DC-DC converter eigenschappen

Voor hen die het willen weten: die 'blob' op de koperkleurige (van 'echte' rigid coax gemaakte) probe is een afsluitweerstandje van 50Ω (2x100 parallel). Die zit trouwens op alle getoonde probes...
Enige uitleg erover staat hier.

Een lusje Cul ('officiele' afko voor koperlakdraad) aan het eind van een stuk coax werkt ook wel, maar dat is óók gevoelig voor E-velden; de getoonde probes zijn dat niet of nauwelijks.
E en H velden vereisen soms een andere aanpak tijdens het oplossen van stoorproblemen...

Het boek
Elektromagnetische compatibiliteit
Analyse en onderdrukking van stoorproblemen
J.J. Goedbloed
ISBN:90-5576-156-7
Ten Hagen en Stam
is eigenlijk wel een must-read...

Deze zijn ook zelfbouw. Je kunt ze ook gebruiken om in en uit te koppelen. Zoals hier

nog een interessant boek van Berend Danker http://www.bicon.nl/emc-book.html, vol met handige tips en goedkope tools om RF metingen te doen, o.a. de piezo aanstekers om fast transients te genereren.

ik heb geen binding met Bicon, maar heb er wel het boek gehaald..

Ha fatbeard,

Die link was precies wat ik nodig had!
Uitleg over hoe de probes werken, hoe ze te maken, en het wel en wee van dat 50Ω weerstandje.

Het verschil tussen een probe "ala rbeckers" en de jouwe is dus dat je met een "kaal" lusje zowel naar magnetische als elektrische velden kijkt. En met een probe van semi rigid je het elektrische veld afschermt, zodat je alleen naar het magnetische veld kunt kijken. (en dus velden door hoge ΔU/Δt kunt onderscheiden van velden door hoge ΔI/Δt)

Gezocht naar het boek van Goedbloed, en (tweedehands) gevonden bij Bol. Is onderweg.

@ blackdog
Bij die FM meting met een antenne was de enige kabel aan de SA het netsnoer (ook geen 10MHz of netwerk). Bij de metingen aan m'n buffer + DC-DC zelfde situatie, plus kabels van USB naar DC-DC en RG58 naar buffer. Meer kabels dus, maar 30dBm minder FM ontvangst...
Verder onbelangrijk....

@ fred101
Ha Fred, ik ben benieuwd naar het idee achter die ferrietclamps die je op je probe hebt zitten.

@ Peter_dtn
Bedankt voor de tip, maar ik begin met het boek van Goedbloed.
Of ken je beide boeken, en denk je dat er in het boek van Danker wezenlijk andere dingen staan die de moeite waard zijn?

ik ken het boek van Goedbloed niet maar volgens mij werkten deze mensen indertijd allemaal op het Philips EMC lab. De technieken die ze gebruiken zullen dan ook sterk op elkaar lijken. Naast het boek van Danker hebben we ook een koffertje met allerlei probes en hulpmiddelen die in het boek beschreven staan. De probes die hier eerder voorbij kwamen zitten er ook in samen met de piezo aanstekers. Ik kan er volgende week wel een foto van maken als het je interessant lijkt.

Ik kan ook het boek van Danker aanbevelen. Hij heeft -tig jaar in het EMC lab bij Philips gewerkt. En nog steeds gaat hij met zijn SA op reis om seminars of cursussen te geven, terwijl hij over de 90 is volgens mij. Ontzettend kundige man.

Groeten,
Giovanni

Ha Peter_dtn,

Ik geloof dat we inmiddels zoveel info hebben dat we daar voorlopig wel mee uit de voeten kunnen. (ik althans...)
Tenzij jouw probes weer anders zijn dan tot nu toe hier geshowd natuurlijk....
Piezo aanstekers in combinatie met EMC is mij geheel onbekend, ben ik wel nieuwsgierig naar....

..... en dan net als ik klaar ben met typen komt de post van Giovannii...
Toch maar kijken naar het boek van Danker...

groet, Gertjan.

