UNIVERSUMS HISTORIA | PemE1a | Elektronikens Grunder — Strömskydd | 2012V7 a BellDHARMA production  |  Senast uppdaterade version: 2023-03-04 · Universums Historia

 

innehåll denna sida · webbSÖK äMNESORD på denna sida Ctrl+F · sök ämnesord överallt i SAKREGISTER  ·  förteckning över alla webbsidor

 

Bildkälla: Författarens arkiv · MONTAGE: 11Jun2013  E12  Bild 105 — 24Maj2010 R Bild84 · Nikon D90 • Praktisk Elektromekanik — Se även från HUVUDDOKUMENTET MED ÄMNESORIENTERING

 

 

sök ämnesord överallt inom ELEKTRONIKEN i separat sakregister för Praktisk Elektromekanik i  sakregister elektroniken  

 

 

        Gammaprojektets alla dokument — Maj2012-Jul2016

 

 

PBSR | Spänningsregulatorer — Orientering | Stabil spänning | 3T-PBSR | 3T-CMOS-Var-PBSR | 4T-PBSR | KONTAKTRESISTANSMÄTNING |

 

ELEKTRONIKGRUNDERNA — Applikationer

SPÄNNINGSREGULATORER — olika typer

 

 

 

SPÄNNINGSREGULATORER — Allmän Orientering

Spänningsregulatorer — diskreta konstruktioner — spänningsstabilisatorer --

 

 

Spänningsregulatorer — diskreta konstruktioner

Spänningsregulatorer, orientering — 3T|4T

 

3T-PBSR —  Potential Barriär baserade Spännings Regulatorer

MosFet 3T-PBSR med fast utspänning

MosFet 3T-PBSR med variabel utspänning — enligt preliminära test 11Maj2016

Enkel automatsäkring med Tyristor och MosFet

MosFet 3T-BCDvarPBSR

 

EXPERIMENTPROJEKT--3T

SPÄNNINGSREFERENS 5V000 typ 3T-PBSR — med låg strömförbrukning — 5V000 20°C — Sammanställt 16Apr2016

SMPS RippelKill

 

4T-PBSR —  Potential Barriär baserade Spännings Regulatorer

Emitterregulatorn

OP-baserade emitterregulatorer

 

OPzener

 

LIKRIKTNING

Likriktning — användning av SMPS- enheter AC/DC och AC/AC för grovtester — 

 

SKYDD:

Överbelastningsskydd — Strömskydd

NEGATIV STRÖMSÄKRING — transistor på nollsidan

Enkel automatsäkring med Tyristor och MosFet

 

Strömsäkringen

Överbelastningsskydd

 

Strömsäkring för SMPS-enheter med växelspänningsutgång

AC-toppspänningsmätare

Impulsreläet

 

 

SPÄNNINGSREGULATORER — NOMENKLATUR

SPÄNNINGSREGULATORER — olika typer — basdata

 

SPÄNNINGSREGULATORER

Allmän orientering

 

NOMENKLATUR

Kombinationer i konstruktioner som används i denna presentation

NOMENKLATUREN HÄR ÄR ENDAST SIGNIFIKANT FÖR FRAMSTÄLLNINGEN I UNIVERSUMS HISTORIA — termförenklingar

 

Vanlig [Positiv eller Negativ] SpänningsRegulator: SR  -- eng. Voltage Regulator [VR]

Konstruktioner med diskreta transistorer:

PotentialBarriärspänningsbaserad SpänningsRegulator — bipolära (NPN--PNP) eller unipolära (MOSFET Nch--Pch): PBSR

3-transistortyp: 3T-PBSR

4-transistortyp: 4T-PBSR

 

Emitterstyrd SR: emSR

EMITTERSTYRD SPÄNNINGSREGULATOR

:

Emitterstyrningen baserad på diskreta transistorer [PBSR]:  PBemSR

POTENTIALBARRIÄRBASERAD EMITTERSTYRD SPÄNNINGSREGULATOR

:

Emitterstyrningen baserad på operationsförstärkare [OP]:  OPemSR

OPbaserad EMITTERSTYRD SPÄNNINGSREGULATOR

:

Emitterstyrningens spänningsmatningsreferens baserad på diskreta transistorer [PBSR]:

PBemSR: PBSR-PBemSR         -- POTENTIALBARRIÄR-matad PBSR-EMITTERSTYRD SPÄNNINGSREGULATOR

OPemSR: PBSR-OPemSR        -- POTENTIALBARRIÄR-matad OP-EMITTERSTYRD SPÄNNINGSREGULATOR

:

Emitterstyrningens spänningsmatningsreferens baserad på operationsförstärkare [OP]:

PBemSR: OP-PBemSR               -- OP-matad POTENTIALBARRIÄR-EMITTERSTYRD SPÄNNINGSREGULATOR

OPemSR: OP-OPemSR              -- OP-matad OP-EMITTERSTYRD SPÄNNINGSREGULATOR

 

 

I framställningen används dessa akronymer löpande och omväxlande för att referera

olika konstruktioner och tester.

 

Bakgrund:

POTENTIALBARRIÄRSPÄNNINGSBASEN grundas helt på den vanliga bipolära kiseltransistorn med dess potentialbarriär — eller för den delen fälteffekttransistorernas något högre fälteffektbarriärnivå (ca 1V):

— Transistorns ledningsförmåga har ett maximalt skarpt förstärkningsknä där transistorns strömledningsförmåga drastiskt tillväxer från noll.

   För kiseltransistorer ligger den nivån vid rumstemperatur (20°C) vid ca 0,6 volt. Också delvis beroende på strömbelastning. Genom speciella kopplingar kan den nivån utnyttjas för att styra ut en motsvarande stabil huvudspänningslinje, i princip praktiskt taget oberoende av belastning. Det är bakgrunden till den här använda PBSR-nomenklaturen.

 

 

3T-PBSR —  Potential Barriärspännings baserade Spännings Regulatorer med 3 transistorer

ExperimentProjekt-3T-PBSR:

 

EXPERIMENTPROJEKT                                                                                           

3T-PBSR Feb2016

SPÄNNINGSREGULATORER — IDEALT: stabil lågbrusig rippelfri spänning oberoende av last

————————————————————————————————————————

Testade och utprovade 3T-PBSR

 

 

ALLMÄN PROJEKTFORM 3T-PBSR

—————————————————

Tester, försök och utvecklingar I SAMBAND MED GAMMAPROJEKTET — Feb/Mar2016

Kretsbilderna nedan: första skisser till aktuella experimentprojekt: praktiska dito redovisas löpande i texten.

— Varje sektion kopplar ett eget avsnitt (VänsterKlicka) med praktisk anknytning.

 

polskydd

SMPS-nollrippel

strömsäkring

överbelastningsskydd

spänningsregulator

 

 

 

 

 

lyxförsäkring, inget exempel än

SMPS-tillämpning

AutoFuse

termoskydd

med diskreta komponenter

 

 

 

TROTS det switchade nätaggregatets minimala mV-transientspikar [se SMPS-spikarna] — speciellt tråkiga för instrumentapplikationer — är switchade nätaggregat, som det visat sig, bekväma och starka, kompakta och små strömkällor för grovtester av olika slag.

 

 

Spänningsregulatortypen ovan 3T-PBSR har framkommit i gammaprojektets ljus som följd av strävan att hitta lösningar för att få fram en (super-) strömsnål spänningsregulator — för batteriapplikationer.

— Batterimatning, som det har visat sig, är (här) det uteslutande enda alternativet i GAMMAPROJEKT: effektiva analyser på minsta möjliga detekterbara signaländringar )= »kemiskt ren» utgångspunkt — och med de medel som normalt står till elektronikamatörens förfogande. Framställningen i gammaprojektet har redan från början haft som mål att just undersöka se om det alls går att bygga en effektiv gammasensor — utan dyrbar utrustning och dyra specialkomponenter. Baskravet är emellertid motsvarande strängt: vi måste ha en absolut (så långt det går) ren, stabil ström och spänningslinje, eller så inte alls.

