Melkers nya labbagg LM723+TIP142? (linjärt)

[rikkitikkitavi]

Skall titta på filerna i veckan.
Jag gjorde en parametersimulering av mosfetförregulatorn.
Genom att variera hur lång tid mosfetten är till från början av varje halvcykel får man ju olika medelspänning över glättningskondensatorn.

Simuleringen är gjord med samma trafo, 30VAC rms och 5A designström. Observera att det är RMS värdet av strömmen genom trafon som avgör hur stor ström man kan förbruka, den leder till värmeförluster i trafon.

Jag simulerade med en konstant last på 5A, och varierande utspänning till glättningskondensatorn, se bifogad bild. I detta fallet är Rms strömmen som mest 15A , och då måste trafon vara på 450VA för en uteffekt på ca 45W!

Ju längre tid mosfetten leder, desto högre blir spänningen över kondensatorn och samtidigt så minskar trafons överdimensionering för att till slut landa runt 1,5*effektförbrukningen (det är normalt för likriktade och glättade nätdelar, dvs ur en 300VA trafo kan du ta max ca 200W)

Slutsatsen är att alla former av vågformsjustering kräver en större eller betydligt större transformator än om man bara likriktar och bränner bort effekten i serieregulatorn. Eller så får man ha stora och tunga drosslar i serie och dimensionera med en transformator som ger högre utspänning (eftersom drosseln orsakar ett stort reaktivt spänningsfall)
Jag har fått liknande resultat med tidigare simulering med SCR styrning (dvs påslag på bortre flank)

Det stämmer också med de reglerade nätdelar som tillämpar detta, jag har sett några åbäken på 30V 10A som hade FETA drosslar...

Tabell mosfet förreg.JPG

Ton = tid mosfetten är till efter varje nollgenomgång på växelspänningen
UDCnedel = medelspänningen över glättningskondensatorn
Iacrms = RMS värdet av strömmen genom sekundärlindningen
Trafo VA = IAcrms * UAc (30V)
Last W = UDCnedel*5Ampere,
sist är kvoten VA/W

[Fagge]

Jag är lite nyfiken på hur det går det med bygget?.
Har kortet krympt något mer?, kretsen avlusad & testad? & mönsterkort beställda?.
Jag kan tänka mig att köpa en eller ett par mönsterkort av dig sen, då jag antar att du får några plattor över.

[Melkutt]

Jo de går.... sakta!

Nä men trissorna kom aldrig fram, så jag fick vända mig till elfa efter en månad.
Men jag har faktist labbat lite i hemlighet, och när jag fick se din kommentar så var jag tvungen att ge mig i kast med labbandet igen!

Jag har haft problem med ström regleringen, så fort jag begränsade strömmen så försvann spänningen.
Har felsökt som en dåre, det visade sig att poten till strömregleringen var kass!?!
Så ikväll fick jag det att funka klokt vid torrkörning!!

Det som skall till nu innan jag beställer kretskort är ett ordentligt stress test, några förslag på hur man bäst belastar ett aggregat för att "locka" fram självsvängningar, rippel osv?

PCB layouten är mer eller mindre den samma, har bara snyggat till lite och flyttat några lite komponenter, petitesser igentligen

Jo tanke. Är att jag beställer ifrån iteadstudio och då kommer jag att få 10 kort, så att 8st kommer att vara till övers

[Fagge]

Härligt.
Vet faktiskt inte hur man ska bära sig åt, för att försöka framkalla självsvängningar.
Jag har själv kört med ett liknande uppbygt aggregat ”fast i gettostuk” i 15år & det har aldrig fallerat, så...
Jag är dock i behov av att att skaffa flera små labaggregat för att sprida ut i huset, så man alltid har ett tillhands när man får för sig å labba & programmera vart man än är.
Det hade varit nice om det gick att få ner kortets storlek till närmast mindre storleksklass, som är 50x100mm. Så hade det blivit ännu lite billigare. Tex R4 & R10 kan man ju lugnt stapla uppepå varandra.
Kanske möblera om C2 & C3 & flytta ner IN uttaget så det hamnar på den tomma ytan bredvid dom andra skruvplintarna.
Jag tror häller inte att det vore till någon nackdel att skapa ett jordplan även på Top lagret, med lite viahål slumpvist utspridda som sammanfogar topp & botten!.

