digitale voeding

aangezien men huidige voedin gal vrij houd is en aan vernieuwing toe is was ik aan het denken of een digitale voeding geen idee is.

conceptis eigenlijk een referentie genereren met een microcontroller welke dan door een opamp wordt vergeleken en zo de uitgang op de juiste spanning brengt.
de vraag is nu hoe ver kan dit gaan

is het mogelijk om de "analoge" afwijkingen weg te werken door de pic ook de uitgangsspanning te laten meten en de referentie aan te passen.
de eigenlijke regelkring blijft analoog maar het programma in de pic zal ook trachten "het ideale" te benaderen.
hoe precies dit zal zijn is uiteraard afhankelijk van de adc en dac.
de schakeling zal snel reageren door de analoge regelkring.

dit is nog maar een wild idee maar wil andere meningen hierover wel eens horen.

eventueel zou er dan een seriele/usb/ethernet aansluiting kunnen bijkomen voor via de pc wat altijd handig is.

My Tube is bigger then yours

Hoe je het ook uitvoert, het blijft altijd een regelkring waarbij je een ingestelde waarde (gewenste waarde) gaat vergelijken met een huidige waarde (gemeten waarde).
Door het verschil tussen de twee weg te regelen volgt de uitgang de gewenste waarde.

Op 13 augustus 2008 22:53:52 schreef beertje_01:
de schakeling zal snel reageren door de analoge regelkring.

Dat hangt er gewoon vanaf hoe breedbandig je het analoge deel ontwerpt, gewoonlijk kan het digitale deel zonder moeite grotere sprongen maken, dan dat het analoge deel kan volgen.
Wat mogelijkheden:
fijnafstelling van spanning en stroommode mogelijk
je kan je voeding gaan toepassen in geautomatiseerde meetopstellingen
Je kan eender welk patroon van spanning/stroom gaan opwekken, bvb. DC met daarop een aantal sinusbulten of spikes gesuperponeerd, als testsignaal vaan de schakeling die erdoor gevoedt wordt
je an ze zo bouwen dat je niet alleen kan sourcen maar ook sinken
etc etc

- - big bang - -

Niets is zo eerlijk verdeeld als verstand: iedereen denkt er genoeg van te bezitten

is het mogelijk om de "analoge" afwijkingen weg te werken door de pic ook de uitgangsspanning te laten meten en de referentie aan te passen.
de eigenlijke regelkring blijft analoog maar het programma in de pic zal ook trachten "het ideale" te benaderen.

Die gedachtengang zou ik laten varen. Immers, als je er niet in slaagt de DAC een stabiele uitgangsspanning te laten leveren, hoe wil je dan een betrouwbare ADC-meting uitvoeren?

Prosper, yop la boum, c'est le roi du macadam (aldus Maurice Chevalier)

ja miss wel geen slecht idee.

dus eerder iets met een opamp en traditionele voedings recept. verschil is dat de referentie vervangen wordt door een DAC.
bedoeling is wel om de rimpel en ruis enorm laag te krijgen. zoel sourcen als sinken zou ook leuk zijn.
komt dan het punt hoe zou ik best de stroombegrenzing uitvoeren?
vooral hoe dit te meten?

My Tube is bigger then yours

Dit werkt (bijna) prima:
http://prosje.be/CO/Schemas/Analoog.png
De "bijna" slaat op een beetje rimpel (±30mV) op de uitgang, als de stroombegrenzing ingrijpt.

Het is wel opletten geblazen, omdat de GND van het digitale deel verbonden is met de plus van de uitgangsspanning! Als je dan een RS232-verbinding maakt met het digitale deel, en je verbindt de massa-aansluiting van je (geaarde) scoop met de min van de uitgang, maak je een mooie kortsluiting.
Ik heb dat probleem opgelost met een galvanisch-gescheiden RS232-interface.

Beide DAC's zijn in mijn geval 16-bits R2R-ladders. Daar had ik al een goede ervaring mee bij een vorige versie, waarbij de stroombegrenzing nog met een analoge potmeter moest ingesteld worden.