Piezo aanstekers maken korte, steile vonken.
Ongeveer zoals een TL die uitschakelt maar dan "beter" .

Hi,

Gertjan, je 230V kabel is ook een antenne!
Je stoorsignalen bevatten geen intelligentie over op eelke draden ze wel of niet mogen instralen ?
En antenne werkt bijna altijd t.o.v. een ander vlak en geld vooral bij draden.

Gegroet,
Blackdog

Hi Miedema,

zoals beloofd hierbij de plaatjes van de koffers die we hebben voor EMC metingen,

de Chase probes werken van 9kHz ... 1GHz met 2 probes, ze worden aangesloten op analyzer of meetontvanger, de twee units onderin zijn een voorversterker en een clamping circuit, om de ingang van de meetontvanger te beschermen.

Een overzicht van de koffer van Danker, ik weet niet of hij ze nu nog steeds levert, het boekje beschrijft hoe deze tools te gebruiken.
Piezeoaanstekers worden gebruikt met de ronde witte probes en leveren dan electromagnetische pulsen, een electrisch veld kan worden gemaakt met het FR4 pcb erboven, de aanstekers zijn voorzien van BNC aansluitingen. Verder in de koffer allerlei sniffer probes en units die je in serie kan zetten met een coax kabel om zo stoornivo's te meten of te injecteren

Derde foto is van de manual die bij de koffer zit, het eerder genoemde boek is op deze manier samengesteld, heel praktische tips om voorbereidende EMC metingen te doen, daarna kan je naar een EMC lab.

Volgens mij heb ik deze paginas ook als pdf, maar weet niet of ik die mag verdelen.

Anyway een erg kundig man die het ook nog eens op een begrijpelijke manier uit kan leggen en volgens mij de "uitvinder" van dit soort eenvoudige emc hulpmiddelen..

[attachment=2]

Ha Peter_dtn,

Dank je voor je foto's!
Leuk om te zien, vooral de spullen van Danker zijn inspiratie voor zelfbouw.

Je derde foto heb je er kennelijk toch maar weer afgehaald....
Vanmiddag tijdens een korte werkpauze keek ik even vluchtig, en zag ik hem wel. Zo in de gauwigheid een uitleg van een sniffer volgens Danker.

Inmiddels is het boek van Goedbloed binnen. Nog geen tijd gehad om echt te lezen, maar eerste indruk: Veel theorie, en hoe EMC problemen te voorkomen. Maar anderhalve pagina over zelf te bouwen sniffers.
Wat dat betreft geeft de prima link van fatbeard hier http://www.circuitsonline.net/forum/view/message/1784124#1784124 aanmerkelijk meer info en inzicht.
(ook bij Goedbloed zit er een 50Ω weerstandje aan het eind van de snifferlus).
In elk geval een goed boek over het hoe en waarom van EMC.

Verder gebeurt hier niet veel... Op het moment werk ik zo ongeveer elke dag, en dan is er weinig energie meer over

groet, Gertjan.

De 1kHz sinus DC-DC converter is niet dood, hij leeft! (een beetje)

Ik gebruik voor de versterker een brugschakeling, zo kom ik op 8Vtt uit 5V voeding. Dan heb ik aan een 1:2+2 trafo net genoeg....
(In deze test setup kan ik tot 2x 50mA trekken, met nét genoeg reserve voor de LDO's)

Het evoluationboard versterkertje op de foto had ik nog liggen, maar dit wordt eigenlijk te heet. Probleem is dat er nu veel brug versterkertjes zijn, zelfs geoptimaliseerd voor lage Ub, maar ze zijn allen SMD. Dus thermisch lastig, vooral als je continue vol uitstuurt. Wel zijn de meesten elegant geschakeld: geen grote uitgangselco's ondanks enkele voeding, en weinig externe componenten nodig. Waarschijnlijk ga ik 2 SMD eindtrapjes gebruiken om de warmte te spreiden (de trafo heeft 2 primaire windingen die nu parallel staan)

Door bij de secundaire gelijkrichting voor de plus en min kant tezamen 1 brugcel te gebruiken (midden aftakking trafo aan massa) heb ik maar 1 diodedrop verlies.

