Virtalähde,Voltit,niiden rajoittaminen?

[taitosonig]

Nyt itellä on myöskin ongelmia liian suuren jännitteen kanssa ja oma tietämys ei nyt ole kaikkein vahvinta tällä saralla, joten voisikohan joku viisaampi jhelpata ?

Eli Homma on seuraavanlainen. Virtalähteenä on 10A rengassydänmuuntaja josta tulee ulos tasasuuntaajan ja kahden 50V 33000 uF sarjaankytketyn elkon jälkeen ulos levossa 82V. Muuntajassa on kaksi ulostuloa ja ne on kytketty sarjaan, muistaakseni ulostulot oli AC 25v + 25v. Kun kytken virtalähteen ohjainkortteihin ulostulojännite on 79V. Askelmoottorien käyttöjännite on 24-80V eli voisi olla hyvä tiputtaa muutama voltti pois, jottei kortit kärsi... Ohjainkortit on säädetty 3.1A alueelle.

Nyt olisi tervetullut vinkit oikeanlaisen tehovastuksen valintaan, kun en oikein luota nyt itseeni tässä asiassa :-(

[Kremmen]

Eli noista numeroista päätellen sulla on ~500 VA rengasmuuntaja. Numerot mätsää aika hyvin siihen että yleensä muuntajan toisiopuolen tyhjäkäyntijännite on noin 110% nimellisestä. 25+25 VAC tasasuunnattuna tuottaa laskennallisen 70,7 VDC jännitteen ja 79 V on siitä 111% eli hyvin lähellä mitä sopi olettaa. Toisiojännite nimellisellä 10A kuormalla lienee siis hyvin lähellä arvoa 70 V ja sitä mukaa muuntajan sisäinen lähderesistanssi olisi 0,828 ohmia. Käytetään noita lukuja.

Kun tämmöisille lähtötiedoille mitoitetaan lineaarista regua niin aina tappelee vastakkain kaksi asiaa - lähtöjännitteen tasaisuus tulojännitteen vaihdellessa, ja tarvittavan jännitepudotuksen aiheuttamat tehohäviöt säätötransistorissa. Jos halutaan pitää lähtöjännite vakiona myös pienimmällä tulojännitteen arvolla, niin pitää pudottaa ainakin reilu pari volttia alle minimitulojännitteen. Kun tulojännite sitten on maksimiarvossaan niin pudotusta ja sitä kautta häviötä tuleekin reilusti enemmän. Tällaisessa käytössä ei kuitenkaan lähtöjännitteen vakavoinnin tarve ole laboratorioluokkaa - tärkeintä ettei lähtöjännitteen vaihtelu aiheuta hallitsemattomia vääntömomentin heilahteluja moottoreissa. Ja sen suhteen riittävän hyvään kyllä päästään.

Jos tuolle nyt toteuttaisi tämmöisen simppelin 3 kompon regun niin lähtöjännitteen voisi mitoittaa vaikka tuohon nimelliseen 70 V arvoon mikä muuntajasta suunnilleen aina lähtee. Tällöin, jos oletetaan että muuntajan toisiojännite ja sitä kautta suotokonkkien napajännite laskee lineaarisesti virran suhteessa arvosta 79V arvoon 70,7 V niin regutransistorin tehohäviö on virran suhteen ylösalaisen paraabelin muotoinen siten, että häviöteho 10A virralla on noin 7 W ja häviöteho saavuttaa maksimin ~23W kun virta on ~5,4 A. Tuo tehohäviö lienee vielä hanskattavissa kunnollisella jäähyelementillä. Pikainen simulaatio osoitti, että tarvittavalla kytkennällä lähtöjännite huippuvirralla notkahtaa arvoon 68,6 V mutta pysyy 70 V kun virta on alle ~7,7 A.

