Elektuur Precisie Voeding (9/1980): Upgrading van 25 V 2A naar 25V 4A

Waarom 25W weerstanden voor 1 ohm en 1A is dat 1W en dan zouk ik een 3W weerstand nemen. Met 1 ohm zal je daar iets meer spanningsval hebben maar dat lijkt me geen enkel probleem tenzij je trafo te krap in spanning is.

Hi redguuz,

Als 0,68Ω niet te koop is, dan kan je 2x1Ω gebruiken om een 0,5Ω weerstand te maken.
Dit is geen enkel probleem omdat je de twee transistoren hebt doorgemeten op gelijkheid.
Met 0,5Ω heb je ook een iets betere/lagere dropout spanning.

Je hebt dan dus vier weerstanden nodig voor R7 en R8, ieder twee en dan dus weerstanden van 1-Watt nemen, dit zit je ruim binnen hun spacificatie.
Dat Elektuur b.v. 0,68Ω heeft opgegeven is vrijwel zeker om het ontwerp nabouw zekerder te maken, hel grote spreiding tussen de Darlingtons maakt dan weinig uit.

Groet,
Bram

@Ben,

Bedankt voor het advies.

Die 1 Ohm 25 W weerstanden kan ik op de koelplaat schroeven, met elk 2 schroefjes.

(Ik had vroeger 0.68 Ohm 5 W (Vitrohm) weerstanden gebruikt, die ik met epoxylijm had vastgeplakt op de koelplaat; maar die weerstanden lieten uiteindelijk los.)

@ "Blackdog"

Ik heb maar 2 stuks 1 Ohm 25W weerstanden, bij de hand dus ik vroeg me af of de hogere waarde van 1 Ohm (ipv origineel 0.68 Ohm) ook mogelijk was, ook gezien de MJ11093G's aanzienlijk potenter zijn dan de oorspronkelijker MJ3001's.

Overigens, zoals het er nu voorstaat zijn , die 2 MJ11093G s vrijwel identiek.
(Rode en groene meetpunten overlappen mekaar bijna volledig). Zie bijlagen 1-3:

Maar ik zie dat mijn lokale handelaar wel 0.47 Ohm 25W weerstanden heeft, dus misschien die dan in het Nieuwe Jaar gaan halen.

Bedankt! Ook voor je andere interessante bijdragen!

die ik met epoxylijm had vastgeplakt op de koelplaat; maar die weerstanden lieten uiteindelijk los.)

Epoxy heeft zeer goede adhesie, ook aan metalen mits het oppervlak juist geprepareerd wordt (in het geval van aluminium: droog schuren door de alu-oxidelaag heen, epoxy aanbrengen, nat schuren door de epoxy heen, meer epoxy aanbrengen en lijmverbinding voltooien.)

Maar de meeste epoxies hebben een erg lage glas-temperatuur (Tg, de temperatuur waarbij het rubberachtig begint te worden) van ca. 50C, wat betekent dat het slecht tegen warmte kan. Reden dat epoxy-GVK vliegtuigen en boten vaak wit zijn, om zo min mogelijk op te warmen in de zon. (hetzelfde geldt voor polyester, maar da's mijns inziens sowieso verder toch alleen maar geschikt om carnavalswagens mee te bouwen.)

Dus een vermogensweerstand, die warm wordt, lijmen met (standaard) epoxy is mogelijk niet zo'n goed idee inderdaad.

(Er bestaan gespecialiseerde epoxies met hoge Tg die mogelijk geschikter zouden zijn geweest).

@ nonius,

Klinkt alsof je een R&D achtergrond hebt: Misschien voormalige Shell Epoxy Resins?

https://www.adhesivesmag.com/articles/83557-shell-8217-s-epoxy-resins-…

Op maandag 30 december 2024 20:51:05 schreef redguuz:
... bij een bona-fide bedrijf in Groningen. ...

Okaphone? Mag je gewoon schrijven hoor!

IDD Ohm Pi !!

Hi,

Door een hogere waarde voor de werstaden te nemen met de dubbele uitgangstroom die je schijnbaar wilt hebben, zakt de maximale uitgang spanning bij grotere stromen.

Door de hogere waarde wordne ook de regel eigenschappen minder, dus de Ri van deze voeding wordt dan slechter.