[Fagge]

Nu kom jag också igång, fast med displaykortet till aggregatet.
Mäta Ut spänningen är ju ingen konst, en lämplig spänningsdelare + avkoppling & rätt in på A/D pinnen.
Men frågan är hur man lämpligast & enklast mäter strömmen?.
Visst det går ju att mäta spänningsfallet över serie resistorn & förstärka upp spänningen med en op innan A/D ingången.
Men hur ser spänningen ut kring regulatorkretsen? t.e.x på A-potentiometern?, där kanske finns en lämpligt signal i närheten som man kan tappa av & som direkt speglar strömmen?.

[Melkutt]

Jo det skulle nog gå att banta ner en del till om man skulle vilja, anledningen till att jag kör lite "bredare" är för kylningens skull.
Visst skulle det säkert överleva om man trycket ihop den, tec C3 kan man helt hoppa över för den kan man ha "löst" eller på ev kretskort för likriktare och filterkondningar.
Tänkte inte ta ut mycket mer än 3.5amp (ledarna tål 4,6amp om man skall lita på denna sida men vill vara lite på den säkra sidan.
Sen så kostar det rysliga 18.37:- extra för att stega upp till 100x100mm så att jag vet inte om det är värt jobbet och risken för det lilla pris påslaget
Sen så har jag komponent förteckningen på baksidan, rätt så smidigt att slippa å ha schemat till hands när man skall löda.

Har faktist lagt till en spänningsdelare på kretskortet R8-R9-R10, med R8 så justerar man max utspänning för att kunna anpassa det till utspänningen till aggregatet.
För strömmätningen tänkte jag lösa med denna, ett smidigt sätt och tar betydligt mindre plats än en shunt resistor.
Har inte läst på något om hall element, men den skall väll inte stjäla någon effekt?

Vet inte om det är alldeles för smidigt att mäta spänningen kring amp-poten då strömregleringen verkar va rätt så olinjär, skall ännu experimentera mer mer.
Tänkte hänga på en 10varvs pot så man får bättre känsla/upplösning på strömreglerings skalan.

Jag har också pillat med någon form av mät kort, jag tänkte använda en ATmega328 (med arduino bootloader) och en 4x20 LCD display, men jag velar ännu, fördelen är att jag kan (om jag orkar programera) lägga in effektmätning tex
Men 7-seg display är väldigt lättavlästa och rätt så snygga

Stilrent schema för övrigt

[Fagge]

Ahh då så, skiljer det inte mer i pris så är det ju kanon.
Dom där halsensorerna är bra, men frågan är om dom är tillräckligt känsliga när man kommer ner på strömmar i mA området?.
Min önskan är att kunna reglera ner strömbegränsaren på enstaka mA.
Helt klart går det att få ut mer info med en LCD. I mitt fall har jag dock en liten hög med gamla digitala LED segment som jag nu tänkte att använda upp, bara för att dom är snygga med sin uppbyggnad av punkter. Dock då drar dom nästan 1A med alla segment tända .

Det börjar arta sig med en storlek på 95x29mm...

[Melkutt]

Om jag inte tänker helt fel så får man en känslighet på 5,4mAmp med den modulen (185mV/A).
Så upplösningen kanske inte är den bäst när man tänker efter
Drygt 3V mätområda som inte "används" (+-5A = 10X185mV)

Smutt kretskort!
Snyggt att siffrorna är uppbyggda med punkter!
Vart har du hittat displayerna?
Bild? =)

[Fagge]

Jo uträkningen stämmer. Å om jag har fattat databladet rätt ”sid5” så ligger brusgolvet på 21mV.
Hmm får ta å leta vidare i djungeln, då det där bruset inte var någon höjdare...
Okidoki, Då kan jag alltså plocka bort spänningsdelaren på µc-kortet för just spänningsmätningen.

Fick ärva ett 20tal sådana displayer av en farbror, begriper dock inte varför de höga priserna på ebay, för dessa gamla strömslukarna?. http://www.ebay.com/itm/Display-Numeric ... 53ef272dba

[Fagge]

Efter en halv dags googlande så kom jag slutligen fram till att om man vill mäta ner på enstaka mA så är det bara att glömma hall givare. Det är Op & serieresistor som gäller.
Å efter ytterligare en halv dags letande efter lösningar så stötte jag på denna. http://datasheets.maximintegrated.com/e ... AX4081.pdf
MAX4080 går att mata direkt med den råa spänningen upp till 76V & finns i vettig SO8 kapsel.
Sid11” Med en 0,1ohm resistor & 20ggr förstärkning (”T” modellen) så får man ut 5V direkt till A/D'n, vid 2,5A
Spänningsfallet blir då 250mV & en effektfölust på 625mW, vilket är ju kanon.

