Het probleem op die manier is een beetje dat ik dan allemaal exotische IC's moet gaan bestellen waarvan ik de werking niet eens weet. Ook heben we hier in Deventer niet zo'n grote elektronica winkel, en zul je net zien dat ze bij de internetshop waar de dat IC'tje hebben astronomisch hoge verzendkosten vragen 
. Daarom bestel ik liever een keer wat meer bij een groter bedrijf, om zo de relatieve verzendkosten wat te drukken, want 20 euro voor een IC'tje vind ik wel erg extreem:).
Ander idee: microcontroller met simpele software? Daarmee is een leuke feedback ook wat makkelijker te realiseren denk ik.
Nog een vraagje, waarom is dat PWM circuit geen "SMPS"? Ik snap dat het het niet precies is, maar de basics zitten er toch in right? zijn er hele grote verschillen?
Berend
PWM is een onderdeel van een SMPS. Een SMPS IC heeft een feedback waarmee de pulsbreedte gecorrigeerd wordt zodat de uitgangsspanning precies de juiste spanning is. Met alleen PWM en een spoel+cap kan je ook een soort van voeding maken maar de uitgangsspanning daarvan is niet gereguleerd en afhankelijk van belasting en voedingsspanning.
Een scope is eigenlijk wel onmisbaar bij dit soort dingen, met een multimeter zit je waarschijnlijk gemiddelde spanningen te meten en dan lijkt zelfs een blokgolf een constante spanning.
Kijk hier eens naar (pagina '104'):
http://www.edn.com/contents/images/111402di.pdf
Weet niet of je dat al gedaan had, maar als diode wordt er altijd een schottky diode gebruikt, die zijn sneller dan gewone diodes en kunnen de snelle pulsen wel aan.
Microcontrollers voor feedback is geen goed idee, was laatst nog een discussie over. Naast dat analoge hardware veel sneller kan reageren heb je ook niet het risico dat als de boel crasht er van alles misgaat met je output.
Ik heb een fast recovery diode gebruikt uit een oude pc voeding.
Bedankt voor die link trouwens, dat schema ga ik eens bouwen.
Over uC's en SMPS, worden die dingen uberhaupt niet toegepast? Dacht dat de CO voeding er een zou gaat hebben? Wat zijn de nadelen? Of in welke discussie stond het?
Berend
Topic eens door gelezen... volledig bekeerd hoor:P.
Ik zie trouwens overal terug: lineaire eindtrap. Betekent dat dat je altijd vast zit aan die tor met koelplaat? Is die er niet helemaal uit te werken?
Volgens mij is dat alleen voor labvoedingen en storingsgevoelige toepassingen (audio enzo). Schakelende regelaars genereren door het schakelen wat rotzooi op de voedingslijn. Voor digitale ICs is dat geen probleem maar bij analoog heb je er misschien meer last van. Maar waarschijnlijk kom je met een goede filter ook al een eind.
Nog eens een vraagje:)
Ben met dat schema aan de slag gegaan (het heeft even stil gelegen en ben uren bezig geweest om erachter te komen dat een van de voedingsdraadjes van men breadboard niet goed vast zat -.-) maar ik snap die feedback circuits van SMPS voedingen niet helemaal. Ik vind ze nogal onelegant, de dingen die ik gezien heb zijn gewoon comparatoren die het PWM IC aansturen. Eigenlijk een soort PWM met PWM dus:P. Ik heb me kapot lopen piekeren over een manier om dit mooi lineair aan te sturen maar het kwam maar niet uit men hoofd.
Het probleem lijkt mij dat als je met een op-ampje je uitgangsspanning naar een lineaire feedbackspanning omtovert, en je stroom gaat trekken een lagere spanning krijgt --> feedback reageert langere pulsbreedte --> spanning hoger --> kortere pulsbreedte. Oftewel, een perfecte oscilator:). Worden daarom feedbacks altijd met comparatoren gemaakt of is er ook nog een mogelijkhijd waarbij je de stroom meerekent dmv een shunt.
Ik heb namenlijk het idee dat het hier meer om vermogen gaat dan om spanning of stroom.
