Proefschakeling schakelende buizenvoeding 75W

De rest......
(streaming-/computeraudio graag in de daarvoor aangewezen forumgroep)

Moderators: Barry2001, Beheerdersteam

Piet1950
Berichten: 128
Lid geworden op: wo 18 mei 2016, 15:34
Locatie: Alblasserwaard

Proefschakeling schakelende buizenvoeding 75W

Berichtdoor Piet1950 » vr 22 jul 2016, 9:47

Gelukkig is het forum weer in de lucht. Een mooie gelegenheid om mijn proefschakeling te tonen van mijn schakelende buizenvoeding. Deze voeding is bestemd voor een 2 x 10W buizenversterker.

De specificaties zijn als volgt:
Ingang 230VAC.
Uitgangen: 300V - 150mA hoogspanning; 12,6V - 3A gloeispanning; -50V negatieve roosterspanning.
De hoogspanning en de gloeispanning zijn galvanisch gescheiden. Deze beide uitgangen hebben een onafhankelijke stroombegrenzing.

Op de bijgevoegde afbeelding is het voorlopig schema van de proefschakeling weergegeven.

schema51.jpg


De ingangsschakeling heeft een gelijkrichter met softstart door middel van een mosfet.
De eigenlijke converter is een zelf-oscillerende halve brug met 2 mosfets. Deze mosfets worden aangestuurd via een stuurtrafootje. Een diac zorgt voor het opstarten van de converter. Dit soort schakelingen wordt veel toegepast in spaarlampen en halogeen trafo's.

Op de halve brug is de power-trafo aangesloten via een seriekring. Hierdoor wordt deze voeding een resonante voeding. De opgewekte storing is minimaal, terwijl de seriekring een eenvoudige stroombegrenzing mogelijk maakt, namelijk door de schakel-frequentie te variëren.

De Powertrafo heeft een primaire wikkeling en twee secundaire wikkelingen. De wikkelkoker is een zogenaamde coaxiale koker, waarbij op een eenvoudige manier een veilgheidsscheiding tussen primair en secundair aangebracht kan worden.

De hoogspanning wordt verkregen door een 150VAC uitgang met spanningsverdubbelende gelijkrichter. Dit geft 300V gelijkspanning.
De gloeispanning wordt verkregen uit een centertap wikkeling en een dubbele diode. Er is gekozen voor 12,6V, om een beter gelijkricht-rendement te verkrijgen.
De negatieve roosterspanning wordt ook verkregen uit de 150VAC.

De spanningsregeling vind plaats door de gloeispanning te regelen d.m.v. een TL431. Deze TL431 stuurt een regelbare inductie (transduktor) aan. Deze is gekoppeld aan de stuurtrafo, en maakt zo de regeling van de frequentie mogelijk.
De transductor wordt eveneens gebruikt om de stroombegrenzing van de beide uitgangen te regelen. Hierbij wordt de stroom van de 12,6V uitgang ingekoppeld vanuit een shunt en een diode. De 300V uitgang heeft een apart stroomtrafootje, dat eveneens via een diode gekoppeld is aan de transduktor.
De koppeling tussen de transduktor en de stuurtrafo wordt uiteindelijk uitgevoerd door een dubbel geisoleerde draad. Hierbij is er een veilige scheiding tussen uitgang en ingang (netspanning) mogelijk.

Het netfilter moet nog bepaald worden, maar dan moet de converter zelf eerst netjes opgebouwd zijn. En er wat metingen plaatsvinden.
De schakeling zal in een metalen doosje ingebouwd gaan worden.

Algemene opmerking: Aangezien deze schakeling direct met de netspanning verbonden wordt, is deze schakeling niet geschikt voor beginners. Netspanning, maar ook hoge secundaire spanningen blijven gevaarlijk. Wees dus gewaarschuwd.

Wordt vervolgd.

Piet
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.

b_force
Ook commercieel actief
Berichten: 12374
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27

Re: Proefschakeling schakelende buizenvoeding 75W

Berichtdoor b_force » vr 22 jul 2016, 12:23

Mooi idee Piet.

Sjonge, discrete voedingen zie je ook niet zo vaak meer op deze manier (hoop koper)
De meesten gebruiken een IC met al die functies ingebouwd (IRS2153 ed)
Wat gaat de schakelfrequentie worden van dit geheel?