Het rendement valt me mee: bij 2x 34mA uit trek ik 240mA uit de 5V. Goed te doen uit de SA USB aansluiting. Het rendement zit dan op 32%.

Dè grote denkfout in dit ontwerp is dat een sinus DC-DC geen vervuiling zal geven. Helaas, zodra je gelijk gaat richten creëer je weer een heel spectrum troep, in dit geval tot over de 100kHz...

Hier het spectrum van de rimpel over de buffer elco's:

De vertikale as is in dBV. Voor de niet-ingewijden in de dBV, dat zijn spannings dB's waarbij 0dBV 1Vrms is.
-40dBV is dus 10mVrms. Op de scoop meet ik de rimpel als 60mVtt.

Als ik de stuur versterker laat clippen dan veranderd dit spectrum nauwelijks! Iets meer hogere harmonischen, maar algemene structuur en hoogte van het spectrum blijven vrijwel identiek. (Op de scoop blijft de rimpel gelijk, alleen de puntjes van de zaagtand worden wat scherper)
Wel gaat het rendement omhoog.

Ongeveer hetzelfde spectrum wordt ook door de trafo uitgestraald:

Nu maar eens nadenken over de volgende stappen :
- Definitieve oscillator + versterker(s) bedenken.
- Frequentie nog maar wat naar beneden? (->250Hz)
- Passief nog wat doen aan die harmonischen?
(helaas heb ik secundair maar net genoeg spanning, dus is er weinig/geen ruimte voor mijn "gebruikelijke" voedings verbetering....

groet, Gertjan.

Gertjan
Zodra je een klassieke gelijkrichter en afvlakcondensator gebruikt heb je piekstromen.
Zet eens een spoel erbij.

Leuk dat je dit probeert.

Ha René,

Dat wist ik natuurlijk ook wel...... Maar hier er toch even te makkelijk over gedacht

Mooist is natuurlijk smoorspoel in te gaan: probleem 100% opgelost. Maar daar heb ik de spanning niet voor. (je krijgt dan 0,9x de AC spanning i.p.v. 1,4x)

Door dat een beetje clippen niet uitmaakt krijg ik wel wat extra spanningsruimte, dus ga ik inderdaad met wat spoeltjes en serie weerstandjes aan de gang.

Verder zijn deze frequenties naturlijk veel lager, zodat de LDO's er ook wel raad mee weten.

Edit:
Natuurlijk had ik wel harmonischen door gelijkrichten verwacht. Maar ik dacht: zelfs als er 10 harmonischen zijn, dan zit je nog maar op 10kHz. De verrassing zit er dus vooral in dat het spectrum zo ver door loopt.

groet, Gertjan.

[Bericht gewijzigd door miedema op vrijdag 29 januari 2016 21:03:28 (20%)]

Je trekt nu 240mA en je hebt nog 260mA over...
Ook een condensator over de diode zetten.

Dit lijkt eenvoudig maar dat is het niet.

Edit:
langzamere diode (10A) gebruiken?
primair en secundair in serie?

Ha rbeckers,

Dit eerste opzetje was eigenlijk vooral bedoelt om te zien of het concept überhaupt levensvatbaar was...
Nu dat zo blijkt te zijn komt de volgende fase van uitwerken, en kijken waar problemen zijn & oplossen

Het vinden van een trafo bleek lastig. Signaaltrafo's (audio, modem etc) zijn niet gemaakt voor vermogen, te dun wikkeldraad, en dus te veel koperverliezen. Nettrafo's met de gewenste overzetverhouding werken ook niet. Gemaakt voor veel hogere spanningen en dus kleinere stromen. Bij kleine trafo's dus weer te veel koperverliezen, bij grotere trafo's kost het te veel energie om de kern te magnetiseren.