Perustetaan mitoitus siis noihin numeroihin eli transistorin on kestettävä 23 W + marginaalit siten, että turvallienn toiminta-alue kattaa reilusti tuon 5,4A kollektorivirran. Haetaan ensi tähän sopiva Darlington-transistori. Trankun mitoituksessa tällaiseen lineaariseen sovellukseen on kolme tärkeää tekijää:
1. maksimi kollektori-emitterijännite jonka trankku näkee pitää olla reilusti alle datalehdellä sallitun jotta trankku ei lyö läpi heti kättelyssä tai häiriöpiikistä. Tässä vaatimus on loiva koska trankku näkee max 7 V (konkkajännitteen ja lähtöjännitteen erotuksen). Valitaan kuitenkin reilusti isompi max jännite jotta ollaan turvallisilla vesillä
2. Maksimi sallittu kollektorivirta pitää olla isompi kuin virtalähteelle käytännössä koskaan tuleva kuorma. Mitoitusperusteena käytetään jatkuvaa kollektorivirtaa jolloin hyvin lyhytaikaiset ylitykset on sallituja kunhan trankun terminen kapasiteetti riittää.
3. Asia joka ei ole ilmiselvä - SOA eli Safe Operating Area (turvallinen toiminta-alue). Lineaarisissa kytkennöissä kuten tässä yhdistyy korkea jatkuva kollektorivirta ja saturaatiojännitten huomattavasti ylittävä kollektori-emitterijännite. Transistori hukkaa tehoa noiden kahden tulon verran. Käytännössä tämä tehohäviö syntyy puolijohdesirussa ja kun häviöteho kasvaa niin siellä alka esiintyä ns. hot spot-ilmiötä joka lopulta johtaa sirun sulamiseen ja läpilyöntiin jolloin trankku tuhoutuu. Tehotransistorien datalehdet näyttävät turvallisen toiminta-alueen eli sen kehän jonka sisällä virta ja jännite kulloinkin täytyy pitää.
Ensiksi siis haetaan (Darlington) kivi joka täyttää kaikki nämä ehdot. Koetetaan vielä löytää semmoinen jonka saa kotimaasta. Ja kas: Sekä VEKOYlla että Partcolla on listoillaan MJ11016 joka on tarpeeksi järeä tähän käyttöön: Vcemax 120 V, Icmax 30 A, ja SOA: ulkonurkka kattaa pisteen 25Vce/10Ac.

Seuraava kiinnostava kysymys on taas tuo kantavirta ja sitä varten tarvitaan tietää trankun minimi hfe. MJ11016:lle se on iso, jo 300mA kollektorivirralla yli 1200 ja kasvaa 10A virralla huippuarvoon 10000. Eli virtavahvistusta riittää ja selvitään kevyellä kantavirralla. Jo yksi ainoa milliampeeri riittäisi, mutta laitetaan nyt varoiksi kymmenkertainen virta, eli 10 mA jotta zenerien toimintapiste asettuu kunnolla..
Tehokiven kantajännite Vbe vaihtelee kollektorivirran funktiona karkeasti välillä 1,2 V - 2V. Valitaan 2V ja mitoitetaan sen mukaan. Tällöin zenerjännite Vz pitää olla 72V jotta trankun emitterijännite ja sitä kautta lähtöjännite on 70 V ( = Vz - Vbe). Sattuu tuo 72V olemaan mukavasti 2x36V joten kaksi 36V zenerdiodia sarjassa hoitaa homman. Näitä löytyy sekä Partcolta että VEKOY:lta. Siis min 1W zener, 36 V.

Mutta sitten. Kun päätettiin laittaa lähtöjännite käytännössä samaksi kuin tulojännitteen minimi niin sille zenerien etuvastukselle tuleekin nyt kovat paikat. Jotta virtaa vielä menisi kun jännite-eroa ei juuri ole niin vastuksen arvon pitää olla pieni. Kun taas tulojännite on korkealla ja jännite-ero kasvaa, kasvaa myös zenerien läpi menevä virta. Itse asiassa tällä mitoituksella minimijännitteellä zenerit eivät enää johda kun suotokonkkien jännite (eli regun tulojännite) on alle 71 V ja zenerjännite on 72 V. Mutta kuitenkin halutaan että regulointi käynnistyy mahdollisimman pian ja se vaatii olemattoman pientä etuvastusta. Jännitteen sitten noustessa kun kuorma pienenee, kasvaa zenerien virta roimasti ja ne kiehuvat kuiviin. Ei hyvä.
Siispä pitää laittaa vastuksen tilalle simppeli viiden komponentin vakiovirtalähde. Se rajoittaa zenerivirtaa kun jännite-ero kasvaa ja päinvastoin. Tyhjästä sekään ei sähköä osaa tehdä joten maksimivirralla loppuu jännitevarat ja lähtö siis vähän notkahtaa. Ei kuitenkaan haitanne käytännössä mitään. Tuon voisi estää yksinkertaisesti speksaamalla matalamman lähtöjännitteen, mutta silloin transistorin maksimi tehohäviö alkaa kasvamaan jyrkästi. Parinkin voltin pudotus 68 V:iin aiheuttaisi maksimi häviötehoa jo ~35W kun virta on ~6,8 A. Että ehkä parempi näin.

