Universele dubbele voeding voor breadboards en testen

[Willy_61]

Bedankt voor de tip Anne, ik ga er morgen mee aan de slag.

[mtb]

Je moet je niet blind staren op de maximale Vout, zoals je in mijn simulatie ziet, kan je in serie tot 18V@2A, dat is symmetrisch ruim voldoende voor een 25W versterker!
Parallel heb je 3A@5V handig als USB-voeding.

[Willy_61]

Ik heb R16 gewijzigd naar 20Ω en later naar 30Ω.
Het terug afvallen vh relais gebeurt nu idd bij een lagere uitgangsspanning: 8,5V resp. 7,7V.
Bij 20Ω gaat het relais alleszins niet meer klepperen en blijft die af t/m een belasting van 1,8A.
Op 1,9A gaat de relaissturing weer de mist in en komt het relais weer op, ook 30Ω verhelpt dat niet.
Volgens mij heeft dit te maken met de hulpvoeding van 12V die bij 1,8A uitgangsbelasting zakt naar 11,3V met daarin een rimpel van 1,4V.

Mogelijke oplossingen:

• - De hulpvoeding op 9V brengen, dan zijn we van de rimpel verlost. Waarschijnlijk moet de stuurschakeling dan wel worden aangepast.
  - (Een apart trafo'tje voor de hulpvoeding van 12V).
  - Het relais via een switch op/af schakelen.
  - Een dubbelpolige wisselschakelaar, dus zonder relais.

Metingen belasting, direct aangesloten op de ruwe gelijkgerichte spanning Vc (zonder de LM350 te belasten):

• - Wikkelingen parallel:
  • 17,55V bij 0,1A
    11,05V met een rimpel van 2V bij 2,4A
  - Wikkelingen in serie:
  • 34,9V bij 0,1A
    24,8V met een rimpel van 1V bij 1,2A

Michiel, blijkbaar vergeet je dat de max. stroom van elke secundaire wikkeling 1,25A is.
Al bij al heb ik voor breadboardtesting genoeg aan:

• - 2,2A max. tot 9V
  - 1,2A max. tot 22V
  - 1A max. tot 24V (afhankelijk vd rimpel)

Dan nog een vaststelling: wanneer ik de stroombegrenzing laat begrenzen gaat die bij hogere spanningen oscilleren.
update: stroombegrenzing oscilleert ook bij lage spanningen
Ik heb Cy toegepast met 100p, daarna met 470p maar geen verbetering. Daar moet nog aan gewerkt worden, ik ben er maar even mee bezig geweest.

[Willy_61]

De relaissturing is buiten dienst gezet.
Met 9V schakelde ze mooi, maar dan kwam ik tot de (logische) vaststelling dat ik het relais niet hoger dan bij 8V kan laten aanschakelen.
Met een apart trafo'tje voor de 12V hulpvoeding, zoals in een vorige versie, had dat wel gewerkt.
Nu gebruik ik een aan/uit schakelaartje om met de aanwezige 12V het relais aan/uit te zetten.

Verder 2 bevindingen:

• - ik heb mijn beste multimeter ook over de uitgang gezet en die gaf wel een beter resultaat: ipv bij vollast 200mV te zakken (wat de elektronische belasting aangaf) blijft de uitgangsspanning mooi stabiel, nauwelijks enkele mV gezakt.
  - de elektronische belasting speelde met mijn voeten, alhoewel zijn gedrag logisch was: bij stroombegrenzing gebeurde rare dingen op de scoop waarvan ik de logica niet snapte. Vandaag zag ik echter toevallig dat, wanneer de spanning al half gezakt was door de stroombegrenzing, de elektronische belasting nog steeds dezelfde stroom trok, ondanks de stroombegrenzing. Op die manier werden mijn bevindingen natuurlijk waardeloos.
  De elektronische belasting is dus nuttig maar enkel in te zetten voor alle testen zonder de sroombegrenzing.

Daarom heb ik bij het controleren van de stroombegrenzing gewoon terug een weerstandsbelasting aangeschakeld en dan de stroombegrenzing in werking gezet.
Wel zag ik op de scoop dat vanaf het in werking komen vd stroombegrenzing, er een rimpel ontstond op de overgebleven uitgangsspanning, van 100Hz en in geval van bijna totale begrenzing kon oplopen tot enkele volts. De pulsbreedte vd rimpel varieert enigzins afhankelijk van de hoeveelheid begrenzing.
UPDATE: nonsens, dit is nu eenmaal de werking van de stroombegrenzing dmv een OpAmp-comparator, zie volgende post hieronder.
Zonder de stroombegrenzing in werking, is de uitgangsspanning mooi glad.