Berend
Het blijft volgens mij 1 keer PWM, je past alleen de pulsbreedte aan afhankelijk van de load. Het feedbackcircuit zal deze puls steeds bijstellen om de uitgang constant te houden. Dat is gewoon een linear circuit.
Volgens mij moet je voor oscillatie positieve feedback hebben (al ben ik geen expert hierin), dat moet je dus zien te voorkomen. Daarvoor hebben sommige controllers ook interne compensatie ingebouwd of externe (RC netwerk eraan vast). Bij hoge frequenties (je PWM frequentie) wil je volgens mij weinig feedback omdat je dan oscillaties krijgt (wat jij hier bedoelt volgens mij). Bij lagere juist wel om de spanning mooi te houden. Hier is wel veel over te vinden trouwens, zoek eens op de stabiliteit van SMPS of opamps in het algemeen. Ook die slideshow van National had een stukje over phase margin, dat is denk ik precies wat je hier bedoelt.
Toch nog een keer wat vragen.
Dat circuit in je post aan het begin van deze pagina. De feedback. Er zit een comparator in, dus, als de spanning hoger wordt dan 1.25 volt op de ingang van de comparator, wordt het control voltage 0V, dus de PWM gaat "uit". Wordt de spanning dan te laag Ufeedback<1.25V, dan wordt de uitgang van de comparator hoog, en gaat de 555 dus op de maximale PWM schakelen. Dit betekent dat ook als de voeding in rust is (geen stroomvariaties oid) staat ie constant aan en uit te schakelen. Is hier geen andere manier voor? Om dit lineair te regelen (heb ik eerder gevraagd maar is voor mij nog steeds de enige chique oplossing;)). En ik weet dat er kant en klare IC's voor zijn, maar ik begrijp liever eerst de basics een beetje dat ik het dus ook met een paar op-ampjes en 2 555's kan maken;). Ik krijg binnekort gelukkig ook een scoop dus dan kan ik ook wat gaan testen:D.
Berend
Sorry had het topic even gemist. Volgens mij is het geen comparator maar een opamp, de uitgang kan dus elke spanning hebben. Volgens mij blijft de uitgang op een bepaalde spanning staan als het er geen veranderingen zijn, zodat de duty cycle constant blijft.
Geen probleem hoor:P, wilde het even onder de aandacht brengen...
Maarre, ik dacht dat ik wat van op-amps wist? Deze is toch geschakeld als comparator zonder hysterese? Er zit geen meekoppeling of terugkoppeling in. En dan nog iets... hoe zou ie zijn uitgang op een bepaalde spanning houden?
Sorry voor de vele vragen, ik dacht even dat ik het snapte 
Ik kan op het internet ook maar weinig feedbackcircuits vinden.
Nogmaals heel erg bedankt...
Berend
@Berend: als je met simpele componenten eens wilt spelen met een schakelende voeding kijk dan hier eens: http://www.romanblack.com/smps.htm
Leuke schakelingen met spul wat je waarschijnlijk wel in een doos hebt liggen. Verder staat op die site er aardig wat info bij.
De terugkoppeling is er wel, namelijk via het PWM circuit. De uitgang van de opamp beinvloed het PWM deel en dus de uitgangsspanning. Aangezien de uitgangsspanning weer de ingang van de opamp is is de feedback rond. Het onhandige is dat PWM geen linear circuit is en daarom lastig direct in modellen past. Hier staat een mooi stukje over het simuleren van buck controllers en wordt ook uitgelegd hoe je het PWM gedeelte als soort van linear kan zien.
Toch maar is begonnen vandaag (eindelijk). Loop nu tegen het probleem aan wat ik al aankondigde: de spanning zakt in naarmate de stroom groter wordt. Ben er wel achter dat hoe groter de versterking van de op-amp is, des te kleiner het spanningsverschil (volledige terugkoppeling zakt ie de helft terug, geen terugkoppeling van 3.9 naar 3.8). Hoe is die op-amp nou precies bedoelt in dat schema? In dat schema is ie geschakeld als comparator voor zover mijn kennis over op-amps:P. Volgens mij zit mijn probleem nl in de feedback.
