Noen som kan forklare denne spenningsforsyningen? (isis)

[Footy]

Hei!

Har en oppgave på skolen der jeg skal lage en spenningsforsterker med gitte verdier i isis (proteus).

 

Dette er gjort.

oppgave 2 lyder:

 

Den samme forsterkeren skal ha spenningsforsyning.

 

Tegn et forslag i Proteus hvor du skal bruke komponentene:

 

TRAN-1P2S, TRAN-2P2S eller TRAN-2P3S og 2W005G, ferdige spenningsregulator og nødvendige passive komponenter med mer

Sjekk de siste sidene: http://www.synthdiy.com/files/2006/LM7812.pdf

 

(Bunn i grunn så skal vi tegne tegningen på side 21 i pdf'en..)

 

Det har jeg gjort (se bilde)..

Men jeg forstår den ikke. jeg vet ikke hva jeg har tegnet.

Altså jeg forstår trafoen og likeretterbroen, men ikke resten. Noen som har lyst å hjelpe meg?

 

Tusen takk!

Endret 16. november 2014 av Footy

[Hårek]

Jeg tror du mangler noe vesentlig. Skal det ikke være et nullpunkt på trafoen?

[Footy]

å?

Jeg kan velge mellom 3 forskjellige trafoer.. hvorfor må jeg velge en med nullpunkt?

[Hårek]

Du har tegnet inn jord, som om det er noe magisk. Strømmen fra trafoen har jo ingen jord.

Du skal lage en strømforsyning med to utganger. Men trafoen din har jo bare en utgang.

[Footy]

Jeg har tegnet inn jord som et referansepunkt.

 

Denne tegningen bedre?

[Hårek]

Ja, det er helt nødvendig. Jordsymbolet er egentlig helt overfødig, det betyr ingen ting. Det som betyr noe er at du kobler disse punktene sammen.

Så ville jeg hatt to kondensatorer der du har bare C4.

[Footy]

Jo...

da er jeg tilbake til mitt originale spørsmål. Kan du forklare kretsen? hva gjør de forskjellige?

 

Antar det det har noe med å glatte spenningen osv å gjøre?

Endret 16. november 2014 av Footy

[Hårek]

Her ser du at det er to kondensatorer: http://circuitdiagram.net/dual-output-stabilized-power-supply.html

Spenningen ut fra likeretter vil være halvsinus, dvs den varierer mellom null og max. Kondensatoren glatter dette ut, variasjonen blir mye mindre.

Regulatorene vil aktivt regulere resten, slik at rippel forsvinner nesten helt.

De andre kondensatorene er for stabilisering. Tror ikke 1uF er riktig verdi. Det trengs keramiske kondensatorer på 10 - 100 nF for å kortslutte høyfrekvens. Hvis ikke blir regulatoren ustabil (selvsving), da kan den fort bli så varm at den brenner av.

Du kan tenke på funksjonen til en kondensator på to måter: Den lagrer energi, og den leder vekselstrøm.

Diodene på utgangene er antagelig bare en beskyttelse.

Andrull kan sikkert gi en bedre forklaring enn meg.

[Footy]

Ok... så kondensatoren C4 er i dette tilfellet overflødig og kan fjernes... den har strengt tatt ingen funksjon?

Lærte også fra linken din at jeg hadde brukt unødvendig store regulatorer, så har redusert disse til 12v da de var 15v.

 

Spørsmålet nå blir å regne ut størrelsen på kondensatorene. finnes det en ferdig fasit der, eller må jeg finne ut hvordan man regner dette ut?

 

vet du forresten forskjellene på kondensatorene jeg har på + siden og - siden? de er jo ulike i utseende.

 

Sette pris på at du bruker tid på dette. føler jeg har blitt noe klokere allerede.

[Hårek]

Nei, du må ikke fjerne. De er absolutt påkrevet. De er riktignok ikke tegnet inn i referansekretsene i databladet, men det er undersforstått at de er der. Regulatorene kan ikke fungere uten.

 

Du har tegnet inn symbolet for elektrolytt-kondensator på minus siden. Dette er store kondensatorer som kan lagre energi og lede lavfrekvent AC. Men de er dårlige på å lede høyfrekvens.