Uiteindelijk vond ik een paar geschikte trafo's, maar met een te lage overzetverhouding. Dat is dus opgelost met aansturing door een brug versterkertje. (en eigenlijk beter zo)

Aanvankelijk was ik ook bang voor het rendement, maar dat lijkt met deze aanpak binnen de perken te blijven.

Je trekt nu 240mA en je hebt nog 260mA over...

Niet helemaal... Die USB poort zit op een SA, niet op een PC.
Hoewel de norm 500mA is, is die poort op de SA alleen bedacht om een USB stick in te stoppen. Het zou dus kunnen dat Rigol daar geen 0,5A voor bedacht heeft, en blijf ik liever aan de lage kant.
Verder trekt m'n buffer veel stroom als hij clipt, zeker bij hoge frequenties. Daar komt hij dan prima uit, als de voeding die stroom gewoon levert...

Inderdaad moet ik naar de diodes kijken (en andere mogelijke stoorbronnen). Nu zitten er Schottkys, voor de lage spanningsval, maar ze zijn ook behoorlijk schoon.
Maar eens nadenken hoe ik daar de boel kan vertragen met minimaal spanningsverlies etc. Ook zo eens proberen met de LDO's erachter om te zien waar we staan.

Fijn dat je constructief meedenkt!

Je laatste toevoeging begrijp ik niet:

primair en secundair in serie?

Bedoel je er een auto-trafo maken??

Het jeukt om allerlei ideeën te gaan proberen & er is een hoop te doen, maar ik ben eigenlijk met andere dingen bezig.....

groet! Gertjan

Ha Gertjan,
Als alles lijkt te falen kun je 'natuurlijk' ook nog je eigen transformatortje (over)wikkelen...
Heb ik vroeger wel gedaan (omdat een trafo een duur onderdeel was en mijn zakgeld niet zo bijster veel toeliet) in vermogens van een 0.5 tot 600Watt. Toegegeven, dat waren 50Hz (nix mis mee) netvoedingstrafo's, maar toch...
Wel een uitdaging: 11000 windingen 0.06mm wikkeldraad op een spoelvormpje van nog geen 25mm... daar moest ik van meccano wel een wikkelmachientje voor bouwen.
Of 18 windingen 2x3mm wikkelstaaf, strak geklopt met een kunststof hamer. Krijg je spierballen van (en zere handen)
^{Al die getallen komen uit mijn niet-meer-zo-heel-goede geheugen van een dikke 40 jaar geleden, dus ik kan er iets naast zitten.}

De berekeningen werden gedaan volgens het electronica jaarboekje 1970 (maar die formules stonden er zowat elk jaar in) en sommige van die trafo's leven vandaag nog steeds...
Het grootste probleem was het vinden van geschikt en voldoende donor-materiaal, maar toen was het waterlooplein het Waterlooplein nog... Dat schijnt vooruitgang te heten.

[edit]
Je kunt het 'natuurlijk' ook met deze trafo proberen...
[/edit]

Ha fatbeard,

Een trafo wikkelen heb ik vroeger ook gedaan. Vandaar mijn motivatie om er eerst moeite in te steken om een bestaande trafo te vinden

Inderdaad vond ik dat de meest geschikte trafo's transistor (balans) uitgangstrafo's zijn: kloppen ongeveer qua wikkelverhouding en qua vermogen.

Goed gevonden, die Mouser trafo's! En beschikbaar in een hele serie wikkel verhoudingen! Helaas is het vermogen (Pmax=460mW) wat krap voor mijn toepassing.... (hoewel het formaat gelijk is aan mijn nu gebruikte trafootjes)

Gelukkig heb ik mijn trafo's inmiddels gevonden. (2x, op een sloopprint van een vriend)

Een paar van die Muiderkring jaarboekjes staan hier ook nog op de plank. De oudste is van 1973. (maar die zal ik wel later op een rommelmarkt o.i.d. opgeduikeld hebben)

groet, Gertjan.