De resultaten die ik verder kan aanhouden:

• - relais af = parallel wikkelingen, uitgangspanning blijft stabiel binnen enkele mV:
  • tot 9V - 2A max.
    10V - 1,8 max.
  - relais op = serie wikkelingen, uitgangspanning blijft stabiel binnen 100 mV:
  • van >10 tot 22V - 1,2A max.
    23V - 1,1A max
    24V - 1A max.

De ventilatoren zijn wel nuttig. Ik heb bij het testen zonder ventialtor 1x ondervonden dat de spanning langzaam begon te zakken wegens te zwaar belast, de interne beveiliging vd LM350 zorgde daarvoor. Met de ventilator aan gebeurde dat niet meer.

[Willy_61]

Uitgangsspanning op de scoop, 10V bij 1A belasting:

zonder stroombegrenzing:

begrenzing op 0,9A:

begrenzing op 0,9A met Rx = 1M:

begrenzing op 0,7A:

begrenzing op 0,5A:

Zouden we er nu zijn?

[Willy_61]

Ik heb hier toch nog een vraagje: begrenzen de meeste voedingen niet met een proportionele spanningsvermindering op de uitgang in functie van de uitgangsstroom?
Misschien kan ik dat nog bereiken door Cx ook mee op te nemen, maar 100pF zal dan wel een pak te klein zijn denk ik, eerder 10nF.
update: Cx toevoegen geeft geen afvlakking, het zal dus zonder worden.

@Michiel: is dit jouw beoogde resultaat?

[Willy_61]

Voor de duidelijkheid even de huidige schema's meegeven:

Rx is momenteel vastgelegd op 1M.

[mtb]

Ik heb hier toch nog een vraagje: begrenzen de meeste voedingen niet met een proportionele spanningsvermindering op de uitgang in functie van de uitgangsstroom?

Ja, zie bijv. "Opnemen van de spanning/stroom-karakteristiek van een voeding" op https://verstraten-elektronica.blogspot ... sting.html en mijn simulaties, waarin het heel scherp gaat.
Als je het relais voedt met de ruwe spanning voor de 78L12, heb je overigens geen extra hulpvoeding nodig, een beetje extra stroom kan geen kwaad voor het relais!

[Willy_61]

Met een proportionele spanningsvermindering bedoel ik dat de uitgangsspanning vermindert tot de ingestelde stroombegrenzing maar vlak blijft, dus niet zoals bij het huidige ontwerp waar de gemiddelde uitgangsspanning vermindert en dus wel pieken aanwezig blijven, zie scoop-afbeeldingen hogerop.
Wat die 12V betreft, akkoord maar ze zit nu al op de printen.

[mtb]

De uitgangsspanning blijft constant tot de stroombegrenzing, daarna daalt ie (snel) tot nul, eventueel met wat brom!

[Willy_61]

Ok, nu is me dat ook duidelijk en kan ik gerust finaal afwerken. Bedankt Michiel, voor het ontwerp en de uitleg.

Ik ga 2 printen verder afwerken die reeds bestukt zijn, en waarop de elektronische relaissturing buiten werking is gezet.
Ik heb tussendoor het printontwerp ook aangepast naar de huidige modellen. Deze plaats ik hier dan ook: layout en gerbers.
Daarna plaats ik de laatste bestelling. Douwe, daar zitten jouw 2 printen dan bij

[douwebakker]

@Willy, tussen de -2.7V en de uitgang is eenBF256B getekend. Wat is de bedoeling hiervan.

[Willy_61]

Zoals op het schema in de tekst staat aangegeven:
"Cx, Cy, Tz en Rz bij stabiliteitsproblemen inzetten (voorzien op PCB)"

In volgende link had Michiel de JFET (daar T1) al opgenomen in de simulatie, maar zonder hem aan te sluiten aan de negatieve voeding. Dat was alleen voor in geval van stabiliteitsproblemen.
Zelf heb ik nooit begrepen hoe dat zou moeten werken met de drain aan de output vd LM350. Bij het hertekenen van het schema, vertrekkende van zijn simulatie, heb ik het zo overgenomen. Bij het posten van dat schema heb ik dan gevraagd of dat zo correct was maar heb er nooit antwoord op gehad.

Het enige dat ik toegepast heb is Rx die ik een waarde van 1M heb gegeven voor een vlakkere output.
De rest (Cx, Cy, Tz en Rz) is uiteindelijk overbodig.

[douwebakker]

Precies Willy. ik zie het nut er ook niet van. De opmerkingen van Michiel gaan me trouwens toch meestal boven de pet.
Douwe

[Willy_61]

Even nog de definitieve bestanden posten:

Schema's voeding en ventilatorregeling:

Top-Bottom views van PCB's

De oorspronkelijk behuizing was te krap geworden tgv nieuwe printen die 1cm langer werden. Nieuwe is UM62009L (Conrad).
Frontaanzicht:

Layout intern:

[OpaBert]

Mooi Willy