Ik snap dat dat het kringetje rond is en dat die op-amp feedback zou moeten geven, echter, volgens mij begrijpt men 555 niet helemaal wat ie er mee moet, en daardoor krijg je allemaal vreemde spanningen.
Als iemand hier een antwoord op heeft graag:).
Volgens mij is het idee dat die opamp een bepaalde spanning geeft op z'n uitgang, die als control spanning dient voor de 555 zodat die weer voor een bepaalde pulsbreedte zorgt (maar ik kan het fout hebben). Het is ook een soort comparator maar ik denk niet dat het de bedoeling is dat de uitgang naar de rails schiet. Misschien moet de verandering in de uitgang wat tegengegaan worden, probeer eens een RC netwerkje aan de uitgang van de opamp te zetten (1k/100nF ofzo? beetje proberen), en de control aansluiting erna te zetten. Weet niet of het werkt maar het is het proberen waard, ik denk dat de uitgang van de opamp nu te snel heen en weer schiet.
Op 15 mei 2006 14:50:50 schreef madwizard:
Volgens mij is het idee dat die opamp een bepaalde spanning geeft op z'n uitgang, die als control spanning dient voor de 555 zodat die weer voor een bepaalde pulsbreedte zorgt (maar ik kan het fout hebben).
Helemaal mee eens, alleen zoals ik al eerder zei, als je dat ding op een bepaalde waarde instelt, en je krijgt wat terug van je feedback, en het klopt niet, dan gaat de control spanning omhoog, echter nu gaat de feedback ook weer omhoog, en de control spanning dus weer wat omlaag. Ik kan zelf niet voorspellen of ie gaat oscileren of dat ie ergens in het midden een compromis vind, maar een mooie feedback is het niet. Ik kan hier maar geen oplossing voor vinden.
Op 15 mei 2006 14:50:50 schreef madwizard:
Misschien moet de verandering in de uitgang wat tegengegaan worden, probeer eens een RC netwerkje aan de uitgang van de opamp te zetten (1k/100nF ofzo? beetje proberen), en de control aansluiting erna te zetten. Weet niet of het werkt maar het is het proberen waard, ik denk dat de uitgang van de opamp nu te snel heen en weer schiet.
Leek een goed idee, werkte helaas niet.
Een voordeel, woensdag zou ik als het goed is een scoop moeten krijgen, dus dan kan ik eindelijk is wat betere metingen doen.
Nogmaals bedankt dat je maar terug blijft reageren, je bent een van de weinigen:P.
Berend
Op 15 mei 2006 22:45:45 schreef Berend:
Helemaal mee eens, alleen zoals ik al eerder zei, als je dat ding op een bepaalde waarde instelt, en je krijgt wat terug van je feedback, en het klopt niet, dan gaat de control spanning omhoog, echter nu gaat de feedback ook weer omhoog, en de control spanning dus weer wat omlaag. Ik kan zelf niet voorspellen of ie gaat oscileren of dat ie ergens in het midden een compromis vind, maar een mooie feedback is het niet. Ik kan hier maar geen oplossing voor vinden.
Dat is inderdaad een van de belangrijkste punten bij SMPS's, als de feedback niet goed is krijg je oscillaties. Ik vind het ook vreemd dat er niet zoiets in het schema zit. Simpel gezegd moet je er volgens mij voor zorgen dat de control spanning niet sneller veranderd dan het PWM systeem er op kan reageren, anders schiet deze te snel door.
Leek een goed idee, werkte helaas niet.
Een voordeel, woensdag zou ik als het goed is een scoop moeten krijgen, dus dan kan ik eindelijk is wat betere metingen doen.
Ja een scope is eigenlijk onmisbaar, maar op zich denk ik toch dat je het moet zoeken in de compensatie na die opamp. Op dezelfde site die ik eerst al poste staat daar ook nog een heel stuk over trouwens:
http://www.ecircuitcenter.com/Circuits/smps_buck_comp/smps_buck_comp.h…
Nogmaals bedankt dat je maar terug blijft reageren, je bent een van de weinigen:P.
Graag gedaan Ik heb een hoop zitten lezen over dit soort dingen en vind het wel interessant om eens te zien wat een praktisch voorbeeld doet.