Piet1950
Berichten: 128
Lid geworden op: wo 18 mei 2016, 15:34
Locatie: Alblasserwaard

Re: Proefschakeling schakelende buizenvoeding 75W

Berichtdoor Piet1950 » vr 22 jul 2016, 19:03

b_force schreef:Mooi idee Piet.

De meesten gebruiken een IC met al die functies ingebouwd (IRS2153 ed)
Wat gaat de schakelfrequentie worden van dit geheel?


In 1995 kwam International Rectifier met de IR2151. Daarmee heb ik toen een voeding ontworpen die in de prijzen viel bij Electronics World + Wireless World.
Daarna heb ik meerdere voedingen ontworpen met dit IC, en met latere opvolgers.
Maar in een buizenversterker worden ook oude onderdelen gebruikt en veel trafo's. Dus de voeding hiervoor, vind ik, mag ook wel wat koper hebben.
De schakelfrequentie ligt bij volle belasting en lage netspanning rond de 65kHz, en loopt bij lagere belasting en/of hogere netspanning op tot boven de 250kHz.

Gebruikersavatar
Ah!buis
Berichten: 13600
Lid geworden op: ma 15 nov 2010, 22:36
Locatie: Overijse

Re: Proefschakeling schakelende buizenvoeding 75W

Berichtdoor Ah!buis » vr 22 jul 2016, 20:14

Met al die spoelen/trafo's idd niet erg nabouw-vriendelijk :(
Die 15n C-tjes moeten vermoedelijk van een stevige soort zijn.
Ben zuinig opgevoed, even gekeken of er nog wat te besparen valt :o
Een zoekplaatje, waar zitten de verschillen ? :lol:
Anne

Nog wat erbij, ja extra kosten, maar onontbeerlijk :sure:
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Laatst gewijzigd door Ah!buis op vr 22 jul 2016, 22:15, 2 keer totaal gewijzigd.
Eén plaatje > 1000 woorden :-)

Gebruikersavatar
Pjotr
Berichten: 21082
Lid geworden op: do 26 aug 2004, 18:34
Locatie: bollenstreek

Re: Proefschakeling schakelende buizenvoeding 75W

Berichtdoor Pjotr » vr 22 jul 2016, 20:19

Leuk Piet! In feite is het een afgeleide van de Royer converter. Is nogal tricky met mosfets. Die doet het meestal beter met bjt's. Op zich is de frequentie er van meer afhankelijk van de gelijkgerichte ingangsspanning en maar weinig van de belasting.
Peter de Jong

Gebruikersavatar
Ah!buis
Berichten: 13600
Lid geworden op: ma 15 nov 2010, 22:36
Locatie: Overijse

Re: Proefschakeling schakelende buizenvoeding 75W

Berichtdoor Ah!buis » vr 22 jul 2016, 20:24

Pjotr schreef:Leuk Piet! In feite is het een afgeleide van de Royer converter. Is nogal tricky met mosfets. Die doet het meestal beter met bjt's. Op zich is de frequentie er van meer afhankelijk van de gelijkgerichte ingangsspanning en maar weinig van de belasting.

Zat ook al te denken, niet verder gekeken, die fet's schakelen toch vlugger in dan uit.Krijg je overlappend geleiden, ploef ! 8-[
Anne
Eén plaatje > 1000 woorden :-)

Gebruikersavatar
Pjotr
Berichten: 21082
Lid geworden op: do 26 aug 2004, 18:34
Locatie: bollenstreek

Re: Proefschakeling schakelende buizenvoeding 75W

Berichtdoor Pjotr » vr 22 jul 2016, 20:55

Is nog niet eens het punt Anne. Het is meer dat bjt's zich zelf beschermen bij overbelasting en kortsluiting. Als het goed gedimensioneerd is stort bij overbelasting de hfe in waardoor als vanzelf de stroom begrensd wordt en de oscillator "omklapt". Een goed ontworpen Royer is vrijwel onverwoestbaar.
Peter de Jong

Piet1950
Berichten: 128
Lid geworden op: wo 18 mei 2016, 15:34
Locatie: Alblasserwaard

Re: Proefschakeling schakelende buizenvoeding 75W

Berichtdoor Piet1950 » za 23 jul 2016, 10:22

De schakeling wordt inderdaad ook gebruikt met transistoren. Daar heb ik in het verleden ook een voeding mee gebouwd. Maar transistoren zijn meer geschikt voor een vaste frequentie. Door de grote storage time kunnen ze niet echt boven de 100kHz komen.