Prosper, yop la boum, c'est le roi du macadam (aldus Maurice Chevalier)

Wat je voorstelt om met me microprocessor te doen is eigelijk precies wat een geschakelde voeding doet. Via een terugkoppeling kijken wat de spanning is en bijregelen.

Doet een lineaire voeding in princiepe ook, alleen op een iets andere manier.

Manier van uitgangsspanning kun je natuurlijk wel digitaal instelbaar maken. Misschien dat je dat bedoelt?

Ik vind die schema's van Pros toch echt wat hebben, de bottleneckweerstandjes, kleurtjes en vooral heel overzichtelijk!

- - big bang - -

Niets is zo eerlijk verdeeld als verstand: iedereen denkt er genoeg van te bezitten

op het eerste zicht wel een goed schema. ik ben nog wat aan het spitten en overlopen maar zoiets lijkt me wel goed te doen.

kan alleen zijn dat ik de torren verander in iets anders.

16 bits da lijkt me dan ook ineens weer precies genoeg :)
65536 posities

hmmm stel dat maximum 35v is dan zit je al onder een mv per stap.
een en ander hangt veel af van layout dan weer.
lijkt me wel iets

heb je zelf al enige eerste ervaringen met die voeding?

My Tube is bigger then yours

De voeding is grotendeels opgebouwd, en werkt. De frontplaat is nog in het beginstadium, ben momenteel met de fansturing bezig.

Wat de resolutie betreft: het 16e bit gebruik ik niet (is altijd 0). Dat levert 32768 stapjes (0V ... 32.767V). Wil je maximaal 35V op de uitgang, dan komt het natuurlijk niet zo mooi meer uit...

Voor de stroombegrenzing gebruik ik evenmin alle 16 bits. Met het toetsenbord kan ik stapjes van 10mA, 100mA of 1A nemen. Moest het echt nodig zijn, kan ik via de RS232-interface alsnog stappen van 1mA nemen. Of dat ooit nodig zal zijn, is een andere vraag.

De uitgangsspanning is heel stabiel - het verschil op de scoop tussen kortgesloten probe en probe op de uitgang is miniem. Enkel als de stroombegrenzing ingrijpt, komt er wat rimpel (50Hz) op de uitgang staan. Ik weet niet waar die vandaan komt, en nog minder hoe ik hem moet wegwerken. Nou ja, misschien gaat het wel vanzelf weg... :-)

Prosper, yop la boum, c'est le roi du macadam (aldus Maurice Chevalier)
free_electron

Silicon Member

Op 14 augustus 2008 13:03:32 schreef big bang:
Ik vind die schema's van Pros toch echt wat hebben, de bottleneckweerstandjes, kleurtjes en vooral heel overzichtelijk!

- - big bang - -

bottleneckweerstandjes.. hahaaaa. ik gebruik alleen SMD , mijn symbooltjes zijn dus gewoon een eenvoudig rechthoekje.

@pros : speel eens met C3 /R5 zet ook eens een kleine cap over je current sense weerstanden.

[Bericht gewijzigd door free_electron op 14 augustus 2008 17:42:33 (12%)]

Professioneel ElectronenTemmer - siliconvalleygarage.com - De voltooid verleden tijd van 'halfgeleider' is 'zand' ... US 8,032,693 / US 7,714,746 / US 7,355,303 / US 7,098,557 / US 6,762,632 / EP 1804159 - Real programmers write Hex into ROM

Bottle neck weerstandjes, LOL, jaja, zolang het kindje maar een naam heeft hé Free.

Ik snap alleen 1 ding niet goed in Pros zijn schema: de uitgangsspanning komt van de uitgangsdrivers 5X TIP142.
Die darlingtons staan als emittervolger, en krijgen geen hogere spanning dan +15V op hun basis, hoe kan de uitgang dan naar 32V geregeld worden?

- - big bang - -

Niets is zo eerlijk verdeeld als verstand: iedereen denkt er genoeg van te bezitten

Op 14 augustus 2008 17:37:37 schreef free_electron:
@pros : speel eens met C3 /R5 zet ook eens een kleine cap over je current sense weerstanden.

