CO-2016BDRT voeding 0-40V 3A

Op 8 augustus 2022 22:22:10 schreef rob040:

@ohm pi:
...
Ik snap nog niet helemaal hoe de stromen lopen bij 0V en 40V (bij 40V door D16). De stroom zou redelijk constant moeten zijn bij het hele spanningsbereik, maar is dat ook zo?

De stroom loopt van de +12V -> R24 -> Q11 -> D16 -> -OUT -> 40V-trafo en gelijkrichter -> Q8 en Q9 -> R21 en R22 -> +OUT, massa van de +12V voeding.
De stroom is redelijk constant over het gehele spanningsbereik en wordt voornamelijk bepaald door de uitgangsimpedantie van de transistor Q11

En hoeveel stroom zou nodig zijn. Blackdog gaf de raad 30mA aan te houden, maar dan wordt het een kacheltje.

Voor een goede dynamische regeling wil je dat de basis-emittorimpedantie van de regeltorren laag en een vaste waarde heeft. Dat lukt aardig als door de transistoren per stuk ca 15mA loopt. De basisemittorspanning is dan ca 1V en redelijk constant. Het is min of meer vergelijkbaar met de ruststroominstelling van eindversterkers tegen crossoververvorming. Dat is ook ca 20mA.

En wat is het voordeel t.o.v. bleederweerstanden?

Stel je gewenste uitgangsspanning is één Volt. Voor een goede regeling wil je 30mA door je regeltorren laten lopen. Dan heb je een bleederweerstand van 33 ohm nodig..
Je zal dan merken dat alles prima werkt.
Voor een ander experiment heb je een uitgangsspanning nodig van 40V.
Door je bleederweerstand loopt nu een stroom van 40V/33Ω = 1,2A.
Dat is niet zo handig. Een stroombronnetje die de stroom op 30mA begrenst is een stuk handiger.

R26 komt aan massa, vroeg me alleen af of het punt waarop nog verschil maakt. De inkomende massa van de 12V gaat direct naar de potmeters en is gekoppeld met de s+ (staat niet op schema, maar dat zijn de schuine touwtjes).
Van de s+ ga ik vervolgens naar de massapunten rond de op-amps. s+ is dan een soort sterpunt.
Ik zal dat nog laten zien als ik binnenkort de print klaar heb.

Ik denk dat het massapunt niet zoveel uitmaakt. Je moet erop bedacht zijn dat spanningsmodulatie over R25 en R26 leidt tot stroommodulatie van je stroombron. Dat stoorsignaal moet wel weggeregeld worden door je voeding.
Waarschijnlijk zal in jouw situatie het s+ punt de beste plaats zijn voor de massa aansluiting van R26.

Sine

Moderator

Dat stroombronnetje zorgt er inderdaad voor dat je bij lage spanningen het geheel in de regeling houdt. De "bleeders" (die enkel als bonus bleeder zijn) doen datzelfde bij hogere spanning, maar de stroom daardoor is uiteraard spanningsafhankelijk.
En ja ook die weerstanden heb je echt nodig, ik kwam net nog wat foto's tegen van de proto's, en bij het vroege ontwerp zaten ze er niet op, maar die heb ik later wel weer toegevoegd.

Het stroombronnetje doet overigens iets van een 2 a 3mA, zeker geen 30.

De massa van de hulpvoeding komt zo dicht mogelijk aan de uitgang aan de +

Als je echt wilt kun je daar sense lijnen van maken, (met iets van 4R7 oid tussen sense en uitgangsbussen) maar er zit dan geen enkele beveiliging in tegen verkeerd aansluiten. Een losse verbinding geeft rook.
Ook weer een reden dat de sense niet verder gaat dan de bussen.

rob040

Golden Member

@Sine:

Die speedup diodes over de opamps kunnen problematisch worden als je niet meer zoveel spanning dropt over de leds die in het originele 2016 ontwerp als CC CV indicatie gebruikt worden. (er is een reden dat ze in het 2019 ontwerp niet zitten)
Ik ben kwijt waar de regeling vast liep, een oplossing om ze te behouden was iets met zeners ... maar met de gekozen opamp was dat de moeite niet waard.