Hi,

Even kijken of ik ook nog wat zinnigs kan toevoegen, mijn hoofd is erg weerbarstig op het moment (lichte migraine)

Het vermogen van de trafo's die Gerjna laat zien is ook van de frequentie afhankelijk (verzadiging),
dit samen met de DC weerstanden van de wikelingen.
Misschien is 2 a 3Khz wel het optimale punt voor deze trafo's'.
Te hoog in frequentie en je loopt weer tegen de spreidings zelfinductie van de trafo aan...
Deze trafotjes zijn wel redelijk ingepakt en zullen een stuk minder stralen dan de switchers.
Gertjan dit gaat je weer veel tijd kosten...

Zoals ik al meer schreef heb, ik altijd veel plezier en spierpijn gehad van het wikkelen.
Of dit nu spoelen waren voor mijn middengolf zenders of transformatoren zoals hieronder afgebeeld.
De onderstaande trafo diende voor de stuurtrappen van een toender tijd erg luxe voeding.
DA converter gestuurd (twee DA's rond de 400 Florijen), met een aantal geheugen plaatsen zodat je snel naar een aantal uitgansspaningen kon overschakelen.
Een potmeter of rotary encoder gestuurde up/down counter, die de parallel aangstuurde DA van de goede signalen voorzag.
Statisch geheugen met back-up batterij enz. jammer genoeg nooit afgekomen door diverse oorzaken.
Dit is een trafo voor het stuurdeel, met een dikke wikkeling voor de vaste 5V voeding op het front.
Hij is gemaakt van een bouwpakket van AMRO.

En dit is een onderdeel van de voeding, lekker stoffig uit de opslag gehaald, 14x LM395 om een 10-Ampere voeding te maken.

Jammer genoeg nog steeds geen tijd om je te assisteren met metingen aan dit soort DC/DC voedingen Gertjan

Gegroet,
Blackdog

Ha blackdog!

Leuk om te zien. Het betere wikkel werk!
Maar ik twijfel of het hier of in je voeding topic thuishoort...

Ik heb wel wat geëxperimenteerd met de optimale frequentie voor mijn trafootje.
Onder 1kHz wordt het héél licht minder, en vanaf 150Hz gaat het hard bergafwaarts (=onbruikbaar). Boven 1kHz werd het héél langzaam beter, tot 10kHz. Maar die kant wou ik niet op

Vandaag nog niks aan gedaan, want bezig met je meters & BenchVue over het netwerk.....

groet, Gertjan.

Ha Heren,

Ik heb weer wat tijd om wat aan m'n 1kHz DC-DC convertertje te doen.

Uit mijn eerste testjes bleek dat er over de buffer elco nog een flink stoorspectrum staat.
Ik heb geprobeerd dit stoorspectrum aan de bron te minimaliseren. Dit omdat dan ook het door de trafo uitgestraalde spectrum minder wordt.

Hierbij had ik echter maar beperkt succes....
Een zobal netwerkje over de trafo helpt. M'n standaard oplossing van weerstandjes tussen secundaire en diodes natuurlijk ook, echter omdat ik ze klein moet houden i.v.m. spanningsval, maar beperkt.

Vanuit mijn ervaringen met het aansturen van audio trafo's met opamps denk ik dat een serieweerstand tussen versterker uitgang en trafo veel zou helpen. (de zelfinductie van de trafo stuurt de tegenkoppeling in de war, en veroorzaakt ringing) Helaas kan ik me die spanningsval daar niet veroorloven...
Misschien nog met een ferrietbead proberen.....
Verder finetunen heeft pas zin als het prototype van de definitieve versterker er is.

C's over de dioden maakt niet uit. Het schakelen van de dioden is hier het probleem niet.
Gekeken of variëren van de frequentie helpt, maar dat maakte niet veel uit.

Volgende stap is kijken wat er van dat stoorspectrum overblijft als ik een paar LDO's achter de bufferelco's hang.

Hiervoor heb ik de LDO's van mijn vorige prototype losgekoppeld, en ze aan de 1kHz DC-DC gehangen:

Je ziet op de foto ook een extra blauwe common mode choke, die heb ik gebruikt heb ik een volgende meting.
Hij zit hier aan langere draadjes, zodat ik hem kan draaien & kantelen om te zien of hij stoorveld oppikt.