 

 

3T-PBSR-kretsens R3 kan enkelt sättas 10M för mindre maxströmmar (max tiotal mA) — med motsvarande underhålsströmmar i storleksordningen tiotal µA (för [variabla regulatorer som matas av] batterispänningar upp mot 30V).

   Särskilt strömsnåla testade 3T-PBSR-kretsar med

 

iSUPPLY                       max utström:

————                       ——————

4µA.1 — 4µA.2            > 1mA

6µA                               > 50mA

7µA                               > 30mA

En kraftigare ±sort med variabel utspänning (1,5-40V) och överbelastningsskydd:

400µA                           > 1000mA

 

 

Viktigaste komponenten — strömsäkringen

SPECIELLT MED DE KONVENTIONELLA KOPPLINGSDÄCKEN som bara låser insatta komponentben i EN punkt — vilket betyder att KOMPONENTEN SITTER OCH VICKAR mer av regel än undantag — ställs HÖGA krav på säkra isoleringar i experimentkopplingarna — VILKET INTE ALLTID HÅLLER. Ibland inträffar oavsiktliga beröringar som leder till kortslutningar, och därmed onödigtvis förstörda komponenter, eller i värsta fall ännu värre.

 

Kopplingsdäck med TVÅ monteringspunkter (HÅLKRAGE+BottenStopp) lider inte av den typen av äventyr, se vidare i KOPPLINGSDÄCK, Kopplingstyper. Ett (3mM plast-) hylsavsnitt för införing, ett avsnitt (3mM) för kontakt.

   De kopplingsdäck som finns att köpa har alldeles för litet avstånd (1mM) mellan plastdel (däcktopp) och kontaktbleckdel (strax under). För att öka säkerheten (och reducera haverierna) måste motsvarande säkerhetskretsar finnas som hjälper till om olyckan är framme — eller/och att särskild omsorg iakttas med särskild isolering.

 

 

 

TESTADE 3T-PBSR —  Potential Barriärspännings baserade Spännings Regulatorer med 3 transistorer

Testade 3T-PBSR:

 

 

Testade och utprovade 3T-PBSR —

——————————————————————————————

Uut = UT3b(R1/R2+1)

 

 

Alla här testade 3T-PBSR-kretsar uppfyller utspänningsnivåer med brus/brum inom intervallet 1mV — övriga har här utesluts på grund av önskemålet med bästa status och förutsättningar för instrumentapplikationer.

 

Kravet på strömsnåla strömkällor för instrumentapplikationer (GAMMAPROJEKTET) har lett fram till en serie praktiskt användbara diskreta transistorkretsar.

 

iS4µA:

3T-PBSR med max 1mA utström, Bipolära transistorer — ISUPPLY = 4µA

 


 

3T-PBSR med en variabel 0-1V-referens — kräver endast 4µA från ett 9V-batteri.

Testad applikation Apr2016.

— Med 9V-batteriets standard kapacitet 550mAh räcker ovanstående i kontinuerlig drift:

T = 0,55Ah/4t6A = 137.500h = 5729,1666d = 15,685603y:

— Batteriet hinner läcka ut (normalt runt 6 år [Wikipediauppgift 2016]) långt innan det används ut.

 

Temperaturstabiliteten

Olika grovtest har genomförts med varmluft (hårtork) och separat injusterad digital ugnstermometer (spetsproben nära T3).

— Typresultaten är som nedan med kretsbilden ovan på Lilla Kopplingdäcket:

 

 

1 — helt utan kompensering:

— 0V6 Potentialbarriären avtar drastiskt med bara små ändringar i rumstemperatur (20°C): Mellan 25-30°C avtar 5V-referensen (3T-kretsen ovan) runt 100mV. I de allra flesta instrumenttillämpningar är den avvikelsen INTE acceptabel.