Dat zou af te vangen zijn door of weer LED's in plaats van de BAW62's te zetten of een zener (of stabistor) van 1,8V te nemen.

Die stroombron doet in het 2019 ontwerp *veel* minder dan 30mA, en ondanks dat zitten er ook nog steeds twee bleeders.
De stroom door die opampjes (en door de bleeders) loopt niet door de emitter weerstanden of de shunt.

Ik ga de stroom van de stroombron in de uitgang terugbrengen naar 10mA en neem een BD140 als transistor.
Die 10mA loopt wel door de emitter- en shuntweerstand en geeft een meetfout.

Het 2019 ontwerp gebruikt heel andere opamps, ben voorzichtig wat je daarvan knipt en plakt.

Verwacht ook dat je bij flinke veranderingen het dynamisch gedrag nog aan het tunen komt. Zeker als je waardes van de 2019 versie gebruikt.

Ik heb zoveel mogelijk de CO-2016 voeding met Bram's aanpassingen gebruikt. Maar ik ben me bewust van de risico's. ;-)

@Bram:

Ik heb het niet helemaal uitgespit wat je getekend hebt, is het 3-Ampere?
Met een goed uitgezochte spanning en stroom loop heb je ongeveer 50uF per Ampere nodiig over de uitgang.

Klopt, ik wil er 3A uit persen. Ik zou dan naar 150µF kunnen gaan, maar die komt toch niet op de print.

Wat betreft de dioden die tegen de verzadiging van de opamp bedoeld zijn, dat zou kunnen helpen maar ook weer afhankelijk van de gebruikte opamp en de compansatie die je gaat gebruiken, bij de snele opamps met goede fase marge, heb ik ze niet nodig gehad in mijn testomgeving.
Maar er is niet mis mee een plekje te reserveren er voor.

Die diodes komen op de print en ik neem Sine zijn opmerking mee.

Let op met je printontwerp kijk naar de compensatie capaciteiten waar je van uit gaat dat is 10 en 47pF, denk om je printspoorlengte aan beide -ingangen hoe die zo kort mogelijk en zo capaciteits arm.

Ik heb een weerstandje toegevoegd in serie met de 10pF om wat flexibeler te zijn.
Het printspoor aan pin 6 van IC7 is 26mm lang en die aan pin 9 is 19mm. Zie het plaatje.

Capaciteit kan ik niet zien/uitrekenen en is "op hoop van zegen", maar het lijkt me klein.

O ja, 4 potmeters, daar ga ik echt niet slecht van slapen hoor... Je roept maar!

:-) Ik hou het in gedachte, begin zelfs te twijfelen. Voor het printontwerp maakt het gelukkig niet uit en kan later nog kiezen.

@ohm pi:

De stroom loopt van de +12V -> R24 -> Q11 -> D16 -> -OUT -> 40V-trafo en gelijkrichter -> Q8 en Q9 -> R21 en R22 -> +OUT, massa van de +12V voeding.

Mijn brein ging na het lezen van deze uitleg weer in de fout, terwijl het er duidelijk stond "+OUT, massa van de +12V".
Bij +OUT dacht ik weer "Die zweeft..." Maar toen viel het kwartje. Die verrekte massa aan de + heeft me al vaker in de war gebracht. 8)7

Voor een goede dynamische regeling wil je dat de basis-emittorimpedantie van de regeltorren laag en een vaste waarde heeft. Dat lukt aardig als door de transistoren per stuk ca 15mA loopt. De basisemittorspanning is dan ca 1V en redelijk constant. Het is min of meer vergelijkbaar met de ruststroominstelling van eindversterkers tegen crossoververvorming. Dat is ook ca 20mA.