[offtopic]
@madwizard
Ik lees ook graag mee. Zelf kan ik niets toevoegen omdat dit niet mijn expertise is. Maar ik leer er wel een hoop van.
[/offtopic]
Finally: results:).
Vanavond eindelijk mijn scope gekregen. Ik kom erachter dat ik behoorlijk de verkeerde spoel aan het gebruiken ben, en dat als ik daar een goeie voor zoek de problemen wss weg zijn. Heb namelijk geprobeert eens een c'tje aan de uitgang te hangen, daar werd de uitgang wel minder regelbaar van, maar nu werkt de feedback iig, op men scope kan ik nauwelijks verschil zien tussen de spanningen wanneer ik de stroom op een hoger pitje zet. Wel wat meer glitches, nu zit er een ruis in van nog een volt, maar nu ik eindelijk doorheb hoe die scoop werkt moet dat ook goed komen:D. Het zal nog even expirimenteren worden. Ik hou jullie op de hoogte 
.
Berend
//Edit. Vraagje voor scoop gebruikers. Hoe krijg je het beeld stil:P?
Op 17 mei 2006 22:30:55 schreef Berend:
Finally: results:).
Vanavond eindelijk mijn scope gekregen. Ik kom erachter dat ik behoorlijk de verkeerde spoel aan het gebruiken ben, en dat als ik daar een goeie voor zoek de problemen wss weg zijn. Heb namelijk geprobeert eens een c'tje aan de uitgang te hangen, daar werd de uitgang wel minder regelbaar van, maar nu werkt de feedback iig, op men scope kan ik nauwelijks verschil zien tussen de spanningen wanneer ik de stroom op een hoger pitje zet. Wel wat meer glitches, nu zit er een ruis in van nog een volt, maar nu ik eindelijk doorheb hoe die scoop werkt moet dat ook goed komen:D. Het zal nog even expirimenteren worden. Ik hou jullie op de hoogte
Mooi, goede spoel is wel handig ja, ik wil je wel wat van die kool-mu ringkernen opsturen, heb er genoeg (mail maar even).
//Edit. Vraagje voor scoop gebruikers. Hoe krijg je het beeld stil:P?
Dat doe je met de trigger, er zit ergens een knopje waar je het trigger niveau mee kunt instellen. De scoop probeert het beeld te laten beginnen op het moment dat de spanning de triggerspanning doorkruist in een bepaalde richting. Zie ook hier ergens. Alleen als je signaal niet erg periodiek is (of glitches heeft) is het wel eens lastig een mooi stil beeld te krijgen.
Ben nog niet bezig gegaan met die ringkernen, maar heb wel met wat andere spoelen zitten prutsen. Ik loop nu alleen tegen het probleem aan dat wanneer ik meer dan 25 mA uit de schakeling trek, staat de control voltage op zen hoogst, en word de uitgangsspanning dus heel instabiel (ongeveer een volt rimpel). Hetzelfde probleem heb ik bij het regelen van de spanning, de pulsen lijken gewoon niet breed en smal genoeg te worden:P. Ik dacht dat dit probleem (vooral met de stroom) aan de spoel lag. Ik moet ook zeggen dat ik weinig verschil zie bij de uitgangsspanning als ik de condensator kort sluit. Totaal de verkeerde spoel of moet er met elke spoel wel wat resultaat zijn?
Die kool-mu spoelen laten helaas nog even op zich wachten, ik moet nog ergens wikkeldraad op de kop tikken oid.
Berend
timmie
niet met me uitspraken(of opmerkingen) eens mail me.K8048 guide
wikkeldraad is niet zo duur en de meeste electroboeren op de hoek hebben het. kun je er nou niet aankomen zonder afschuwelijk veel te betalen moet je effe een mail sturen ofzo naar men msn en dan stuur k het wel op hier kan ik er zo aankomen en kost 10 keer nix.
Ik had er wel wat wikkeldraad bij kunnen doen als ik dat geweten had, nouja het is inderdaad wel goed te krijgen.