Dat spectrum na de LDO's valt heel erg mee:

De groene trace is de ruisvloer van de +5V, de rode van de -5V.
De hoogste piek, 2kHz zit op -95dBV, met aflopende harmonischen.
Je zie dat ik ook een beetje brom heb opgepikt, ondanks een symmetrische meting. Dat brompiekje is -100dBV = 10µVrms, dus eigenlijk niet zo gek...
In de ruisvloer van de positieve regelaar zit een piekje rond 25kHz. waarschijnlijk een beetje resonantie met de uitgangscondensator. (hier bijna zeker veroorzaakt door de extra ceramische C'tjes die ik in de 170kHz geschakelde versie nodig had)

Vervolgens heb ik tussen buffer elco's en LDO's een common mode choke gehangen. 39mH was de hoogste waarde die ik had liggen.

Dat levert dit spectrum op:

Met name de hogere harmonischen zijn verdwenen. Toch al wel behoorlijk schoon!
Om het in perspectief te zetten: die 2kHz piek zit op -95dBV, dat is 18µVrms.
Bij m'n vorige (170kHz) versie zaten de pieken op zo'n -75dBm (50R systeem), ongeveer 40µVrms. En die zaten midden in de bandbreedte van de SA
De ruisvloer van m'n HiZ buffer plus de SA met +20dB Pre amplifier aan zit op zo'n -115...-120dBm, oftewel 0,4...0,2µVrms
Gezien het feit dat de buffer opamp een voedingsonderdrukking van zo'n 40dB heeft, kan ik in dat licht wel blij zijn met dit resultaat

Volgende stap is nadenken over de definitieve 1kHz oscillator en versterker.
Ik denk aan een Wienbrug oscillator met amplitude stabilisatie m.b.v. 2 antiparallel diodes.

Als versterker een stereo brug versterkertje, zodat ik beide primaire wikkelingen apart kan aansturen. Dan blijven de stromen lager, en de verliezen kleiner.

Er zijn versterkertjes met ingebouwde DC gestuurde volumeregeling. Hiermee zou vrij simpel een regellus te maken zijn om de uitgangsspanning (over de buffereclo's) constant te houden.

Maar eerst de oscillator ontwerpen, en kijken hoe (amplitude)stabiel dat wordt.

groet, Gertjan.

Mooi resultaat, die 18µV_rms. Ik heb geen idee of dat hoorbaar wordt als er bijv. een mic amp mee gevoed wordt.

Ha RAAF12,

Dat zou inderdaad hoorbaar kunnen zijn indien je dit als voeding voor een microfoon voorversterker zou gebruiken. Je kunt daar op zomaar op 60dB gain of meer zitten. En je ruisvloer ligt op -80dB of zo. Natuurlijk hoor je het niet als je een drumstel opneemt, maar wel als je een vogeltje op 10 meter afstand wilt opnemen.

Maar de achterliggende gedachte van deze 1kHz DC-DC is juist dat je een converter frequentie kiest die buiten het gebied van de toepassing ligt. Deze is bedoeld voor een pre-amp voor een Spectrum Analyzer, met een freq. bereik van 9kHz-1,5GHz. Vandaar die 1kHz converter frequentie.

Voor audio ben ik heel blij met de moderne standaard DC-DC converters. Die schakelen op 170...350kHz. Ook ver buiten de frequentieband van de toepassing dus.
Ik heb vroeger, met eerdere DC-DC's die rond 15...20kHz werkten wat afgeprutst om die onhoorbaar te houden

groet, Gertjan.

Die 18µV is inderdaad een goed resultaat.

Probeer eens:
- R2 splitsen 2x 10Ω (elke R in serie met een diode). idem R3
- een diode met in serie 3,3Ω // R2. idem R3

Zomaar een idee: kun je niet een choke-input afvlakfilter gebruiken? Dan ben je van die vervelende stroompieken af.