Ik ga naar 10mA, dat is 3x de stroom die Sine in zijn CO-2019 voeding laat lopen en nog weerstanden over de regeltorren van 4k7. Scheelt toch wat warmte in de Q11 en dat wordt een BD140. Mocht het nodig zijn, dan kan ik die eenvoudig koelen.

@Sine: Ik ga de sense alleen intern gebruiken, dus die komen vanaf de uitgangsbussen en ik laat er geen stroom door lopen.

Sine

Moderator

Op 9 augustus 2022 15:56:11 schreef rob040:
@Sine:
[...]

Dat zou af te vangen zijn door of weer LED's in plaats van de BAW62's te zetten of een zener (of stabistor) van 1,8V te nemen.

Dat was het idee, maar bij de gebruikte opamps hadden ze sowieso amper effect. Bij twijfel kun je ze beter weglaten (zie ook opmerking Bram)

Ik ga de stroom van de stroombron in de uitgang terugbrengen naar 10mA en neem een BD140 als transistor.
Die 10mA loopt wel door de emitter- en shuntweerstand en geeft een meetfout.

Klopt, die gaat inderdaad door de emitters weerstanden en shunt, de bleeder weerstanden doen dat overigens niet.
Ook op die plek kun je een stroombronnetje zetten, dan heb je geen last van die extra stroom. Maar dan heb je een extra hulpvoeding nodig.
Bedenk dat de U sense ook nog een stroompje afneemt (afhankelijk van de uitgangsspanning)
3mA is overigens genoeg, geen idee waarom je daar meer zou willen doen?

Klopt, ik wil er 3A uit persen. Ik zou dan naar 150µF kunnen gaan, maar die komt toch niet op de print.

Met een beetje marge kwamen we daarom op 220u voor de 19 voeding.

[qupte]
Mijn brein ging na het lezen van deze uitleg weer in de fout, terwijl het er duidelijk stond "+OUT, massa van de +12V".
Bij +OUT dacht ik weer "Die zweeft..." Maar toen viel het kwartje. Die verrekte massa aan de + heeft me al vaker in de war gebracht. 8)7 [/]
Jep, daar moest ik zelf ook weer 2x naar kijken :P

Ik ga naar 10mA, dat is 3x de stroom die Sine in zijn CO-2019 voeding laat lopen en nog weerstanden over de regeltorren van 4k7.

Uhu, maar waarom?

rob040

Golden Member

3mA is overigens genoeg, geen idee waarom je daar meer zou willen doen?

Bram adviseerde me om voor de stroombron in de uitgang 10mA per ampere uitgangsstroom te gebruiken. Zo kwam ik op 30mA.
Met de waarschuwing en uitleg van ohm pi zei mijn gevoel: "ga voor 10mA", dat is een beetje polderen, een compromis zoeken. ;-)
Maar volgens jou is die 10mA ook nog overdreven veel...

Bedenk dat de U sense ook nog een stroompje afneemt (afhankelijk van de uitgangsspanning)

Ik bedoelde eigenlijk stroom om iets te voeden, die stroom is voor de regeling en dat wil ik niet verstoren (ook niet op de print).

Met een beetje marge kwamen we daarom op 220u voor de 19 voeding.

Ik neem die als maat voor het PCB ontwerp, kleiner past altijd. Moet wel een low-ESR type zijn, dacht ik.

Jep, daar moest ik zelf ook weer 2x naar kijken :P

:-)

Sine

Moderator

Op 9 augustus 2022 17:02:34 schreef rob040:
[...]

Bram adviseerde me om voor de stroombron in de uitgang 10mA per ampere uitgangsstroom te gebruiken. Zo kwam ik op 30mA.
Met de waarschuwing en uitleg van ohm pi zei mijn gevoel: "ga voor 10mA", dat is een beetje polderen, een compromis zoeken. ;-)
Maar volgens jou is die 10mA ook nog overdreven veel...

Ik weet niet waar die 10mA/A vandaan komt, maar een paar mA is genoeg, zeker bij het gebruik van maar twee torren en dan ook nog eens torren met een verwaarloosbare lekstroom.