Dat heb ik al gedaan. C3 was origineel 56p en verhogen naar 100n bracht enige verbetering. Ik kan nog andere soortgelijke maatregelen nemen om de stroombegrenzing rustiger te laten werken, maar dat heeft tot gevolg dat ze ook trager ingrijpt. Dat is ook niet ideaal.

@big bang: de uitgangstorren staan in een geaarde emitterschakeling, als we even de stroom-shunt wegdenken. De basisstroom vloeit immers niet door de "emitterweerstand" (de belasting die gevoed moet worden), maar rechtstreeks van de emitter terug naar de sturing.
Bij een emittervolger vloeit de basisstroom ook door de emitterweerstand. De stroom door de emitterweerstand wordt dan beperkt door het feit dat de spanning erover niet groter kan worden dan (basisspanning - 0.6V), want anders kan er geen basisspanning meer vloeien.
Bij deze voeding vindt de basisstroom steeds de weg terug, ongeacht de spanning over de emitterweerstand.

Dit principe heb ik ooit toegepast om een voedinkje te maken dat instelbaar was van 0V tot 300V. Het stuurgedeelte werkte op 12V.

Prosper, yop la boum, c'est le roi du macadam (aldus Maurice Chevalier)

Ja, Guido is daar ook mee aan't stoeien geweest. Maar ik meen me te herinneren, dat hij de PWM-aanpak in latere versies geruild heeft voor een R2R-ladder.

Hoe dan ook, wat mij betreft komt het gebruikersgemak op de eerste plaats. 1 maal op de "+5V" toets drukken is nu eenmaal sneller en nauwkeuriger dan wat met de knop van een potmeter heen-en-weer te morrelen.

Prosper, yop la boum, c'est le roi du macadam (aldus Maurice Chevalier)

@Pros, hahaaa, nu pas zie ik het massateken staan dat verbonden is met de +pool van de uitgang, das de truuc. Ik dacht dat die +15V en die +35V t.o.v. eenzelfde gemeenschappelijke massa was.

- - big bang - -

Niets is zo eerlijk verdeeld als verstand: iedereen denkt er genoeg van te bezitten

Ja, dat is wat verwarrend. Ik heb het schema enigzins aangepast, zodat het duidelijker wordt.

Prosper, yop la boum, c'est le roi du macadam (aldus Maurice Chevalier)

Ik ben hier in het verleden ook mee bezig geweest. Even het projectje opgezocht. Het is een 20V / 2A regelbare voeding met stroombegrenzing, uitgang sourcing/sinking. De stroombegrenzer heeft een bijzonder snelle response tijd, onder 5uS.

Bij wijze van proef, is de spanningsregeling gestuurd door een sinus tussen 0 en 20v. De uitgangsbelasting is 10Ohm, wat bij max spanning 2A zou geven. Deze belasting kan gekoppeld en ontkoppeld worden met de schakelaar. De stroombegrenzing is nu insgesteld op 1A.

http://img139.imageshack.us/img139/2586/supply1qe8.th.png
Schema.

http://img84.imageshack.us/img84/4840/supply2tw6.th.png
Uitgangsspanningsverloop waarbij de belasting wordt ingeschakeld/ontkoppeld. Waar de sinus afgekapt wordt (10V/1A) is waar de begrenzer ingrijpt.

http://img139.imageshack.us/img139/4408/supply3dp5.th.png
Close-up van het koppelen van de belasting waarbij de spanning al dik over 10V is. De begrenzer schakelt in en settle'ed in 6uS; zonder ringing deel 3uS.

http://img141.imageshack.us/img141/1469/supply4mr6.th.png
En tot slot, een close-up van het ontkoppelen van de belasting waarbij de stroombegrenzer weer afschakelt. 4uS voordat de uitgangsspanning weer is gesettled en de sinus volgt.