2 — med ett NTC-motstånd:

— Märkbar förbättring/reduktion av avvikelsen nås direkt med insättning av ett lämpligt NTC-motstånd, här 22K vid 20°C: avvikelsen 25-30°C endast i mV-området.

3 — försök att öka stabiliteten ytterligare:

— Exemplet illustrerar utmaningen: endast med tålmodigt = långvarigt experimenterande — parallellkopplingar, seriekopplingar — är det möjligt att förbättra temperaturstabiliteten. Och då, bara inom vissa intervall — för vår del företrädesvis 20-40°C för allmänna laboratorieändamål i olika instrumentapplikationer.

 

Typkopplingen ovan har begränsad utström: max 1mA.

— Aktuella applikationen som bara ska ge själva 1V-referensen har i det sammanhanget ingen betydelse. Däremot om, separata, högre strömmar krävs måste en annan lösning sökas.

— Vi finner en sådan genom att ersätta NPN-transistorerna med motsvarande unipolära (fälteffekt-) transistorer:

MosFet 3T-PBSR med fast utspänning

 

3T-PBSR med MOSFET

— max utström begränsas enbart av T1: 50mA lastström testat med oförändrad utgång;

Unipolära regleringstransistorer T2&T3 —

ISUPPLY = 6µA

 

 

ZENERDIODEN PÅ UTGÅNGEN 5V6 är insatt för att motverka överspänning vid uppstart. Utan den komponenten (beroende på) kan startspänningen sträcka sig (långt) över 6V.

STARTANORDNINGEN ger 3T-enheten automatisk startström via en kort (1mS) initierande 010-puls — vilket annars är 3T-kretsens svaga punkt: ingen egentlig startström existerar sedan strömkällan anslutits. Släcks enheten ner, kan den sedan inte startas igen utom via separat startström.

Kretsen med variabel utspänning?

— Kretsen ovan lämpar sig INTE för typen VARIABEL utspänning via potentiometrar.

   ANLEDNING:

— När spänningen ändras variabelt via R1 (eller R2) svarar T1 (via T2) med momentan KORTSLUTNING:

— Rykande Jättekul: Komponenter (T1, T2) förstörs inom 1/100 sekund — med vidare obehagliga äventyr. Kopplingen ovan med variabel utspänning via R1 eller R2 som potentiometrar är helt praktiskt oanvändbar.

— Det finns dock ett relativt enkelt sätt att lösa det problemet. Se lösningen i MosFet 3T-PBSR med variabel utspänning.

 

Temperaturstabiliteten

Värmetester (Apr2016) har här finslipats för att få fram en (enklare) optimal temperaturstabilitet runt 20-40°C. Preliminära tester visar att avvikelsen (med kretsbildens aktuella individer) är ytterst liten: från området 20-25°C och närmast upp till 30-35°C.

— Svårigheterna att avgöra beror också på testmetoden: varmluftblåsningen (sakta, ca 1°C ökning per sekund) är INTE representativ för verkliga förhållanden där temperaturen ändras långsamt under timmar och alla komponenter har god tid på sig att säkra en gemensam termokoppling. Så: Vi vet inte hur saken ställer sig då, och om, ett mera kompakt kretsbygge genomförs (kretskort). Ovanstående är en första (grov) vägledning.

 

 

 

5V-SPÄNNINGSREFERENS MED 3 BIPOLÄRA TRANSISTORER

SPÄNNINGSREFERENS typ 3T-PBSR — med låg strömförbrukning — 5V000 20°C — Sammanställt 16Apr2016

 

 

SE SLUTKRETSEN FÖR ANVÄNDNING MED ETT 9V-BATTERI

Isupply 4µA 5V-spänningsreferens med 3 bipolära transistorer

FÖR ANVÄNDNING MED 9V-BATTERI till STABIL SPÄNNINGSREFERENS (1V000@20°C)

— Batterispänningen kan utnyttjas ända ner till strax över (tiotal mV) 5V:

 

 