Als de Darlingtons goed gelijk zijn dan is 0,33Ω ook OK.
Dan heb je bij twee Power transistoren 0,6V verlies over de 0,33Ω bij 4-Ampere maximale belasting.

Vergeet niet de extra verliezen over je 1Ω stroomweerstand daar gaat bij 4-Ampere 4V overheen staan!
Dit bij die maximale stroom van 4-Ampere 16-Watt verlies aan energie is.

In mijn ogen is dit een beetje veel van het goede, trouwens je trafo moet dan ook naar een 6-Ampere model gaan.

Groet,
Bram

Precisie en 4A is een combinatie die je zelden nodig hebt. En ik weet niet hoe goed dat soort geintjes bij deze regelaar schalen.

Ik zou hem laten as is, en zuinig op zijn, want die LH0075 kon wel eens moeilijk te vervangen zijn mocht die sneuvelen bij deze actie.

En inderdaad, wat BD ook al aangeeft, voor 4A DC heb je een trafo nodig die AC 1,66 keer de DC stroom kan leveren, dat is zelfs 6,7A

De shunt weerstand kun je eventueel 0,5R maken voor 4A, dan verstook je nog maar 8W Maar zelfs dat is al een beetje komisch. En je gaat hoe dan ook inleveren op precisie.

Hi Bram,

Bedankt voor je uitgebreide antwoord en je wijze advies..

Ik had al besloten (in de loop van mijn posting van dit topic) om de "1980 Elektuur Precisie Voeding" bij 25V x 2A te laten (volgens het oorspronkelijke ontwerp),

maar ik ontdekte pas later, dat ik de oorspronkelijke titel van mijn post niet aangepast had (het lukte me niet meer deze te veranderen)...

De reparatie van de voeding is nu dus simpelweg
+ het vervangen van de 2 X MJ3001 (een defect) door 2X originele ON SEMI MJ11032G
en
+ het vervangen van R7 / R8 (Vitrohm 2X 0.68 Ohm 5W weerstanden door 2 x 0.47 Ohm 25W (overkill m.b.t. wattage maar die weerstanden kan ik gemakkelijk op de koelplaat kan schroeven).

Dus een goed Elektuur ontwerp, blijft een goed ontwerp!

Bedankt voor al je hulp en een Goed uiteinde en een Voorspoedig 2025! toegewenst!

@ Sine,

Ook bedankt voor je wijze woorden.
Deze raad volg ik op.

(Zoals ik al aan Bram had gemeld, had ik in de loop van van het schrijven van deze topic, al besloten het originele ontwerp niet te wijzigen,

maar was de titel van deze post verkeerd, omdat ik de fout pas later merkte en niet meer kon veranderen. Sorry!

Ook een Fijne Jaarwisseling toegewenst en Al het Beste voor 2025!!

En alvast bedankt voor al je bijdragen en alle toekomstige raad!

Wat ook kan een springweerstand erin zetten die hoeft niet op een koelplaat. En steekt een keurig eind boven de print uit; deze zat ooit in een ouwe TV.
Mooi dat het allemaal werkt het zijn leuke voedingen. Zelfde tijd dat Oltronix in het hogere segment bezig was in Nederland, die voedingen ken ik wat beter.

@Blackdog en @Redguuz:

Als de Darlingtons goed gelijk zijn dan is 0,33Ω ook OK.

Daar zit nog een extra voorwaarde aan. Lastig in te zien, maar echt waar belangrijk.

De verdeling van de stromen wordt ook beïnvloed door de temperatuur van de transistoren in bedrijf. Hoe kleiner de emitterweerstand, hoe kritischer dat wordt. De dissipatie van P watt in een transistor maal de thermische isolatie van Rth geeft een temperatuur delta_T = P maal Rth. Voor een enkele junction betekent dat 2,4 mV extra Vbe spanning voor elke graad Celsius dat de betreffende transistor warmer wordt dan de andere transistor.

En geloof het of niet: juist bij montage dicht bij elkaar op het koelvlak gaat dit mis: een transistor blijft koud en de andere dissipeert al het vermogen.
Serieus; ervaring opgedaan bij multi-emitter zendtransistoren.