Er zit vast wel een beperking aan de minimale en maximale pulsbreedte maar ik denk niet dat je daar normaal gesproken tegenaan hoeft te lopen. In principe ligt de duty cycle ook vast (op de verhouding uitgangs- en ingangsspanning) maar in de praktijk moet deze bijgeregeld worden door het feedback circuit. Toch zal het niet enorm veel afwijken denk ik.
Het kan natuurlijk door je spoel komen, er zijn zoveel verschillende spoelen dat er weinig over te zeggen valt. De spoel moet in ieder geval niet verzadigen, dan verliest het z'n gedrag en wordt het ongeveer een kortsluiting. Verder moet het materiaal geschikt zijn voor de frequentie waarop je het gebruikt. Die kool-mu zijn geloof ik tot 500kHz te gebruiken, maar hoe hoger de frequentie hoe meer kernverliezen. Hogere frequenties hebben weer minder inductie en dus kleinere kernen nodig. Ik geloof dat ik ze gekocht had voor gebruik van ongeveer 250kHz.
Wat gebruik je trouwens als schakel FET? Er staat een ZVN4210G in het schema maar dat is een N-channel, die heeft dus wel een wat hogere spanning nodig dan de uitgangsspanning om goed open te gaan. Misschien heb je een type wat niet helemaal open gaat bij jouw ingangsspanning. Een P-channel lijkt me een beter idee maar dan moet je denk ik wel de aansturing inverteren.
Ik zal eens kijken of ik die schakeling ook even kan bouwen, zo ingewikkeld is ie niet dan kan ik wat makkelijker meekijken. Ben ook wel geinteresseerd in of die schakeling een beetje werkt.
Ik heb het schema ondertussen even nagemaakt, hoewel met iets andere onderdelen. En het werkt wel redelijk tot nu toe. Voor de duidelijkheid even het orginele schema:
Het orgineel werkt volgens de beschrijving op 60kHz, volgens berekening werkt het echter op ~140kHz maar in de simulatie op ~84kHz 
Ik weet niet precies wat voor configuratie die eerste 555 dus staat, het schema is de astable configuratie maar volgens mij hoort die weerstand van 83 ohm normaal altijd groter dan 1k te zijn. Omdat die kool-mu kernen wat makkelijker werken (qua formaat en wikkelingen) met hogere frequenties heb ik de onderdelen wat op de gok aangepast. De 1nF aan threshold is een 330pF geworden en de 83 ohm een 100 ohm. Dit geeft volgens berekening een frequentie ergens in de 400kHz maar ook hier wordt dat op een of andere manier in de praktijk en ook in simulatie ongeveer 220kHz (dat was m'n doel ook). De uitgang van die 555 geeft nu elke 4,5uS een zeer korte negatieve puls, de rest van de tijd is ie hoog.
Dan de tweede 555, deze bepaalt de pulsbreedte. Ook hier heb ik de condensator veranderd, de 0.01uF is 220pF geworden. Als je dit aansluit zie je dat de tweede 555 de pulsbreedte kan bepalen, hij slaat bij bepaalde control spanning ook triggers van de eerste 555 over waardoor de tijd dat de uitgang hoog is nog veel langer kan zijn dan de periode van 4,5uS.