Overlappend geleiden treed overigens niet op. Doordat de stuurtrafo in verzadiging komt, valt eerst de aansturing van de mosfets weg. Pas als de geleidende mosfet uitschakelt, draait de spanning over de stuurtrafo om, komt deze uit verzadiging, en stuurt vervolgens de andere mosfet aan. Dus een heel safe systeem.

Het valt met de spoelen ook wel mee, de stuurtrafo, de transductor en de stroomtrafo zijn heel kleine ringkerntjes. Dus kleine afmetingen.

De 15nf condensatoren zijn FKP types, geschikt voor 1000VDC / 350VAC, dus wel robuust, maar door de lage waarde ook niet te groot.

En Anne, bedankt voor de besparing. Elke ruimtebesparing is meegenomen, want de inbouw wordt een uitdaging.

Hierbij nog een foto van een voeding met transistoren. Ze staan in het midden onder, een soort ingekorte TO220. Type BUL50D van texas instruments.
De voeding heeft 5 verschillende uitgangsspanningen, en is ongeveer 35W. De stuurtrafo zweeft boven de transistoren, en is niet echt groot.

Piet

BUL50D compact.jpg
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.

Gebruikersavatar
ray5150
Berichten: 22661
Lid geworden op: vr 13 apr 2007, 23:56
Locatie: s-Gravenhage

Re: Proefschakeling schakelende buizenvoeding 75W

Berichtdoor ray5150 » za 23 jul 2016, 11:52

Ik neem aan dat je de trafo ook zelf gewikkeld hebt ?
Een heel mooi stukje tekenwerk, trouwens, respect. :goeie:

b_force
Ook commercieel actief
Berichten: 12374
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27

Re: Proefschakeling schakelende buizenvoeding 75W

Berichtdoor b_force » za 23 jul 2016, 13:30

Piet1950 schreef:
b_force schreef:Mooi idee Piet.

De meesten gebruiken een IC met al die functies ingebouwd (IRS2153 ed)
Wat gaat de schakelfrequentie worden van dit geheel?


In 1995 kwam International Rectifier met de IR2151. Daarmee heb ik toen een voeding ontworpen die in de prijzen viel bij Electronics World + Wireless World.
Daarna heb ik meerdere voedingen ontworpen met dit IC, en met latere opvolgers.
Maar in een buizenversterker worden ook oude onderdelen gebruikt en veel trafo's. Dus de voeding hiervoor, vind ik, mag ook wel wat koper hebben.
De schakelfrequentie ligt bij volle belasting en lage netspanning rond de 65kHz, en loopt bij lagere belasting en/of hogere netspanning op tot boven de 250kHz.

Duidelijk verhaal. :)

Ik zou in een buizenversterker persoonlijk wat minder koper willen zien.
Ze zijn vaak al zwaar genoeg.
Als je de voeding nu 74W maakt, hoef je officieel ook geen PFC te gaan gebruiken. :)

Gebruikersavatar
Ah!buis
Berichten: 13600
Lid geworden op: ma 15 nov 2010, 22:36
Locatie: Overijse

Re: Proefschakeling schakelende buizenvoeding 75W

Berichtdoor Ah!buis » za 23 jul 2016, 13:58

Piet1950 schreef:En Anne, bedankt voor de besparing. Elke ruimtebesparing is meegenomen, want de inbouw wordt een uitdaging.

Ach een diode of weerstand meer of minder zal niet echt wat uitmaken, was meer voor de lol en om wat mee te teuten :D Alleen liever wel een zekering !
Nog wat rondgezocht of er trafokernen voor een schappelijke prijs te vinden zijn.
Kwam dit tegen, https://www.surplussales.com/Inductors/FerPotC/FerPotC-2.html
Is misschien wat.
Anne
Eén plaatje > 1000 woorden :-)

Piet1950
Berichten: 128
Lid geworden op: wo 18 mei 2016, 15:34
Locatie: Alblasserwaard

Re: Proefschakeling schakelende buizenvoeding 75W

Berichtdoor Piet1950 » za 23 jul 2016, 15:33

Alleen liever wel een zekering !


De zekering staat reeds in mijn schema, maar is in het zuinige schema van Anne ook weggevallen.

Ik heb reeds een proeftrafo, gewikkeld op een coaxiale ETD34 wikkelkoker. Komt nog uit wat oude voorraad.

Piet

ETD34 coax.jpg
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.

