Circuits Online Voeding 2016

Hi MdBruin ,

Dit ging niet om jouw
Ik vind dat vele mensen direct doorslaan en van alles willen gaan aanpassen zonder na te denken over de gevolgen van hun driften.

Tot nog toe stel je aleen maar zinnige vragen die ik ook allemaal beantwoord

Gegroet,
Bram

Ach die tijd heb ik ook gekend. Een 15A regelbare voeding bouwen welke uiteindelijk dus verkeerd ontworpen in elkaar zat. De magische rook kwam uit de spanningsregelaars.
Had ik het effectief nodig, nee.

Ben al een stuk wijzer geworden, ook door de uitleg welke je er altijd uitgebreid bij zet
Fouten zal ik ook nog wel maken, vandaar dat ik een goede labvoeding wil hebben waarbij ik de stroom kan beperken om schakelingen veilig te kunnen testen.

Zit alleen even te denken hoe ik de ingestelde stroombereik ga aflezen. Denk dat ik dat het beste kan aftappen op regeling voor de opamp, mogelijk met een opamp in spanningsvolger om beïnvloeding van de schakeling te voorkomen.

[Bericht gewijzigd door MdBruin op 22 januari 2016 14:37:46 (20%)

De spanning over de current-sense weerstand is voldoende. Als de impedantie van de meter 1 of 10 Ω is beïnvoed je niks, tenzij je een fout kleiner dan 0,1 ppm bezwaarlijk vind.

Ja dan meet je de stroom welke je voeding levert. Het gaat er mij om hoe laag of hoog staat de stroombeperking. Anders blijft het een beetje gokken. Kan natuurlijk ook de beperking maximaal zetten en de schakeling aansluiten, om vervolgens de beperking te verminderen
Bij een correcte schakeling zal het stroomverbruik op een gegeven moment niet toenemen mits natuurlijk het stroomverbruik lagers is als de voeding kan leveren.

Hi,

In verband met opmerkingen over grote versies van de CO-2016 voeding heb ik een tekening gemaakt om het een en ander te verduidelijken.

Hieronder staat dus een principe schema hoe deze voeding en die van mij is opgebouwd.
Harrison/HP doet dit al 50 jaar zo

Er is alleen een klein deel getekend en ontkoppel condensatoren zijn weg gelaten.
Laten we de aanname doen, dat er altijd 8mA uit de stroombron komt.

De opamp die getekend is, trekt net zoveel stroom van de stroombron weg door de U-LED dat er een evenwicht onstaat op de uitgang van de voeding.
Dus er gaat net voldoende stroom richting de basis van de TIP142 om de balans in stand te houden.
Ga je nu meer stroom uit de uitgang trekken dan laat de opamp meer "stroom" los,
er gaat dan van de hier opgegeven 8mA meer naar de richting van de basis.
Dit werkt natuurlijk ook anderom zo, dus hoe minder stroom er gevraagt wordt door de belasting,
des te meer stroom gaat er richting de U opamp.

Dan komen we nu bij de gegevens die van belang zijn voor het opvoeren van de voeding boven de 5-Ampere.
Ik heb in het schema waarden lager genomen dan de typical waarden zoals de hFE, hier heb ik een waarde genomen van 1000x.
De weerstanden aan de basis en de emittor zijn de halve waarde zodat het met een enkele transistor overeenkomt zoals in de CO-2016 voeding.

Als je de waarden optelt van de spanningen dan kom je er achter dat er weinig marge is als de hFE aan de lage kant is.
Je zou de stroombron groter kunnen maken naar 15 a 20 mA, maar dat vind de LM324 niet echt leuk.
Je zal je emittor weerstanden goed moeten kiezen, de basis weerstand moeten uitreken
en vooral Darlingtons moeten nemen die voldoende hoge hFE hebben.
In de hFE is veel winst te halen met een kleine selectie als je te krap uitkomt met het berekenen.
Vergeet ook vooral niet de bedradings weerstand rond de emittor, daar valt ook spanning over.

