderen
Blijkbaar verschillende eindwerken, waar onder andere deze

Maar ik dacht dat je zelf ook elektronica had gestudeerd? Het lijkt me niet meer dan gepast dat je in dit geval eerst gewoon gaat bouwen en de schakeling en het werkingsprincipe probeert door te krijgen. Op de site die Roland van Leusden suggereerde staat nota bene al uitleg, en hardbass heeft beide de schakeling gebouwd en wat testresultaten gepubliceerd. Als jullie daar iets niet begrijpen kan je natuurlijk een gerichte vraag stellen.

@TS, je gaat hier geen uitgang spanning lager dan ongeveer 6V mee bereiken. Als je dat wel wilt moet je de zener spanning lager kiezen, bijvoorbeeld 2 diodes in serie en R2 lager kiezen richting de 100 ohm.

Daarnaast heeft deze voeding geen stroom begrenzing. Als je de uitgang kortsluit zal de TIP131 het begeven.

Het verschil in spanning komt niet zozeer door de zener maar door het verschil in spanning over R3. Deze spanning veranderd relatief veel waardoor de stroom ook veel veranderd. Door daar een stroombronnetje van te maken wordt het geheel stabieler.

EDIT: Nieuw ideetje, Een aantal stroom bronnetjes gebruiken om het effect van de voeding minder drastisch te maken. Zoals je kan zien in het bijgevoegde schema wordt de stroom door de zener nu constant gehouden door Q4 D1 en R3. Dit geld ook voor de stuurstroom van de TIP131, deze wordt constant gehouden door R5 en Q5.

Wederom een simulatie

[Bericht gewijzigd door hardbass op 21 mei 2020 17:27:03 (61%)]

@hardbass, ik had hier ook mijn "old skool" voeding kunnen plaatsen, maar gezien de reacties van TS is dat allemaal vele bruggen te ver.

Ik vind dit trouwens eerder een opgave voor het eerste jaar, dan voor het laatste afstudeerjaar...

It's the rule that you live by and die for It's the one thing you can't deny Even though you don't know what the price is. It is justified.

Dankjullie wel

Jullie spreken over een 30 V aan de ingang, als je deze aanlevert via een transfo, welk zou dan de uitgang moeten zijn en ook qua condensatoren ?
Zou een 500u voldoende zijn ?

Een transformator levert wisselspanning waarvan de piekspanning (in theorie) een factor √2 hoger is dan de RMS waarde (die gespecificeerd is voor de transformator en die je waarschijnlijk met je multimeter zal zien). Voor 30V spanning op je condensatoren heb je in theorie dus minimaal ~21V wisselspanning van de transformator nodig.

De piekspanning wordt door de condensator opgeslagen en langzaam afgegeven aan de schakeling, maar dat zorgt er dus voor dat de spanning tussen de pieken langzaam daalt. Je kunt de grootte van de rimpelspanning benaderen door:

Urimpel=\frac{Iuit}{100*C}

De daadwerkelijke rimpelspanning is wat lager, want in deze benadering ga je er van uit dat de condensator instantaan oplaadt naar de piekspanning van de sinus, wat in werkelijkheid niet gebeurt. De tijd dat de condensator aan het laden is zal af gaan van de tijdsduur dat de condensator ontlaadt, en die zal daarom minder ontladen. Dit geeft een beetje veiligheidmarge.

Je zult wat spanning verliezen door de gelijkrichting. Als je een brugcel gebruikt is het veilig met 2V te rekenen:

Mocht je net als in het voorbeeld van Roland van Leusden een transformator hebben met een midden-aftakking kan je enkelzijdige gelijkrichting gebruiken, en is de spanningsval ongeveer de helft:

(plaatjes van dit artikel op Wikipedia)

Tevens zou het kunnen dat de netspanning een beetje laag is, en daar moet je in sommige gevallen rekening mee houden, dat doe ik op dit moment even niet. Ik neem aan dat deze voeding niet met de volgende maanlanding mee zal gaan. ;)

De schakeling zelf zal een zeker spanningsverschil tussen in- en uitgang nodig hebben, de transistor is niet in staat om volledig in geleiding te gaan, mede door de opbouw van de schakeling. Dat wil zeggen dat bij de hoogste uitgangsspanning je het liefst nog een paar volt ademruimte hebt ten opzichte van de laagste spanning op de condensator. Zo puur op de gok zou ik zeggen dat een volt of 3 daarvoor handig is.

