Lidt om elektronik og hvorfor det virker.

[henrik.schneiderDeltager Nova]

God så…….

Nu har vi en helt normal konventionel strømforsyning som får 220V ind og leverer 12V ud.
Den vil kunne leverer 5A helt stabilt.

Hvad så nu?? er træerne groet ind i himmelen?
Desværre ikke, selv med sådan en simpel opstilling er der udfordringer.
Lad os kigge lidt på fordele og ulemper ved denne model, og så prøve at imødekomme ønsket om at kunne måle hvor god en sådan strømforsyning egentlig er.

[henrik.schneiderDeltager Nova]

UPS – vi skal lige havde nogle værdiger på de forskellig komponenter.

TR1 – 220V til 15V transformer 75Watt
D1 – Diodebro type – GBPC3502W tåler 35A og 140VoltAC
IC1 – Regulerings kreds 78H12 + køleplade (12V ud, max 5A)
C1 – 4700uF 30V kondensator
C2 – 100nF keramik kondensator
C3 – 100nF keramik kondensator
C4 – 1000uF 15V kondensator

Bemærk at spændingerne på kondensatorerne og diodebroen er ikke vigtige bare de er høje nok, og dermed tåler hvad kredsløbet potentielt vil kunne udsætte dem for.

[henrik.schneiderDeltager Nova]

Fordele:
– Vældig stabil udgangs spænding også ved skiftende strømforbrug
– Ikke meget støj, og det støj der vil være er på 50 og 100Hz og nemt at fjerne hvis det skulle vise sig nødvendigt.
– Nem og billig at bygge selv.
– Nem at fejlsøge på hvis noget skulle gå galt.
– Der kan rimelig nemt bygges en overspændings beskyttelse på kredsløbet.

Ulemper:
– Tung og stor pga. transformeren og køleplade.
– Kræver køling / skal kunne komme af med sin varme.

[henrik.schneiderDeltager Nova]

Hvad kunne man tænke sig at måle på en sådan strømforsyning?

– 50/100Hz støj (kommer fra del kredsløbet – D1 og C1)
– Andet støj (kunne komme fra skiftende belastninger, ELLER fordi IC1 fejler)
– Tomgangs spænding
– Spændings ændring som funktion af ændret belastning
– Temperatur som funktion af belastning

Er der andet i kunne tænke jer at måle fra en strømforsyning?

[henrik.schneiderDeltager Nova]

Alt dette lader sig nemt måle og/eller tildels beregne, men før man gør det bør man gøre sig nogle tanker omkring hvilke krav man har, og om disse krav er “nice to have” eller “need to have”
Jeg mener vi kan sagtens fremstille eller købe en strømforsyning med 0.000001V rippel, 0.01% spændings ændring ved skiftende belastning osv. men er det nødvendigt?
Som den gode Christer sagde

Juicy6 wrote: De flesta apparater klarar ca 20% över eller under 12 volt,
dvs 10 till 15 volt.

Christer

Og jeg er faktisk overbevist om han har ret, fordi – hvorfor skulle en designer lave et stykke udstyr som ikke tåler bare lidt forandringer?
Også inden for elektronikken kan man nemt på “aperture feber”.

Det jeg prøver at sige er: lad nu være med at gå i selvsving over urimelige detaljer…

Når det så er sagt så PAS UMÅDELIG PÅ med 5V kredsløb. De tåler ofter kun spændinger mellem 4.75 og 5.25V dvs. +- 5%.
Overskrides grænsen opad dør komponenten, og det kan også ske hvis spændingen er under de 4.75 over nogen tid 🙁

henrik.schneider2016-11-11 13:38:54

[henrik.schneiderDeltager Nova]

Så tager vi dem en af gangen – og kom meget gerne med indspil og spørgsmål undervejs for at få started en debat (det plejer i jo nok at kunne)Måling af – 50/100Hz støj (kommer fra del kredsløbet – D1 og C1)Denne støj type kaldes ofte for ripple og skyldes kondensatoren C1 aflades hurtigere end der tilfører ny strøm fra D1.

Størrelsen bør måles når strømforsyningen er ubelastet og når den er belasted med din maksimal/normal belastning.Ripple spændingen vil ofte med ubelastet være meget tæt på 0mV, og vil da udelukkende kunne måles med et oscelloscope, ved fuld belastning bør ripple spændingen ikke overstige “Christer’s 20%” for gør den det vil spændingen være så lav i “bunden” at udstyret for underspænding og da vil det givetvis fejle. I praksis vil ripple spændingen for en fornuftig strømforsyning ligge på under  50mV ved fuld belastning. Forøvrigt er ribble et kæmpe problem for forstærkere til audio, da de ofte er designed så de “kræver” en super god strømforsyning hvis ikke man vil havde brum i sin højttaler.Ripple over 50mV kan måles både med et oscelloscope og med de fleste multimetre sat i stilling AC.Vil man måle ribble, skal man måle direkte på udgangen af sin strømforsyning, og måleudstyret skal være i stillig AC.henrik.schneider2016-11-13 20:36:57

[henrik.schneiderDeltager Nova]

NOTE: Ribble kan reduceres ved at øge C1, MEN man skal tænke sig om for en mega stor C1 vil trække utrolig meget strøm indtil den er opladet, og det går ud over D1 i vores eksempel,

[henrik.schneiderDeltager Nova]

– Andet støj? hvad kan det være?

[nightskyDeltager Neutron star]

Jeg er lige off omkring dette et par dage Henrik, hvis du forventede et svar. Klart vej.

[henrik.schneiderDeltager Nova]

Nightsky wrote: Jeg er lige off omkring dette et par dage Henrik, hvis du forventede et svar. Klart vej.