Ik bedoelde eigenlijk stroom om iets te voeden, die stroom is voor de regeling en dat wil ik niet verstoren (ook niet op de print).

Ah, nee, dat bedoelde ik niet. Het spannings meet circuit trekt ook nog een beetje stroom.
Al is dat in dit geval maar een belasting van 40k, dus dat is verwaarloosbaar.

Ik zie overigens in je schema dat je de bijschakeling van de 19 variant ge ctrl-c/v hebt. Let er op dat dat torretje een stroombron is, de weerstand van gate naar massa is bepalend voor de gate spanning.

rob040

Golden Member

Ik zie overigens in je schema dat je de bijschakeling van de 19 variant ge ctrl-c/v hebt. Let er op dat dat torretje een stroombron is, de weerstand van gate naar massa is bepalend voor de gate spanning.

Klopt, dat scheelde een opto-coupler. Ik heb de FET aansturing ook overgenomen van de 2019 versie:

Sine

Moderator

Jep, dat was inderdaad de reden om het zo op te lossen, scheelt een opto en ruimte op de print.

rob040

Golden Member

Ik sta er elke keer weer van te kijken hoe snel zo'n print volloopt met onderdelen.
Ik heb dezelfde afmetingen aangehouden als de originele 2016 PCB.
Dit is alleen de regeling zoals op het schema staat, met kleine aanpassingen.
Ik moet alleen nog opnieuw nummeren.
Groen is soldeerzijde, blauw componentzijde.

blackdog

Honourable Member

Hi,

Nog even over de stroombron aan de uitgang.
Deze heeft twee functies, de eerste is de voeding als hij licht belast is de capaciteit aan de uitgang van de voeding snel genoeg leeg te trekken.
De tweede functie is om het dynamisch gedrag te verbeteren van de voeding, een redelijke afweging is 10mA per Ampere uitgangstroom die de voeding kan leveren.

Voor de voeding van rob040 zal dat bij volle uitgangspanning ongeveer 2-Watt warmte verlies geven op die 120-Watt uitgang energie en
de laten we eens aannemem bij volle belasting 150VA uit het net, dan is het peanuts.

Groet,
Bram

Existence, well, what does it matter? I exist on the best terms I can... Heart and soul, one will burn
Sine

Moderator

Licht of niet belast zelfs, aan dynamisch gedrag zul je er niet heel veel van merken. Daar is zelfs die 30mA niet significant genoeg voor.

Maar ik zou zeggen probeer het uit, het is letterlijk 1 weerstandje aanpassen.

[Bericht gewijzigd door Sine op 9 augustus 2022 21:30:43 (23%)

blackdog

Honourable Member

Hi Sine,

Uitgebreid getest hier in diverse ontwerpen, en ja voor mijn eigen ontwerpen kies ik meestal wat meer, denk dan aan 50mA a 60mA als ik de overshoot heel klein wil hebben.
Voor de orginele transistor in jouw ontwerp is dat wel wat veel. :+

Groet,
Bram

Existence, well, what does it matter? I exist on the best terms I can... Heart and soul, one will burn
rob040

Golden Member

O jee, verdeeldheid, daar is TS niet mee geholpen. ;-)

Maar ik zou zeggen probeer het uit, het is letterlijk 1 weerstandje aanpassen.

In het schema ja, maar op de print vergt het wel wat aanpassing. Nu met mijn polderoplossing kan ik nog uit de voeten met een BD140, dat gaat niet meer lukken als ik naar >30mA ga.
En dan moet ik ook koelen, iets wat op zich wel kan in mijn ontwerp.

Sine

Moderator

Op 9 augustus 2022 22:02:29 schreef rob040:
O jee, verdeeldheid, daar is TS niet mee geholpen. ;-)

[...]