Gebruikersavatar
Ah!buis
Berichten: 13600
Lid geworden op: ma 15 nov 2010, 22:36
Locatie: Overijse

Re: Proefschakeling schakelende buizenvoeding 75W

Berichtdoor Ah!buis » za 23 jul 2016, 16:57

Oei ja, met m'n neus gekeken.Dat los/vast aanhangsel was me ontgaan.
En tja, wie wat bewaard heeft wat ! Maar niet iedereen heeft kernen in voorraad.
Anne
Eén plaatje > 1000 woorden :-)

Piet1950
Berichten: 128
Lid geworden op: wo 18 mei 2016, 15:34
Locatie: Alblasserwaard

Re: Proefschakeling schakelende buizenvoeding 75W

Berichtdoor Piet1950 » di 09 aug 2016, 19:21

In de afgelopen weken heb ik een deel van mijn buizenvoeding opgebouwd. En hoe dat er uit ziet, bekijk dan de foto's.
Op het printje zit de eigenlijke converter. Er komt nog een tweede, kleiner printje, met de softstart en de filters.
Op de eerste foto is de power-trafo nog niet gemonteerd. Ook de stuurtrafo's zijn nog niet gemonteerd.
Hier is verder te zien, dat er onder de powertrafo ook enkele componenten zitten, o.a. een stroomtrafootje voor de stroombegrenzing van de 300V uitgang.
Op de tweede foto is de powertrafo ook gemonteerd.
Wordt vervolgd.

Converter 1.JPG

Nog zonder powertrafo


Converter 2.JPG

Met powertrafo
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.

Gebruikersavatar
SSassen
Berichten: 8226
Lid geworden op: vr 22 apr 2005, 10:21
Locatie: Zuidoostbeemster

Re: Proefschakeling schakelende buizenvoeding 75W

Berichtdoor SSassen » do 08 dec 2016, 19:08

Dit vind ik dus prachtig, gewoon heerlijk met verstand van zaken een schema op een A4-tje tekenen en vervolgens de boel op gaatjesprint opbouwen, gewoon omdat 't kan, m'n complimenten!
Mediocre is not my middle name.

b_force
Ook commercieel actief
Berichten: 12374
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27

Re: Proefschakeling schakelende buizenvoeding 75W

Berichtdoor b_force » vr 09 dec 2016, 14:37

Ik ben vooral benieuwd hoe je aan de trafo's bent gekomen?

Gebruikersavatar
Shadow
Berichten: 9026
Lid geworden op: vr 28 jan 2011, 20:56
Locatie: Vlissingen

Re: Proefschakeling schakelende buizenvoeding 75W

Berichtdoor Shadow » vr 09 dec 2016, 16:07

Zelf gewikkeld toch?

Piet1950
Berichten: 128
Lid geworden op: wo 18 mei 2016, 15:34
Locatie: Alblasserwaard

Re: Proefschakeling schakelende buizenvoeding 75W

Berichtdoor Piet1950 » za 10 dec 2016, 10:38

Ik ben vooral benieuwd hoe je aan de trafo's bent gekomen?


De trafo's zijn zelf ontworpen en berekend. Het materiaal komt deels uit oude (gesloopte) prototypes, maar is ook gewoon te koop.
De berekeningen heb ik gemaakt met zelf samengestelde rekenprogramma's in een spreadsheet. Zie het bijgevoegde voorbeeld.

Piet

spreadsheet1.png
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.

Hanske
Berichten: 1
Lid geworden op: vr 13 jan 2017, 15:20

Re: Proefschakeling schakelende buizenvoeding 75W

Berichtdoor Hanske » vr 13 jan 2017, 15:37

Beste Piet,
interessant onderwerp, tot zo'n 10 jaar geleden heb ik redelijk geklooid met FET halve brug schakelingen.
Bij je ontwerp heb ik enkele vraag/opmerkingen:
opstarten; waarom niet een 100nF in serie met de aansturing van de bovenste FET, dan de gate via 'n paar MOhm naar de voeding.
Uitgangscircuit: waarom die elco's er staan al 100nF condensatoren wellicht kunnen die elco's eruit. Het resonantie gedeelte, een condensator lijkt me voldoende.
Inrushstroom, heb je die gemeten?
Aansturing, er zijn prachtige IC's die beide FET's aan kunnen sturen
Met vriendelijke groet,
Hanske


Terug naar “Overige Elektronica”

Wie is er online

Gebruikers op dit forum: CCBot en 0 gasten