--------
zie bijdragen hieronder: het is net omgekeerd! Hoe dichter bij elkaar, hoe MINDER waarschijnlijk dit probleem is.

En geloof het of niet: juist bij montage dicht bij elkaar op het koelvlak gaat dit mis: een transistor blijft koud en de andere dissipeert al het vermogen.
Serieus; ervaring opgedaan bij multi-emitter zendtransistoren.

Ik geloof het niet...

Volgens mij is er bij jou iets anders mis gegaan, want als de temperaturen van de behuizingen van de transistoren dichter bij elkaar zitten is zal de warmtestroom een sterker egaliserend effect hebben dan wanneer ze dat niet zitten. Het klinkt alsof er misschien een verschil in impendantie in je systeem zal hebben gezeten en je transistor aan een HF specifiek probleem is overleden. Dit komt niet door thermische effecten.

Op maandag 30 december 2024 21:45:29 schreef redguuz:
Ik heb maar 2 stuks 1 Ohm 25W weerstanden, bij de hand dus ik vroeg me af of de hogere waarde van 1 Ohm (ipv origineel 0.68 Ohm) ook mogelijk was, ook gezien de MJ11093G's aanzienlijk potenter zijn dan de oorspronkelijker MJ3001's.

Ze zijn alleen "potenter" in vermogen, maar werken volgens dezelfde exponentiële karakteristiek. Je gaat hier niet een groter probleem hebben dan met andere typen transistoren.

De emitterweerstanden dienen alleen te worden herzien als je de spanning over de transistoren vergroot. De reden hiervoor is dat de stroomverdeling omgekeerd evenredig is met het verschil in vermogen. Als er een ongelijkheid tussen de transistoren ontstaat op lage spanning geeft dat weinig vermogensverschil tussen beide, maar dat wordt meer als de spanning groter wordt. Gewoonlijk is een temperatuurverschil geen probleem, want doordat de transistor heter wordt, wordt de warmte-afvoer van de warmere transistor ook groter en dat stabiliseert zich dan op een zekere verschiltemperatuur. Is de spanning over de transistoren echter groot, dan is een klein temperatuursverschil voldoende om een verschil in vermogen te doen ontstaan dat groter is dan het verschil in warmte-afvoer van beide transistoren. Dat kan je modelleren met twee parallele warmte-weerstanden van de transistoren naar een gemeenschappelijke warmte-weerstand naar de omgeving. Als de transistoren slecht gekoppeld zitten aan dit (theoretische) gemeenschappelijke punt ben je zuur.

Dit effect is ook het exacte mechanisme van de 'second breakdown' (of 'safe operating area') van BJT's. Daar zie je dat het probleem erger wordt met het toenemen van de spanning. De karakteristiek is daarom ook onafhankelijk van de temperatuur. Een diepgekoelde transistor heeft niet meer marge om buiten de 'safe operating area' te werken dan een hete. Vanaf die lijn is de versterking van de temperatuursverschillen gewoon groter dan waar de warmtegeleiding van de chip voor kan compenseren en zal de stroom zich concentreren tot het door zo een klein stukje silicium moet dat het lokaal smelt.

[Bericht gewijzigd door Kruimel op dinsdag 31 december 2024 17:47:48 (12%)]

Of plaats beide gepaarde transistors eerst op een aparte koelplaat en kijk wat ze doen bij diverse stromen. Ook mooi te zien met een warmtebeeldcamera. Leuk experiment!

Oef, het klinkt zo simpel om zo een opstellingkje te bouwen en te demonstreren, maar dat is nog wel een werkje om netjes te krijgen. Moet je bovendien net een warmtecamera hebben liggen. Ik ga gewoon uit van de volgende stelregel:

Als de spanning over de emitterweerstanden op de nominale stroom gelijk of groter is dan de basis-emitterspanning zit je veilig.

Er is dan een redelijke veiligheidsmarge zonder dat je debiele hoeveelheden warmte aan het verstoken bent in de weerstanden. Je zult ook zien dat de weerstandswaarde dus verbonden is aan de hoeveelheid transistoren die je parallel schakelt, de stroom per transistor neemt immers af. Ook moeten de weerstanden groter zijn bij Darlington transistoren omdat die meer U_BE hebben en dus (in absolute termen) meer temperatuurgedreven variatie in U_BE hebben. Indirect ben je ook aan het compenseren voor de spanning over de transistoren: wordt de spanning groter moet het aantal transistoren immers toenemen om met het grotere vermogen om te gaan, dan wordt de stroom per transistor kleiner en moet de weerstandswaarde omhoog.