Tässä linkissä kuva piirikaaviosta.
https://www.dropbox.com/s/q0ozqnkicmqp9r9/3%20Kompon%20Regu%20-%20Page%201.png

Jos mikä jäi hämäräksi niin saa kysyä :)

[taitosonig]

Todella suuri kiitos sulle kremmen rautalangasta väännetystä ohjeesta  :) Taidanpa kokeilla rakentaa noiden ohjeiden mukaan ja katsoa mihin se riittää  ;)
Eka tyhmä kysymys mikä tässä nyt heräsi, niin kuvassa on yksi komponetti merkattu 10k tämä ilmeisesti on 10Kohm vastus ?  :-[

Ja itselleni heti vastaten ! Niinhän se taitaa olla.

[Kremmen]

Joo, sehän se. Yleinen tapa on jättää ohmin merkki pois kun ei tavallinen vastus ole kuin ohmeja (ei siis faradeja, voltteja jne jne). Samaa näkee konkissa ja keloissa joissa usein merkataan vaikkapa konkka 100n ja silloin tarkoitetaan aina 100 nF jne jne.

[CNCpossu]

Nyt itellä on myöskin ongelmia liian suuren jännitteen kanssa ja oma tietämys ei nyt ole kaikkein vahvinta tällä saralla, joten voisikohan joku viisaampi jhelpata ?

Eli Homma on seuraavanlainen. Virtalähteenä on 10A rengassydänmuuntaja josta tulee ulos tasasuuntaajan ja kahden 50V 33000 uF sarjaankytketyn elkon jälkeen ulos levossa 82V. Muuntajassa on kaksi ulostuloa ja ne on kytketty sarjaan, muistaakseni ulostulot oli AC 25v + 25v. Kun kytken virtalähteen ohjainkortteihin ulostulojännite on 79V. Askelmoottorien käyttöjännite on 24-80V eli voisi olla hyvä tiputtaa muutama voltti pois, jottei kortit kärsi... Ohjainkortit on säädetty 3.1A alueelle.

Nyt olisi tervetullut vinkit oikeanlaisen tehovastuksen valintaan, kun en oikein luota nyt itseeni tässä asiassa :-(

Voi kysyä, kannattaako rakentaa itse, kun aika halvalla saa valmiita powereita? Tuosta itse tehdystä tulee helposti kalliimpi, kun ottaa mukaan konkat, tasurit, jännitteenrajoituskytkennät ja muut. Lisäksi lineaarisella jännitteen rajoittimella saa helposti huimat hukkalämmöt sähkölaatikkoon, ja hakkurina se on vaikea saada toimimaan luotettavasti.

Esimerkiksi
http://www.ebay.de/itm/1-5-14-6A-24-36-48V-35W-50W-100W-150W-200W-350W-AC-DC-Switching-Power-Supply-/251329764716
saa 72 eurolla pari 36V 9.2A ampeerin poweria, jotka sarjaan kytkemällä saa stabiloidun 72V 9.2A powerin.. Tuon hyötysuhde hakkurina on hyvä eli ei hukkalämpöä. Noista samannäköisistä kiinahakkureista hyviä kokemuksia. (kop kop)

Juu, kiva rakentaa itse ja osatkin voi löytyä miljoonalaatikosta, ei siinä mitään. Ihan vaan ideana.

[Peruna]

Yksi helppo tapa tiputtaa muutama voltti pois on kiertää se toisiosta lähtevä johto muutaman kierroksen vastasuuntaan muuntajan käämin ympäri. Oikea kiertosuunta selviää kokeilemalla tai käämiä katsomalla.