In het schema ja,

Op de print ook :P Een dikkere tor kan ook minder stroom doen.

rob040

Golden Member

Haha, heb jij weer gelijk in. :D

blackdog

Honourable Member

Hi rob040,

Het is net hoeveel je belangrijk vind, de stroombron regelt dus meerdere zaken en wat ik nog niet heb aan getipt is dat de uitgang van de voeding bij gebruik van een Schottky diode een paar honderd mV negatief kan worden.
Ik heb daarvoor ook geregeld dat de stroombron ook uit gaat of een dikke MOSFet over de voeding via een kleine serie weerstand in geleiding gaat als de voeding in "Standby" gaat.
Zoveel variabelen en afwegingen.

Nog wat info
Voedingen die redelijk snel programmeerbaar moeten zijn en de opset 1-Kwadrant is, maken gebruik van een "Down Programmer"
Zeg dat je voeding door een computer wordt aangestuurd via GPIB of andere manier. en je wilt je aangesloten device testen met gevoeligheid voor spannings pulsen.
Dan wil je dat je voeding snel naar zeg 6V geprogammerd kan worden als de standaard waarde 5V is en ook b.v. snel naar 4V om te kijken of de "brownout"schakeling snel genoeg werkt.

Hier staan wat practische tips voor voedingen, kijk bij tip-4 voor de simpele down programmer, met een MOSFet, opamp en weerstand wordt het teveel aan energie aanwezig op de uitgang in de weerstand weggestookt.
Id de uitgang stabiel, dan doed de schakeling niets, werk niet mee aan de stabalisatie.

Een andere manier is dat de voeding eigenlijk een opamp uitgang is en de sink kant eenvouding is uitgevoerd, dus niet bedoeld om als Active Load te dienen.
En de volgende stap is b.v. en volle 4-kwadrant voeding, kan + en - spanningn lveren maar ook als -+ Dynamic Load dienen.

Nog mooier is dit: SMU

https://en.wikipedia.org/wiki/Source_measure_unit

En hier een lijstje bij Farnell, ga goed zitten voor je de eerste prijs leest, oja die is wel ex. BTW. 8)7
https://nl.farnell.com/w/search/prl/resultaten?st=smu+power

En neem een weekje de tijd om zo'n apparaat te doorgronden, veel eigenschappen zijn afhankelijk van de capaciteit die de uitgang ziet.

Groet,
Bram

Existence, well, what does it matter? I exist on the best terms I can... Heart and soul, one will burn
Sine

Moderator

Woei, van een twee-opamp voeding naar een SMU, dat is een hele sprong bd :P

Ik heb ooit een voeding gehad met een down programmer, en dat was vooral omdat dat een switcher was met een flinke capaciteit aan de uitgang, en dat ook nog eens bij +150V, dus geen overbodige luxe.
Maar dat was net iets meer dan een dikke tor over de uitgang, die dumpte net genoeg vermogen om de elco leeg te trekken.

Een dikke tor over de uitgang kan net wat lomp zijn, zeker als je load kan terugvoeden (accu, andere voeding, ding met flinke capaciteit)

blackdog

Honourable Member

Hi Sine,

Je geeft het hier ook al aan, voedingen direct aan een accu hangen is eigenlijk nooit wijs. :P

Down programmers komen niet zo veel voor, anders was dat nog een rede om voedingen niet bot parralel te zetten...

Groet,
Bram

Existence, well, what does it matter? I exist on the best terms I can... Heart and soul, one will burn
Sine

Moderator

Op 10 augustus 2022 15:24:10 schreef blackdog:
Hi Sine,

Je geeft het hier ook al aan, voedingen direct aan een accu hangen is eigenlijk nooit wijs. :P

Down programmers komen niet zo veel voor, anders was dat nog een rede om voedingen niet bot parralel te zetten...

Groet,
Bram

Soms heb je even niets anders.

En deze voedingen kun je zonder pijn parallel zetten, de 19-er is daar met zijn tracking zelfs voor bedoeld.