Erg leuk schema wat me een hoop nadenken gekost heeft. Interessant detail zijn de zener diodes in de spannings/stroom opamp regellus. Die zorgt er namelijk voor dat de opamp regeling altijd een closed-loop is, in tegenstelling tot de schemas die ik hier en in andere topics voorbij heb zien komen. In die schemas zit of de spannings- of de stroom regelopamp altijd vol in verzadiging. Zo niet hier :)

@ pros

hoe slaag je erin om die schema's te maken? met welk programma?
alleszins zeer geslaagd :D

Eerst waren het atomen, dan waren het protonen, neutronen, elektronen, nog later waren het quarks en nu blijken het snaren te zijn...
Sine

Moderator

Als je er een RS232 poort op gaat zetten zou ik deze trouwens galvanisch scheiden van de rest van de voeding, anders knoop je de voeding via de pc aan aarde.

Angaben sind wie immer ohne Gewähr.

Op 16 augustus 2008 10:42:52 schreef MagicBox:
Interessant detail zijn de zener diodes in de spannings/stroom opamp regellus. Die zorgt er namelijk voor dat de opamp regeling altijd een closed-loop is, in tegenstelling tot de schemas die ik hier en in andere topics voorbij heb zien komen. In die schemas zit of de spannings- of de stroom regelopamp altijd vol in verzadiging. Zo niet hier :)

Je bedoelt dat, zolang de stroom onder de ingestelde waarde blijft, de uitgangsspanning van U2A begrensd wordt door de aanwezigheid van zenerdiode D1, waardoor UA2 sneller kan reageren als de stroom te groot wordt?

@eagle987: xfig is niet echt een schema-pakket, maar eerder een vektorieel tekenpakket. Daardoor heb je als gebruiker de mogelijkheid om te tekenen wat je maar wil.

@Sine: een galvanisch-gescheiden RS232-verbinding is idd. een absolute must. Maar gelukkig is daar weinig voor nodig. Wel een extra-trafo, natuurlijk...

Prosper, yop la boum, c'est le roi du macadam (aldus Maurice Chevalier)

Op 16 augustus 2008 12:34:16 schreef pros:
[...]
Je bedoelt dat, zolang de stroom onder de ingestelde waarde blijft, de uitgangsspanning van U2A begrensd wordt door de aanwezigheid van zenerdiode D1, waardoor UA2 sneller kan reageren als de stroom te groot wordt?

Heb je goed gezien Pros :) Zener dient zo groot te zijn als de maximale spanning tussen gate en source die nodig is om de FET de benodigde stroom door te laten (in mijn geval 2A). Liever nog ietsje meer, maar niet te groot anders gaat de opamp uitgang als nog in verzadiging.

Edit: Dit gaat niet werken in "trekker" schema's waar of de spannings opamp of de stroom opamp de basis/gate van een power tor naar de ground trekt (gescheiden door diodes in opamp uitgangslijnen)

Zoals je kunt zien is de stroom regeling zwevend compleet onafhankelijk van de spanningsregeling, het onderste deel. Hierdoor werkt dit erg goed en is elke regelkring bijzonder stabiel en responsief.

Enige is dat de voeding voor dit schema wat complexer wordt, meerdere trafo'tjes met meerdere wikkelingen.

[Bericht gewijzigd door MagicBox op 16 augustus 2008 14:32:23 (14%)]

Op 16 augustus 2008 13:53:45 schreef MagicBox:
Zoals je kunt zien is de stroom regeling zwevend compleet onafhankelijk van de spanningsregeling, het onderste deel. Hierdoor werkt dit erg goed en is elke regelkring bijzonder stabiel en responsief.

En ook moeilijker te digitaliseren. Hoewel, de DAC voor de stroombegrenzing zou je desnoods met enkele opto-couplers kunnen aansturen.

Enige is dat de voeding voor dit schema wat complexer wordt, meerdere trafo'tjes met meerdere wikkelingen.

Ach, ik heb nu ook 7 laagspanningsaftakkingen. Twee erbij zou geen bezwaar zijn... :-)

Prosper, yop la boum, c'est le roi du macadam (aldus Maurice Chevalier)

Precies. Kan allemaal mooi door een ATtiny 45 gedaan worden, 8 pinnekes.

1 Fastpwm uitgang om stroom in te stellen
1 ADC ingang om current te meten over currentsense
3 digitale pinnen voor seriele communicatie (eigen te bakken protocol). Klok pin, data heen pin en data terug pin. 3 octo's nodig naar de main controller :)