Men jag har svårt att tyda databladet för hur ”lågt” den klarar att mäta?.
I ovanstående fall så skulle spänningsfallet över resistorn bli 100µV vid 1mA uttag & skulle då ge ifrån sig 2mV ut till till A/D omvandlaren.
Men Var i databladet ser man om den fortfarande är noggrann nog för att mäta skillnader på 100µV?

Alternativet är att i stället ta ”F” modellen av MAX4080 som har 5ggr förstärkning, & ett bredare mätområde på upp till 1000mV.
Då skulle en 0,33ohms resistor ge ett spänningsfall på 0,990mV vid 3A uttag & 5V till A/D'n.
Effektförlusten blir ju då 3W, vilket är väl också ok.
Hade man klarat sig med en enda utgångs transistor så hade man klarat sig med endast denna resistorn för både mätningen & strömregleringen till regulator IC´n!?.

Hur som helst med ovanstående värden, så skulle spänningsfallet över resistorn bli 330µV vid 1mA uttag & skulle då ge ifrån sig 1,65mV ut till A/D omvandlaren.

Men hmm... 10bitars A/D omvandlare & 5V mätområde ger ju en upplösning på 4,8mV/bit
Så hur man än vrider & vänder på det så blir mät noggrannheten inte bättre än 3mA (4,8mV/1,65mV)
Men ja det får väl vara acceptabelt det också.
Men gränsfall om det motiverar att ha med den 4e display siffran på strömmätnings displayen...

Förresten hur ser ditt schema ut nu efter alla ändringar Melkutt?.
Hur brett blir ström & spänningsområdet?.

Edit...
Hur vore det med ett hög & låg-strömläge på aggregatet?.
En brytare på framsidan som antingen direkt eller via ett relä växlar strömmätnings & transistorns emitter resistor mellan 2 olika värden. Typ 0,33Ohm & 3,3Ohm.?
En idé bara... Ett labbaggregat ska ju gå att labba med, annars blir det ju bara en grovreglerande strömkälla

[4kTRB]

BK Precision har en bra PDF "Power Supply Guide" där det finns att läsa:

What's the best way to test a power supply under load?
Certainly, an excellent way is to test it with the actual load it is intended to supply, if that's possible. However, that may not stress the supply enough to tell you much about its suitability and robustness for your application. An excellent tool for testing power supplies is a DC load. They can be programmed to apply a wide variety of varying loads to a power supply and can do it relentlessly. Once a particular supply is qualified, they make good tools for ongoing or incoming inspection

Fast det finns säkert fler varianter tippar jag på.

[Melkutt]

Oj, 21mV i brus!
Om jag inte tänker fel så blir det 113mA den kan visa fel (1A/185mV=0,0054mA*21)
Synd att man alltid slarvar med läsning av datablad.

Satt och letade igår kvälls efter en annan lösning också, men utan några jätte resultat.
Men MAX4080 såg ut att vara något!
Har bara skummat igenom databladet i all hast, det jag inte kopplade var vad GAIN (V/V) betyder?
Gain är förstärkningen så klart, men (V/V)?
Skall läsa på databladet nästa gång jag kan sätta mig i lugnt och ro.
Om det passar så skulle man passat på att lägga till en på kretskortet så har man allt där, bara att jacka sig på stiftlisten med lämplig utrustning!

På sida 4:
Note 5: VSENSE is:
MAX4080F, 10mV to 1000mV

Så om jag tolkar det korrekt så är lägsta mätvärdet ~30mA med ett 0,33ohms resistor.
Och på sida 2 så står det Input Offset Voltage typ ±0.1 max ±0.6 mV vid 25°C (±1mV -40°C till +85°C) så att i worst case skulle det betyda att lägsta mätorådet blir ~27-33mA med offseten och en nogrannhet på ~6mA
För min del gott och väl godkännt, men det hade juh alltid varit roligare med bättre "precision" (hårklyveri när det gäller hobbybruk )

Det skall gå att klara sig med en transistor, upp till 4Amp vid 30V men då lever man farligt.

TIP142.jpg

Så begränsar man strömmen till max 3A (90W och transistorn tål 125W) så kan borde men klara sig vid god kylning.

Ang AD omvandlaren så kan man väll lägga till en extern?
Tex denna och vipps så har man 4096 steg, antagligen mycket jobb för så lite vinning, men visst borde det fungera?