Det enkle symbolet brukes for mindre kondensatorer.

 

Verdien på glattekondensator avhenger noe av hvor mye strøm som skal trekkes. Stor verdi er bra.

De små er gitt i databladet for regulatoren.

 

Forskjellene mellom den tegningen jeg linket til og den i databladet skal jeg ikkke gi meg inn på. Det er en del år siden jeg jobbet med slikt.

[Footy]

Oppgaven går ut på å lage en spenningsforsterker som forsterker fra 0,1 - 10 ganger...

Strømmen nevnes ikke, så regner med at den ikke er nevneverdig.

 

frekvensen står innstilt på 50hz, og dette er DC...

Mao jeg bør bytte ut de 2 elektrolytt-kondensatorene med vanlige kondensatorer som jeg har på + siden?

 

Hva jeg mente med at C4 var overflødig var at bare den som het C4 kunne fjernes. da det allerede stod kondensatorer på både + og - siden etter kondensator C4 (se forskjellen på tegningen fra 2 poster tilbake til forrige post)

[Hårek]

Du har kopiert 'figure 15' fra databladet. Denne figuren viser ingen trafo, likeretter og glattekondensatorer.

Ditt skjema er komplett, og da må du ha med glattekondensatorene. Ref C1 og C2 i linken jeg har i post #8.

[Andrull]

Tenkte jeg kunne poste svaret jeg også ga på PM, da det kanskje kan være interessant for andre (samt for kvalitetssikring ):

lurer egentlig på hvorfor det er valgt elektrolyttkondesatorer i forkant av spenningsstabilisatorene.

Elektrolytkondensatorer er generelt sett vesentlig større og rimelgiere enn andre typer kondensatorer av samme størrelseorden. Hvor store disse må være vil variere av tre viktige faktorer.
- Frekvens

 

 

urer egentlig på hvorfor det er valgt elektrolyttkondesatorer i forkant av spenningsstabilisatorene.

- Strømtrekk

- Maks ripple

Obs: Bruker en vanlig strømforsyning med kun 0V og positiv periode for enkelhetsskyld i eksemplene. Da man bare trenger en regulator og kondensator.

Frekvens

Det du lager er jo en lineær strømforsyning, som følgelig bruker strømnettet sin frekvens på 50 Hz. Men fordi du har en "full wave" likeretterbro, så vil de negative halvbølgene bli snudd, og du sitter igjen med 100 Hz.

Ergo er det 100 Hz som elektrolytkondensatorene vil se, og det man går ut fra i kalkulasjonen av størrelsen på kondensatorene. Jo høyere frekvens, jo kortere er avstanden mellom hver "topp", og jo kortere tid må glattekondensatorene (elektrolytene) holde oppe spenningen før neste topp. 100 Hz = 1/100 = 0,01 sekund. Jeg kaller dette bare for "oppholdstid".

Maks Ripple:

Ripple er altså hvor mye spenningen faller for hver periode. F.eks: Om den likerettede spenningen (AC) har en topp på 12V, og den faller ned til 10V før neste topp, så har du 2V ripple. Maks ripple er bestemt av hvor mye spenning regulatoren trenger for å kunne regulere ut en stabil spenning.

Hvis du ut fra regulatoren ønsker en stabil 11V krets, og du hvert 0,01 sekund får en dropp ned i 10V på inngangen til regulatoren, ja så er det klart at den ikke klarer å holde spenningen stabil på 11V, og vil dermed falle til 10V MINST. (som regel et tap i regulatoren også)
Det er ønskelig å ha så lav ripple som mulig, for økt effektivitet. Jo mindre ripple, jo mindre av AC_bølgen er regulatoren nødt å kutte bort for å få stabil DC.

Hadde du helt fjernet disse elektrolyt/-glattekondensatorene, så hadde spenningen falt til 0V hvert 0,01 sekund. Og da vil ikke regulatoren kunne gjøre noe som helst.