Met de gespecificeerder power transitor heb ik geen probleemen, dit tot de 5A waar dit ontwerp voor bedoeld is.
Wil je het vermogen dat gedissipeerd moet worden beter kwijt raken dan is de TIP142 je transitor.
Van de TIP 140 Serie weet ik dat deze meestal een ruime hFE hebben en dat je hiermee gunstiger uitkomt bij een meer dan 5-Ampere voeding.
Mijn voorkeur gaat uit naar de merken TI, ST, On Semi voor de TIP140 serie.

Ik hoop dat dit het een en ander wat meer inzichtelijk maakt

Gegroet,
Bram

@Blackdog
Met alle respect, voor mij ben je de autoriteit op voedingen gebied, maar als ik in de spec sheets kijk, OnSemi van de TIP140 serie zie ik dezelfde hFE. Wel verschillende VCEO & VCB.

TonHek
Of lees ik jouw opmerking over de TIP142 verkeerd?
(Ik las dat je van de TIP140 serie het beste de TIP142 kon pakken vanwege de hogere hFE)

Hi TomHek,

Ik geef aan met de merken welke ik vertrouw gebaseerd op mijn gebruik.
Sommige datasheets worden steeds slechter en ze zetten bijna geen grafieken meer in de sheets, de prutsers.

De Tip140 serie loopt op zoals je zelf al hebt gezien in Vce bij ene hoger nummer.

Kijk bij de fabrikant die wel een uitgebreide datasheet heeft ook vooral bij de SOA gegevens.
Voor de gene die een hogere spannings voeding gaan bouwen, bij 50V kan je nog maar 1,5A door de transistor jagen!

Gegroet,
Blackdog

Op 22 januari 2016 16:17:06 schreef MdBruin:
Bij een correcte schakeling zal het stroomverbruik op een gegeven moment niet toenemen mits natuurlijk het stroomverbruik lagers is als de voeding kan leveren.

Ah, dan heb ik je verkeerd begrepen. Als je echter een 10-turn als regeling aan de Opamp voor de stroom hangt, in plaats van een gewone potmeter, kun je de stroom ook goed van te voren bepalen.

Ik heb hier een Farnell voeding, waar je van tevoren zowel spanning als stroombegrenzing kunt instellen, voor je de uitgang 'open zet', digitale meter.

Mocht je het schema willen zien, dan kan ik de pdf's wel opsturen (eentje is A3-formaat en te groot voor het forum).
Hier PNG's:

Handige manier van schakelen, zat eerst even te kijken hoe of wat.
Gewoon een weerstand over de uitgang gebruikt om stroom te verbruiken als de schakelaar op mute staat. zodra deze van mute wordt gehaald is de weerstand ook weg.

Graag stuur maar door, e-mail staat in mijn profiel.

@blackdog,
Heb je voorbeeldje zitten doorrekenen maar ik kom op een andere Ube als jouw, tenminste als ik het goed doe.

De spanningsval over de 220 weerstand
U = 0,005 * 220 = 1,1V

De spanning welke dus op de basis wordt gezet zou dan zijn
Ub = 5 - 1.3 - 1.1 = 2.6V

De spanning over de emitor weerstand
Ure = 5 * 0.165 = 0.825V

Dit zou dus betekenen dat er voor Ube een spanning zou moeten staan van
Ube = 2.6 - 0.825 = 1,775V <-- al twijfel ik hier of ik het wel goed doe

Edit:
Volgens mij moet ik niet met de spanning van de emitor weerstand rekenen maar het verlies van de transistor overgang? 0,7V?

Stroombegrenzing instellen:
Gewoon kortsluiten en stroombegrenzingspotentiometer op de goede waarde zetten.

Is natuurlijk de makkelijke optie.

Maar met 10 a of meer niet handig meer

Waarom niet?
Je moet natuurlijk wel de bijpassende draadjes en connectormateriaal gebruiken. Hirschmannklemmen gaat het natuurlijk niet worden.
Op die manier kan je ook de koelblokjes van je nieuwe voeding testen.
Stroombegrenzing gewoon op maximum zetten en je voeding een half uurtje laten pruttelen.

[Bericht gewijzigd door ohm pi op 22 januari 2016 18:49:54 (36%)

Idd, dat zijn geen banaanbussen of testsnoertjes...
En m6 of m8 sluit niet makkelijk kort...