Jeg kan jo kun sidder her i Norge og se misundelig til mens i nyder det gode vejr i DK – håber det bliver godt for jer.

[henrik.schneiderDeltager Nova]

Jeg regner ikke med disse 3 målinger kan volde problemer, men sig til hvis jeg tager fejl.

– Tomgangs spænding

– Spændings ændring som funktion af ændret belastning

– Temperatur som funktion af belastning

[henrik.schneiderDeltager Nova]

Den sidste måling som er vældig interessant at foretage på en konventionel strømforsyning er:

– Andet støj (kunne komme fra skiftende belastninger, ELLER fordi IC1 fejler)

Denne måling kan udelukkende foretages med et oscilloskop (sig til hvis nogen vil havde instruktion i hvordan man bruget et sådan).

Et oscilloskop kan måle ganske små og ganske store spændinger, både DC men endnu vigtigere ac spændinger med stort set hvilken som helst frekvens vi kommer til at arbejde med. Det kræver lidt træning at bruge instrumentet men det kan absolut læres.

IC1 (78H12) er en yders stabil ic-kreds som sjælendt fejler, den har indbygget overstrøm beskyttelse, indbygget en rimelig pålidelig overtemperatur beskyttelse, men den tåler vældig dårligt kraftig HF signal som stråler ind i den f.eks gennem ledninger, måske fra en mobiltelefon 🙁

HVIS IC1 skulle fejle kan det udarte sig på flere måder enten ved at der simpelhen ikke kommer spænding ud, men jeg har desværre flere gange oplevet at en manglende, eller fejl dimensioneret C2 og/eller C3 er skyld i kredsløbet går i voldsomt selvsving. Typisk betyder det at udgangen svinger med +- mange volt måske 10volt og den svinger med en frekvens som er så høj at kondensatoren C4 ikke er virksom, sker dette vil “følsomt” udstyr som er tilkoblet helt sikkert ikke overleve……. Selvsving kan også opstå hvis kredsløbet udsættes for kraftig radiostråling.

Måling af støj som følge af skiftende belastning foretages med oscilloskop og med det udstyr tilkoblet som man frygter giver problemer.

Grænsen for hvor meget støj man skal accepterer er lidt vanskelig at svare på, men generelt vil jeg mene at for 12volt forsyning bør intet udstyr havde problemer med en skiftende forsyning på op til 10%.

Man kan godt reducerer denne type støj og det gøres lettest med spoler og kondensatorer med henholdsvis lavfrekvens og højfrekvens egenskaber.

henrik.schneider2016-11-14 12:37:22

[henrik.schneiderDeltager Nova]

Et filter ala dette placeret i udgangen af en strømforsyning, eller bygget på efterfølgende, vil helt sikkert hjælpe på støj problemer.
(dette filter vil forøvrigt virke fint for både konventionelle og switcmode forsyninger – som vi endnu ikke har omtalt)

C5:

Kondensatoren C5 har helt specifiks opgaven at beskytte strømforsyningen, samt dennes regulerings kredsløb, mod højfrekvens indstråling som vil kunne resulterer i at forsyningen går i selvsving.

C5 er en fysisk lille keramisk kondensator som arbejder perfekt på høje frekvenser.

C5 SKAL monteres så tæt som overhoved muligt på strømforsyningens udgang evt. helt inde på regulerings kredsløbet.

C6:

Har opgaven at reducere lavfrekvens støj f.eks ribbel, eller relativt langsomme belastning ændringer.
C6 arbejder dårligt på frekvenser over bare 100KHz, derfor må den havde hjælp af de små keramiske kondensatorer, hvis man vil beskyttes mod alle frekvenser.

L1:

Er en relativ stor spole (drossel spole) og den skal simpelthen virke som en afbrydelse for alle spændings ændringer.

C7:

er igen en fysisk lille højfrekvens effektiv kondensator som skal virke som en kortslutning over for netop høje frekvenser.

C8:

tja…… Hvad skal den lave?

Jo den skal så ment, ligesom C6 beskytte mod lavfrekvens spændings ændringer.
Og den skal specielt beskytte mod støj der kommer fra andre forbrugere….

henrik.schneider2016-11-14 12:43:37

[henrik.schneiderDeltager Nova]

Jeg har nu beskrevet den konventionelle strømforsyning, som er en ganske simpel (men stor og klodset) enhed.
Den giver næsten ingen støjproblemer, og det støj der er kan relativt nemt reduceres til et acceptabelt nivue.
Den kan bygges til små og store strømme samt små og store spændinger.

Næste emne bliver Switchmode strøm-forsyningerne.

[henrik.schneiderDeltager Nova]

Jeg fandt et meget bedre eksemple på en switchmode en min tegning.

Og jeg tænker vi simpelthen gransker denne.

Men først lidt om karakteristika for en switchmode strømforsyning.
– En switchmode forsyning kan laver til stort set alle spændinger.
– Det kan måde laves så den transformerer spænding op, eller spænding ned.
– Den kan laves til meget små og vildt store strømme.
– Den kan laves fysisk lille og let.
– Der afsættes stortset ikke varme i en switchmode forsyning sammenlignet med en konventionel forsyning.
– Den er relativ billig at fremstille.

Hvorfor vælger man så ikke bare en switchmode altid?
– Den er kompleks at konstruerer, ikke et normalt hobby projekt.
– Den kan støje forfærdeligt måde på udgangen men også med radiostøj, hvis ikke den er konstrueret korrekt.
– Vanskelig for amatører at fejlsøge på, hvis noget skulle gå galt.

henrik.schneider2016-11-14 13:33:08

[Forfatter]

Indlæg