Alle voeding waarbij dat niet kan mogen zich geen labvoeding noemen ;)

[Bericht gewijzigd door Sine op 10 augustus 2022 15:30:14 (44%)

rob040

Golden Member

Op 9 augustus 2022 22:45:04 schreef blackdog:
Het is net hoeveel je belangrijk vind, de stroombron regelt dus meerdere zaken en wat ik nog niet heb aan getipt is dat de uitgang van de voeding bij gebruik van een Schottky diode een paar honderd mV negatief kan worden.

Ik speel wel met de stroom als het zover is. Maar ik zou zo niet weten hoe ik de verschillen moet gaan meten. Mogelijk vind ik dat terug in jouw verhalen, want ik zag wel dat je soms eigen meetapparatuur bouwt om zo goede metingen te kunnen doen.
Ik hoop (en reken er ook op) dat mijn 2016 voeding met de aangegeven aanpassingen best goed gaat zijn.
Er staat nu een gewone 1N5404 in de uitgang, is er een voordeel om naar schottky te gaan? Is puur protectie, toch?

Zoveel variabelen en afwegingen.

Klopt, het was ook leuk en leerzaam om tot de huidige keuze te komen. :-) Ik heb de tijd genomen om veel te lezen en af te wegen wat ik wil maken.

Hier staan wat practische tips voor voedingen, kijk bij tip-4 voor de simpele down programmer, met een MOSFet, opamp en weerstand wordt het teveel aan energie aanwezig op de uitgang in de weerstand weggestookt.
Id de uitgang stabiel, dan doed de schakeling niets, werk niet mee aan de stabalisatie.

Ontbreekt hier een linkje?

En de volgende stap is b.v. en volle 4-kwadrant voeding, kan + en - spanningn lveren maar ook als -+ Dynamic Load dienen.

Nog mooier is dit: SMU

https://en.wikipedia.org/wiki/Source_measure_unit

En hier een lijstje bij Farnell, ga goed zitten voor je de eerste prijs leest, oja die is wel ex. BTW. 8)7
https://nl.farnell.com/w/search/prl/resultaten?st=smu+power

Haha, wat Sine al zegt, dat is wel een sprong. ;-) Ik wist niet eens van het bestaan van een SMU. Wordt wel heel specialistisch.
Ik wil alleen maar een LEDje kunnen testen. :+ :+

Op 10 augustus 2022 19:02:29 rob040:
Ik wil alleen maar een LEDje kunnen testen. :+ :+

Met een weerstand (47kΩ, 2W) aan de 230V~. Doet hij het, dan is het ledje goed. Komt er rook uit dan was het ledje goed. Zie je niks dan is het ledje stuk. :+ :+

blackdog

Honourable Member

Hi,

Tja, ik heb de link vergeten te posten, muts die ik ben.
Moet nu even wat werk verzetten en plaats straks de link van het bedoelde artikel.

Groet,
Bram

Vergeteen Link en extra's:

https://www.cieonline.co.uk/10-practical-tips-you-need-to-know-about-p…

https://www.sjelectronics.co.uk/pub/media/pdf/5965-8239.pdf

[Bericht gewijzigd door blackdog op 11 augustus 2022 12:46:46 (38%)

Existence, well, what does it matter? I exist on the best terms I can... Heart and soul, one will burn
rob040

Golden Member

Op 10 augustus 2022 23:14:19 schreef ohm pi:
[...]Met een weerstand (47kΩ, 2W) aan de 230V~. Doet hij het, dan is het ledje goed. Komt er rook uit dan was het ledje goed. Zie je niks dan is het ledje stuk. :+ :+

Das veuls te gevaarlijk en het prikkelt zo aan je vingers. ;-)

@Bram: Dank je, ik ga het lezen.

rob040

Golden Member

Het meterboardje is ook ontworpen.

Sjoerd Kreyns

Golden Member

SMD weerstandjes zoeken in grijze vloerbedekking is ook een uitdaging ... 8*1=255 ... Het nadeel van ruimte: Als je het hebt, staat het binnen de kortste keren weer vol.