Uitgaande van standaard waarden zou je met een 24V transformator met een brugcel ongeveer 32V krijgen, wat zou toestaan dat je 5V rimpel op de condensator hebt. Dat vereist een condensator van ongeveer 0,002F, of 2000µF. De dichtstbijzijnde standaard waarde is 2200µF. In dit geval is een exemplaar dat 40V aankan aan te raden omdat de netspanning variaties in amplitude kent waarvoor ruimte gelaten moet worden. Meer mag altijd natuurlijk, beide in capaciteit en spanningsbestendigheid.

Let er op dat de stroom uit de transformator groter wordt dan de afgenomen stroom omdat het pulsgewijs wordt opgenomen in een schakeling als dit waardoor de warmteverliezen groter worden. Het is veilig om er van uit te gaan dat hier een 2A transformator zal voldoen, maar de exacte verhouding tussen de opgenomen stroom en de uitgangsstroom is variabel en afhankelijk van de gekozen componenten. Een voordeel is wel dat een transformator vrij veel thermische massa heeft, dus die kan redelijk lang licht overbelast worden zonder problematisch te zijn. Voor kort gebruik in een hobbyproject zou een 1A exemplaar waarschijnlijk ook nog wel voldoen.

Op basis van deze informatie zou je de geschikte componenten moeten kunnen selecteren/kopen en de schakeling moeten kunnen opbouwen. Nu heb ik veel voorgekauwd, ik stel voor dat je voor de volgende vraag eerst eens wat gaat bouwen.

20200522_edit: Plaatjes stonden omgekeerd, aangepast.

Dankjewel Kruimel voor deze info, much appreciated, hier kan ik verder mee , thanks

dijkmane

Golden Member

ik wist zeker dat ik nog een Velleman kitje had liggen met dit, heb de halve schuur overhoop gehaald, maar bedacht me toen dat ik m heb meegegeven met Chuck voor de radiomarkt ( die niet door ging ).

had je zo mogen hebben.

maar ze zijn nog te koop, is dat niet een oplossing ?, zelf in elkaar zetten en het werkt gegarandeerd.

In no Sense, Nonsense

Zo eentje met een 723 en een MJ3001? Had gekund, maar ik denk dat het hier wel belangrijk is dat de werking van het circuit ook begrepen wordt. Het lijkt me niet dat de kostprijs hier de 'bottleneck' gaat zijn.

edit: Ik zag dat mijn plaatjes omgekeerd waren, dat is nu aangepast.

[Bericht gewijzigd door Kruimel op 22 mei 2020 22:17:49 (15%)]

De zinloosheid des levens is nog geen rechtvaardiging voor sisyphusarbeid.

Beste, ondertussen heeft mijn stiefzoon toch de opdracht gekregen om gebruik te maken van de LM317, hetgeen goed nieuws is

Blijkbaar komt door de vertraging die iedereen heeft gekregen tijdens de COVID periode

Is er een manier om de LM317 ook te kunnen tekenen in Falstad, teneinde een simulatie te kunnen maken ?
Bedankt nog voor jullie input

hetgeen goed nieuws is

Denk het niet, een paar losse transistoren is veel makkelijker te verklaren dan het binnenwerk van een LM317.

It's the rule that you live by and die for It's the one thing you can't deny Even though you don't know what the price is. It is justified.

Er zit een "bandgap voltange reference" in de LM317, dat is een spanningsbron die gebruikt wordt als referentiespanning om de uitgang me af te regelen die weinig afhankelijk is van de temperatuur van de chip. Voor de uitvinding van deze methode driftten regel-IC's met geïntegreerde referentie onhandig veel.

De werking van deze spanningsbron berust op een kwantummechanisch effect, en is niet simpel te begrijpen of uit te leggen (ik zal ook niet suggereren dat ik dat zou kunnen), en lijkt me geen sinecure. Simulatie-software zal dit effect in elk geval niet op zinvolle wijze simuleren door ze uit te tekenen met losse transistoren. Kan je in Falstad spannings- en stroombronnen tekenen? In dat geval kan je een LM317 waarschijnlijk misschien wel tekenen met een spanningsafhankelijke stroombron, maar om de stabiliteitscriteria goed te krijgen ben je toch weer even bezig. Ik zou er persoonlijk niet aan beginnen om eerlijk te zijn, een LM317 en wat experimenteerbord is goedkoop dus ik raad aan om gewoon een schakeling te bouwen en te zien of het werkt, niet bang zijn voor de soldeerbout. ;)

https://www.circuitsonline.net/schakelingen/158/voedingen/lm...ersie.html