For å vite hva maks ripple er, så må du:
1. Sjekke hva slags spenning du får ut fra likeretterdiodene. Dette er da trafoen sin spenning, minus et tap i diodene. Husk at vi ønsker å vite peak spenning (ikke RMS elller peak to peak). Har du bare RMS, så multipliserer du med ca. 1,41 (roten av 2). Er det 12VAC så får du da ca. 17V peak, minus diodene som da gjerne er rundt 0,7V (2x 0,45V).
2. Vit hva slags minste spenning regulatoren trenger for å gi ut ønsket driftspenning. Typisk er at dette skal være 2-3 V høyere enn driftspenningen.

Skal du levere f.eks 10V, regulatoren krever 2V differanse, så må du altså ha 12V på inngangen, og trafoen leverer 17V peak-spenning, og diodene mister 0,7V. Så blir det: 17 - 0,7 - 12V = 4,3 V maks ripple

Strømtrekk

Hvor raskt kondensatorene skal holde oppe spenningen vil naturligvis variere etter strømtrekket. Jo høyere strømtrekk, jo mer kapasitet må kondensatoren ha for at det blir nødvendig glatting.

Totalt:

La oss si at størmforsyningen skal levere 1,5 Ampere.
Totalt sett så står vi med denne formelen:
(1/frekvens * strømtrekk) / maks ripple = Nødvendig Kapasitet på kondensatoren (i fahrad)

(1/100Hz * 1,5A) / 4,3V = 0,0035 Fahrad

Som altså er det samme som 3,5 mF.

Hadde strømstyrken vært 3A så ser vi at du trenger dobbelt så stor kondensator for at ikke maks ripple-spenningen skal øke. Så om du ikke vet strømtrekket/effekten den skal levere så har du ingen mulighet til å vite hvor stor kondensator du må ha her, men er typisk et par mF.

Sitat

samt hvorfor det da er valgt vanlig kondensatorer i bakkant av regulatorene.

Kondensatorene i bakkant er der for regulatoren sin skyld. Regulatoren der er der jo nettopp for å kunne levere stabil spenning uavhengig av strømtrekket (innenfor specs), og vil dermed åpne og lukke seg avhengig av hvor mye som trengs. Men den jobber ekstremt raskt og uten en kondensator på utgangen, så vil endringen den gjør potensielt utføres øyeblikkelig, og den må korrigere seg på nytt.

Vi sier kort sagt at den oscillerer. Og du får alt annet enn en jevn stabil spenning når den åpner og lukker i ekstrem fart. Da er det ønskelig med en kondensator som da trenger å tømme seg før endringen tar effekt. Og regulatoren kan jobbe i en mye mer jevnt tempo.

Men den har også en ekstra grunn, og det er at den forhindrer at en kjapp endring i lasten ikke vil skape et for raskt spenningsfall, og regulatoren får bittelitt tid på seg til å korrigere.

Kondensatoren skal helst være "sånn passe stor", (for stor og regulatoren blir for treg igjen) og trenger ikke å være en stor elektrolyt. Da er det bedre å ta en med bedre kvalitet og bedre egenskaper med høyere frekvenser.
Denne bør være VESENTLIG mindre, og typisk rundt et par µF.

Sitat

I tillegg, hva er diodene til?

Diodene er ikke absolutt nødvendig, men er der som en beskyttelse mot laster som inneholder større spoler. En spole vil av natur (pga magnetfeltet) motvirke seg en hver endring i strømstyrken.

Så hvis det f.eks er en elektromotor som skrur seg av, så vil spolen kunne øke spenningen i motsatt retning for å motvirke endringen (indusere en spenning), slik at strømstyrken opprettholdes. Dette vil kunne gi en spennignspeak som kan være langt høyere enn spenningsforsyningen.

Og dette kan igjen ødelegge regulatoren/strømforsyningen om det ikke trygt lader seg ut. Diodene er satt slik at de ikke leder i normale situasjoner (sperrer). De leder kun når strømmen/spenningen (polariteten) er snudd, og vil dermed "kortslutte" spolen (og trygt lade den ut) når dette eventuelt skjer. Om lasten er helt ohmsk, så er dette unødvendig, men uansett en billig sikring.

Håper dette ikke var for forvirrende, og faktisk litt oppklarende. La det ut i tråden også, slik at eventuelt andre også kan få svar om de leter.

Endret 25. november 2014 av Andrull