[Bericht gewijzigd door High met Henk op 22 januari 2016 19:13:34 (29%)

De zwarte Hirschmann mag max. 16A hebben en heeft een dwarsgat, lekker makkelijk als er een draad/component wordt verbonden.

[Bericht gewijzigd door RAAF12 op 22 januari 2016 19:57:30 (10%)

Hi MdBruin,

De Transitor is een TIP142 en dit is een Darlington, deminimale Vbe is ongeveer 1,2V maar bij de voorstelling in mijn schema heb ik 1,3V aangehouden i.v.m. de stroom en dat het eigenlijk 2,5-Ampere per transistor is.

De datasheet geeft bij 25C en IB van 10mA en Ic van 5-Ampere rond de 1,1V Vce aan, ik heb het iets ruimer gehouden.
Een datasheet (Motorola) zeg b.v. Ic = 10-Ampere, Ib = 4mA en je komt rond de 1,5V Vce uit, waar je uit kan opmaken dat de hFE dan 2500x is
Het "te veel"aan spanning komt ten goede aan de stroombron, want daar is hij voor.

Het komt er bij de 5-Ampere uitvoering met de 2x 0,33 Ohm weerstanden uit op ~2V van de uitgang t.o.v de basis aansluiting.
Dan krijg je de U-Delta over de basis weerstand welke afhankelijk is van de hFE van de powertransitor.
De rest van de spanning is voor de stroombron.

Ik hoop dat ik het zo beter heb uitgelegt...

Voor de meters
Met een beetje inteligentie kan je met een dubbelpolige schakelaar of relais de preset uitlezen.
Je schekeld dan om tussen de spanning de van de emittor weertstanden afkomt naar de spanning die afkomt van de i potmeter.
Het zelfde geld voor de uitgansspanning als je b.b. een mute schakelaar zou willen hebben, snappie?

Gegroet,
Blackdog

Jep, dat schakelen van meters gaat ook prima met een 4066 of een wat luxere DGxxx, of gewoon schakelen met een schakelaar met genoeg contacten.

Als je het echt luxe wilt maken laat je in de 'mute' stand de Set spanning en stroom zien, ook dat kan met die zelfde truuk.

Voor de 5A uitvoering hebben we 0,12R emitter weerstanden gespecificeerd omdat je anders wel erg veel vermogen en spanning kwijt bent in die dingen.

[Bericht gewijzigd door Sine op 22 januari 2016 21:23:29 (29%)

@HMH & RAAF
Ik heb hier degelijke aansuitklemmen liggen voor 380V 60A. Is dat genoeg?

Past aan de voorzijde een gewone 4mm stekerpen in maar de klem is M8 forser.

Helemaal vergeten, ja een darlington transistor heeft een hogere Ub nodig.

Nu snap ik waarom ik dus spanning overhield. Deze wordt dus verbruikt door de stroombron.
Waar je waarschijnlijk meer op doelde is dat je bij 2 transistoren in jouw voorbeeld al 5mA van de stroombron kwijt bent en je 3mA overhoud om de regel opamps hun werk te kunnen laten doen.
Bij een extra transistor houd je dus effectief een 0,5mA over om de regel opamps hun werkt te kunnen doen wat mijn inziens wel heel krap word. Een vierde is al niet meer mogelijk.

Wat betreft het opvoeren heb je gelijk. Een LM324 kan maar een bepaald aantal mA's sinken (heb het toch even opgezocht bij 2V out min 10mA, gemiddeld exemplaar 20mA). Er overheen gaan is om problemen vragen.

Heeft het trouwens zin om de stroombron eventueel nog te vervangen voor een LM334 of heeft dit niet veel zin? Zag al een mooi meetresultaat van een hele kleine rimpel.

Ga het even in m'n gedachten houden Sine, een 4066 ziet er interessant uit. Zit nog te twijfelen hoe ik ga uitlezen. Ga ik er een µC voor gebruiken of houd ik het gewoon lekker analoog (wel een LCD uitlezing maar zonder extra digitale intelligentie)

Edit:

Voor het afschakelen van de uitgang met een mute regeling. Moeten dan de contacten van een relais worden beschermt (bij een max uitgangsstroom van 2A) of moet je het relais gewoon wat ruimer nemen waardoor het niet zo'n probleem is.