Overigens lost een zwaardere transistor geen van de genoemde problemen op. Er is niets mis gegaan dat samen hing met een te lichte transistor. Die MJ3001 is best een geschikte transistor voor dit doel, en anno 2024 kan deze schakeling ook met plastic transistoren zoals de TIP142 bouwen. Die zijn zo goedkoop dat je er rustig 4 of 6 parallel kan zetten, zelfs al heb je het vermogen niet nodig. Het helpt voor het vergroten van de 'safe operating area' zelfs als de koeling voor veel vermogen ontbreekt. In een 24V voeding die ik eerder bouwde heb ik 4 transistoren ongeïsoleerd parallel staan op een oude Pentium 4 koeler:

Dit zijn geen Darlingtons, en bij een stroombegrenzing van 4,1A gaat er net over de 1A door elke transistor, hebben die een U_BE van ordegrootte 0,8V en staat er ongeveer 0,5V over de emitterweerstand. Hier was ik niet bang voor slechte thermische koppeling tussen de transistoren, want ze zaten dicht bij elkaar op een dik stuk aluminium en mede daarom ben iets onder mijn theoretische waarde voor de emitterweerstanden gebleven en werkte de schakeling bij 150W dissipatie (actief gekoeld) nog steeds probleemloos.

PS Hier heb ik de weerstanden ook gelijmd, en dat bleek ook bij mij geen goed idee (ze bleken nogal te driften dus ik moest uiteindelijk nog een externe shunt toevoegen want die kwamen niet meer los). Ik raad aan deze weerstanden gewoon ongelijmd te laten. Weerstanden kunnen best goed tegen hitte, en op dit punt hoeven ze ook niet bijzonder stabiel of nauwkeurig te zijn, dus een 2 of 3W weerstand voor 2W dissipatie is hier helemaal niet zo erg. Dit zijn geen slijtage-onderdelen.

Dank @Kruimel en @Raaf.

Ze moeten inderdaad juist wel thermisch gekoppeld worden. Mijn bewering was net verkeerd om: dank voor de correctie.

Maar het probleem met een koude en een warme transistor is schijnbaar onbekend en het bestaat echt.

Er mag geen twijfel over bestaan dat het probleem echt is, een temperatuurverschil tussen parallele transistoren houd zichzelf deels in stand, en emitterweerstanden zijn zeker aan te raden. Je kunt deels berekenen of het een probleem zal worden, maar dat is niet volledig triviaal. De huidige waarde van 0,68Ω is echter voldoende voor deze toepassing.

Zo deed ik het ook met uitgezochte transistors en ter controle collectorstroom meten bij diverse waardes. Ik vond het leuk om te checken of die verplichte egalistatie R's in de emittor konden worden vermeden. Was wel 30 jaar geleden ofzo, ja ja we benne oud. Had toen nog geen warmtebeeldcam dus gewoon meten met thermistor.

@Brightnoise heet dat niet thermal runaway in goed Engels?

Op woensdag 1 januari 2025 15:06:45 schreef RAAF12:
Zo deed ik het ook met uitgezochte transistors en ter controle collectorstroom meten bij diverse waardes. Ik vond het leuk om te checken of die verplichte egalistatie R's in de emittor konden worden vermeden. Was wel 30 jaar geleden ofzo, ja ja we benne oud. Had toen nog geen warmtebeeldcam dus gewoon meten met thermistor.

@Brightnoise heet dat niet thermal run away in goed Engels?

toch hadden alle grote merken destijds een thyristor voorregeling. mede omdat power torren nog niet zoveel aankonden ( germanium ). heb er diverse van gehad, maar allemaal weer wegedaan als er een nieuwer model voorbij kwam, staat zo'n ding langer aan op oorhoogte zijn het nogal zoembakken waar je niet blij van word. niet gezegd wel degelijk spul dat het was..

@ Iedereen: Gelukkig Nieuwjaar!