Schema OBS!! Ha väldigt mörktonade brillor på dig vid gransking (inte alls snyggt, men jag har börjat lära mig hur man gör det snyggare)

schema.jpg

PCB, som synes så har jag lagt till jordplan och anslutande vior.

PCB.jpg

Som det ser ut nu så levererar det 3.7Amp och ~28V (mitt nuvarande aggregat kan inte leverera högre spänning) men tanken är att det skall ge 3-4Amp och 30V.
MAX strömmen är inte bestämd än, men det lutar åt 3Amp och dubbla variabla kanaler så att man kan serie eller parallell koppla vid ev behov.
Sen så tänkte jag köra med fast 3,3V, 5V och ±12V, lika bra att bygga till max!

Har faktist haft det i åtanke med att växla motstånd, min tanke var att köra med en 10-varvig pot för att ställa strömmen med.
Skall suga på den karamellen ett tag, hade vart skoj!
För när man ändå konstruera från grunden (så när på) så är det väll lika bra att lägga till så mycket finesser som möjligt, sen så är det skitskoj att nörda ner sig i timtal för att få någon extra knapp på en apparat

4kTRB: Har tyvärr ingen programerbar konstantlast, närmaste är effektmotstånd på 20W.
Hmm, man kanske skulle bygga ihop nått bygge med ett arduino och en massa växlande relän och effektmotstånd så man kan "variera" motståndena och på så sätt stressa aggregatet

Nej nu skall jag tami-fan kasta mig i bingen, skall upp om mindre än 6 timmar och jobba!

God natt EF!

[Fagge]

GAIN (V/V) Antar jag att dom helt enkelt menar förhållandet mellan Vut/Vin.
Ja absolut så måste ju en sådan krets i så fall nässla sig in på kortet, för den måste ju i så fall sitta innan feedback ledarna. Så att aggregatets V/A reglering tar med den här resistorns förluster.
Ahh där stod 10-1000mV som mätområde, tackar…
Hmm ja då stämmer uträkningen med 30mA som lägsta mätvärde över 0,33ohm.
Med andra ord, ska man lägga till ett precisionsläge på aggregatet, då måste man mäta över ett 10ohm motstånd i stället, för att kunna koma ner & mäta & sjustera på enstaka mA.

Ja där var ju en liten smidig extern A/D som borde funka. Å andra sidan väljer vi att ha med ett valbart precisions läge, då kommer 10bitars upplösningen att fördela sig över det lägre mät & regler orådet (1mA-100mA @ 10ohm). & då räcker 10bitar gott å väl till.

Den nuvarande PCBn ser nice ut.
Ja det hade ju varit smidigt om man klarade sig med bara 1 transistor på utgången & det ser det ju ut att också göra tycker jag!?.
Ingen dum ide att montera dit fasta spänningar också.
Är det inte +-15V som man brukar använda som standard när man matar Op kretsar?. Eller det kanske är lika vanligt med +-12V?.
Har du tänkt montera dessa regulatorer på samma PCB eller på ett externt kort?.
Ja visst är det kul å gräva i sådant här, det lönar sig oftast i slutändan

[Melkutt]

Har samplat 2st MAX4080, kommer med lite röta innan helgen, gick fort förra gången.
Finns den ICn att köpa i Sverige?
Om man skall mäta på regulator resistor så är 0.33 ohm i högsta laget om man skall upp till närmare 3A.
Med en 0.33 ohm så får man ut en teoretisk Max ström på ~2.1A (0.7/0.33), skall ännu verifiera det.
Kanske inte hela världen, iaf inte om man skall bygga dubbla kanaler som man kan parallell koppla.
Eller så får man köra med omkopplingsbara motstånd som du föreslår, precisionen är inte så noga när man kommer upp i strömstyrka.

Får nog CADa in en till shuntresistor, lämpligast borde vara att bara ta ett kretskortsmonterat växlande relä och lämplig spänningsregulator och styra det via en vippbrytare på panelen.

+/-15V kanske är vanligare, tänkte 12 för mitt lilla agg ger det
Fast en fast 12v kan vara rätt så användbar, ja ja, pettitesser i slutändan
Tänkte köra alla fasta spänningar på ett separat kort, lättar att få plats med allt då det kan hitta på att behövas någon kylfläns.

[hassefikonkasse]

På det labagg jag hållit på med en längre tid kommer även jag att ha en del fasta spänningar men även ett 12V cigarettändar uttag med täcklock för hålet från DX. Ville bara väcka tanken.