Hi,

Wat betreft het rekenen hield ik een beetje "worst Case" aan, wat goed is als je niet steeds op je gezicht wilt gaan bij het ontwerpen.
Op zijn Engls noemen ze dat "Error Budget"
Een verdere verbetering van de stroombron zie ik geen voordeel in, zoals je als aangeeft heb ik erg mooie waarden gemeten wat brom en ruis betreft.
De ruis/prut kan zo'n 20% beter bij het gebruik van een LT1014, het voordeel is dan ook iets betere DC stabiliteit.
Maar ik denk dat weinig mensen dit nodig hebben en aangezien de meeste hier Nederlanders zijn, ligt hun hart bij de goedkopere LM324

Sine geeft al aan dat bij de 5-Ampere versie de emittor weerstanden 0,12 Ohm zijn,
dan valt er bij 5-Ampere totale stroom maar 0,3V over de weerstand (2x 2,5A).
Dat heeft als voordeel natuurlijk minder verlies, maar het verschil in stroomverdeling tussen de twee power transistoren worden hierdoor ook groter.

Het heeft ook weer een ander voordeel, dat is buiten de loop om de Ri van de voeding lager is,
en de opamp wat minder hard hoeft te werken om de uitgangsspanning stabiel te houden.

Weer een nadeel is dat de emittor een groter deel van de uitgangs capaciteit ziet
en dat de basis weerstand dan zeker nodig is ( maar die zat er al )

Blah, die Blah die Blah, variaties, variaties, variaties.
Ook het veranderen van de emittor weerstanden, zorgt weer voor aanpassing van de opamp compensatie,
net als de waarde van de uitgangs condensator.
Ik denk voor de 5A versie dat dit iets van 330 tot 470uF zal moeten worden.

Als ik nog wat tijd heb zal ik wat metingen doen aan de 5A versie om
te kijken welke uitgangs elco en de compensatie er nodig is voor dit stroombereik.
Ik heb nog even tijd voor het printje er is...

Gegroet,
Blackdog

Hi,

Voor het "muten" sluit je niet de uitgang kort maar dat doe je op een andere plek.
Dan zorg je er voor dat de opamp niet meer de spanning ziet, die van de "U" potmeter komt.

Gegroet,
Bram

De C van de stroombron korstluiten is ook een aardige mute, of de uitgang van de stroombron met een weerstand aan -5V leggen.

Mogelijkheden genoeg ... uit zal die

Zit er nu in een keer aan te denken dat je dit ook al vermeld had in jouw eigen topic.
Kortsluiten was niet mijn idee, maar meer van een schakelaar welke de voeding onderbreekt naar de aansluitingen toe.
Als ik het schema goed gevolgd heb zou ik dus de VCC van de Upot kunnen halen om de mute actief te maken.

Voor het stukje gelijk waar je het over had om de potmeter met symetrische microfoon kabel aan te sluiten. Heb ik liggen (tenminste ik heb het gekocht van iemand bij het mediapark waar ze het gebruiken in de NOS wagen als lijn kabels). 2 aders met een massa scherm (mijne heeft zelfs folie nog extra) Hoe sluit je deze dan aan? Aangezien je normaal het massa scherm aan de massa wilt leggen. Bij de potmeter is er alleen bij de Upot een massa, bij de Ipot ligt deze aan de uitgang.

@Sine,
Kan ook om de stroombron uit te schakelen, misschien ook wel makkelijker aangezien je dan de instel mogelijkheden gewoon behoud.
Als ik deze naar de -5V wil laten lopen, aan wat voor een weerstand moet ik dan denken?
Zover ik de datasheet goed heb begrepen van de 4066 zou ik dit met dit IC moeten kunnen doen mits de schakel spanning niet over de 15V heen gaat.

hirschmann heeft 63A poolklemmen in het assorti zitten https://www.conrad.nl/nl/sks-hirschmann-pkni-10-b-poolklem-zwart-63-a-…

Met een 4066 kan, maar gewoon een torretje van de collector van Q4 naar massa werkt ook.

Als je meters wilt schakelen met een 4066 dan kun je die voeden met de + en -5V de te meten signalen hangen toch rond de 0V ... behalve de werkelijke uitgangsspanning! Die is namelijk negatief tov de 0V van de hulpvoeding.