Vervolgens het laatste gedeelte. Mijn voeding is een (gereguleerde) 12V adapter, de uitgang moet 5V worden. Allereerst de spoel, omdat de frequentie e.d. veranderd is even uitgerekend wat de spoel precies moest worden. Stel even 2A maximale uitgangsstroom, en een rimpelstroom van 0,8A (peak-peak). [Die rimpelstroom is 0,4*2A in dit geval, de factor 0,4 is een goed compromis tussen de energie die in de spoel opgeslagen moet worden en de rimpelstroom die je krijgt, dit wordt ergens in die presentatie van National ook wel uitgelegd]. Volgens mij is normaal de periode van de pulsen door de spoel 4,5uS (kan in principe langer zijn maar volgens mij komt dat niet voor). Je kunt de minimale inductie van de spoel uitrekenen, de duty cycle is 5/12 = 0,417. 0,417 * 4,5uS = 1,875uS. Zo lang staat de spoel dus aan de voeding elke periode. In die tijd mag de stroom door de spoel maximaal 0,8A stijgen (dat is de maximale rimpel). Omdat V = L * di/dt, geldt: 12V = L * 0,8/1,875uS <=> L = 28uH. Omdat ik nog een kool-mu spoel had liggen van 65uH, 2A DC en 1A pp AC (stuk of 40 windingen op 0,8" ringkern) heb ik die maar gebruikt, maar in principe is 28uH dus voldoende. Je kunt die tool van magnetics inc gebruiken als je zelf een spoel wilt maken, vul de inputs in (DC=2,AC=0,8,freq=222 en full load L=28), daarna de current density een beetje omhoog of omlaag doen en steeds op calculate klikken tot je een spoel hebt voor een van de ringkernen die je hebt. Beetje marge naar boven in de inductie is wel goed. Rechtsonder zie je core loss en copper loss, die zijn belangrijk voor de efficientie. Core loss raak je kwijt in de kern door magnetische eigenschappen, copper loss is domweg het verlies door koperweerstand. Hoe lager beiden hoe beter.
Ik heb dus de 65uH spoel gebruikt. Erachter 3 keer een 47uF low-esr condensator (waarschijnlijk wat weinig maarja), als je geen low-esr hebt kun je wat grotere condensatoren (hogere spanning) gebruiken, gewoon een beetje klooien wat werkt maar low-esr is het best. Helaas had ik geen P-channel FET en is het geheel ook gemaakt voor N-channel, ik heb een gewone IRF540 gebruikt als schakelfet. Voor de feedback een simpele opamp (LM358), met aan de ene ingang direct de uitgangsspanning (geen weerstandnetwerk, verschil tussen 12 en 5V is toch wel groot genoeg), aan de andere ingang een gestabiliseerde 5V van een 78L05 als referentie. Uitgang van de opamp zoals in het schema direct aan de control input.
De boel aangezet en er kwam inderdaad een spanning lager dan 12V aan de uitgang maar hoger dan 5V (geloof iets van 7 of 8). Maar omdat er ook vrijwel geen load aan zat was dat we te verwachten, ik had er ook geen zener in gezet en de omschrijving legt al uit dan bij lage load de zener reguleert. Toen meteen maar een 3,3 ohm weerstand eraan gezet wat een stoom van zo'n 1,5A zou moeten geven. Meteen hoor je een fluitend geluid en de FET wordt gloeiend heet (op een of andere manier moet je dat nadat je het al ruikt nog verifieren met je vinger , maar de uitgang is wel redelijk mooi 5V, met een zooi storing eromheen. De boel oscilleert dus duidelijk, RC netwerkje aan de uitgang van de opamp gezet zoals ik al eerder voorstelde (33k+1nF en nog wat andere waarden getest). Nu geen oscillaties meer maar de FET werd nog wel heet en de uitgangsspanning was weer te hoog (maar leverde wel stroom). Dat de FET heet werd ligt waarschijnlijk aan de slechte aansturing, ik heb even gemeten tussen source en gate en de relatieve spanning werd nauwelijks 4V, te weinig om het ding goed open te zetten. Verder bleek dat m'n RC netwerkje een veel hogere spanning gaf tussen R en C dan de uitgang van de opamp. Ook met de condensator weg en alleen een 1k weerstand wordt de spanning hoger. De control ingang van de 555 is blijkbaar niet hoogomig, in blokschema's zie je ook dat deze aan een weerstandnetwerk tussen GND en VCC hangt. Hierdoor wordt de spanning hoger en kan de opamp via een 1k weerstand de controle spanning waarschijnlijk niet ver genoeg naar beneden trekken.
Met oscillerend gebeuren werkt het dus wel vrij goed, de feedback moet dus toch nog iets rustiger worden maar dit kan niet aan de uitgang vanwege de interne verbindingen. Misschien dat er aan de ingangen van de opamp een RC netwerkje kan, heb ik niet geprobeerd maar is nog een idee.
Verder zat er een hoop rotzooi op de voeding maar ik heb het ook allemaal opgebouwd op een breadboard met lange draden enzo dus waarschijnlijk werkt dit op een printje oid wel goed.