@ Kruimel, Raaf12, Brightnoise,

Dank voor de uitgebreide antwoorden!
Het is me nu meer duidelijk.

Ik heb voor mijn geval
( Elektuur Precisie Voeding 20V 2A , dus 40W)

nog het verschil bepaald tussen:

-2X MJ3001 (oorspronkelijk Elektuur design)
en
-2X MJ11032G (ON Semi, met geteste specs)

Ik heb 2 uiterste bekeken:

1) Maximum vermogen netjes verdeeld (50/50%) over 2 transistors bij volle 40W belasting, dus Ic=1 A per transistor

2) Een transistor moet de volledige stroom nemen bij volle 40 W belasting (100/0 %) , dus Ic = 2 A voor die transistor (de ander doet helemaal niets)

In bijlage 1 en 2 de SOA, Safe Operating Area (voor de MJ3001 en de MJ11032G) voor Tj = 200 graden C, maar koelplaat op 25 graden C).

Mits genoeg gekoeld (koelplaat 25 graden C), is er geen thermal limitation, geen secundaire breakdown en geen bonding wire limit.
Dit geldt voor beide transistor typen in het 'Wost Case" Scenario (40W dissipatie, slechts 1 transistor functioneel).

In de realiteit zal zo'n koelplaat echter een behoorlijke temperatuurstijging vertonen.

- Als ik mijn koelplaat vergelijk met de 30W Delta D030-1, is hij niet veel groter dan die Delta, dus mijn koelplaat heeft geen marge..

- De MJ3001 's hebben een geringere marge tot de "thermal breakdown" (45 graden schuine stippellijn) dan de MJ21193G 's.

Aangezien deze voeding in het verleden goed met 40W Belasting met 2 x MJ3001 ) gewerkt heeft onder 20V 2A condities (uitgang kortgesloten), verwacht ik dus geen problemen met het MJ11032G paar.
Ze hebben wat meer "Thermal Marge".

MBT de Emitter weerstanden van de MJ11032G (1 Ohm, 25W):

Voor 2A en 1 transistor is het gedissipeerde vermogen 4W en
2X 1W als beide transistoren gelijk bijdragen.

Het extra gedissipeerde vermogen in de 1 Ohm Emitter weerstanden is dus klein en niet veel meer dan de 2X 0.68 Ohm weerstanden in het Elektuur ontwerp.

Een 1 Ohm, 25W geschroefde power weerstand kan dit vermogen dus gemakkelijk aan.

Conclusie:

Veel meer vermogen dan 40W moet je dus niet van deze voeding vragen:
(ter vergelijking) De Delta D030-3 is een echte baksteen (Qua trafo/koelplaat en 2 X 20N3055 ) en heeft bovendien nog een thyristor voorregeling.

Ik kan dus concluderen dat het oorspronkelijke "Elektuur Precisie Voeding" ontwerp (9/1980) robuust was en genoeg marge had.

2) Een transistor moet de volledige stroom nemen bij volle 40 W belasting

Dat klopt niet helemaal.

Ik zie een trafo van 26Vac. Dat is 36,4Vac en daar gaat nog 2x een diode vanaf. Onder belastingzal de trafo nog wat inzakken maar je zal zeker zo rond de 30V blijven zitten. 30V en 2A is 60W.

PS ik vind het heel erg irritant dat je veel in vet gemaakte letters zet. Mijn inziens totaal overbodig en storend

Hi Ben,

AA)

Ik heb destijds (begin 1981) een AMROH Trafo P267 gebruikt (2 X 18-21-24 3.2A wikkelingen).

Destijds (met nog stabiele (220V ~ ) netspanning, 2X 21V~ wikkelingen parallel;
Elektuur geeft in het artikel zelf aan wat allemaal mogelijk is; de genoemde trafo/spanning is slechts een voorbeeld).
Enigste beperking dat de voorspanning van de LH0075 max. 32V mag zijn. Daarom gebruikt men een voorregeling met een LM7824.

BB)

Sorry dat ik je gestoord hebt met mijn vormgeving.

Zoals je misschien begrijpt, gebruik ik graag een gele marker.
Dan kon ik publicaties snel terug scannen.

Het was niet mijn bedoeling iemand te irriteren.

Van mij kant ook sorry had misschien wat netter gekund.