Foto: 14Apr2016  SR3T5V 1

 

minimum Input Voltage ..........  5,02 VDC

maximum Input Voltage .........   40 VDC — akta AC-SMPS-produkternas RMS-värden, se särskild artikel i SMPS-RippelkILL

SupplyCurrent .......................   4µA power-on indication and other peripherals excluded

6µA powerOn UltraGreen Ø3mM LED + 1MΩLedR included

7,5µA powerOn UltraGreen Ø3mM LED + 1MΩLedR + 4MΩ Pot + Uz5V6 ZenerDiode (ElectroKit2016) included

Max Current Use ...................   1mA (5V000 decreases when equal or more current is used)

 

GRUNDVERSIONENS TESTFORM alla grundkomponenter — spänningsreferensen 0-1V ligger på utgången, inte utritat nedan, se Schemat längre ner.

 

 

 

Foto: 14Apr2016  SR3T5V 20 — Kopplingsschemat ovan med ALLA TESTADE GRUNDKOMPONENTER — Se Slutkretsen särskilt för 9V-batterimatning.

 

▲ Notera IN-dioden Dsmps öv.vä. typen 1N4148:

   Dsmps-typen för AC-SMPS > 15V — Se även exempel i SMPS-RippelKill:

— Använd en mera spänningstålig diod typ 1N4007 (1KV) eller 1N4005 (600V) om AC-inställningen är större än 15V. Används switchdioden 1N4148 för dessa fall som Dsmps (75V/100V beroende på fabrikationsepok) — speciellt i 24VAC-läget (toppspänningen obelastad ligger upp mot 40V: BAKÅT, ÅT ANDRA AC-hållet i andra AC-halvperioden, get det totalt runt 80V mellan lägsta AC-läget och föregående inlagrade toppspänning i kondensatorn: 75V-dioden bränns sönder) — kommer med största sannolikhet en del komponenter att gå sönder (T1, Dsmps) med vidare äventyr.

 

 

Kopplingsschemat till 3T-PBSR 5V ALLA GRUNDKOMPONENTER I BasTESTEN med kretsanslutningar för experiment på Lilla Kopplingsdäcket:

 

 

 

 

Funktion:

 

Utan Uz:

— C1 och C3 uppvisar bägge tillsammans eller var för sig viss brum/brusdämpande verkan. C3 särskilt (kretsen utan D/R4) gynnar START-funktionen men då begränsat till högre inspänningar: För att kretsen ska starta automatiskt vid inkoppling av lägre inspänningar (9V batteri) krävs D/R4. C3 verkar emellertid också samtidigt hämmande för regleringens hastighet;

Med Uz:

— Vid uppstart tenderar utspänningen via C3 att gå (betydligt) högre upp än kretsens normala utspänning vid 5V (ibland betydligt över 6V, beroende på inspänningen enligt flera observationer). Med tillägget av Uz elimineras den överskjutningen.

C1:

— C1-värden från ca 1nF uppvisar märkbar brumdämpning — C1 i mera strömkrävande 3T-kopplingar (se Tester 3T) har (680p) viss stabiliserande (självsvängningseliminerande) verkan.

   C1-värden (keramiska,, inte elektrolyter, deras stora läckström demolerar kretsens normalt låga drivström [4µA]) upp mot 1µ visar enligt test självsvängning med AC-inspänning (test AC-SMPS 24Vin, självsvängningen i period runt 6 sekunder).

D/R4:

—C3 kan helt undvaras med insättning av switchdioden 1N4148 (R~2,7GΩ). Brumdämpningen i sig kan då skötas antingen/och av C1 (1n) eller omsorgsfull jordskärmning (kopparplan underst); en metallplatta under testkopplingsdäcket ger ungefär samma funktion som C3 och/eller C1 (1n).

3T-kretsen anpassad för batterimatning 9V:

— I vart fall får man testa bästa lösning beroende på tillämpning. Kretsen ovan som nedan för 9V batterimatning — med potentiometer för 0-1V-referens. Se SLUTKRETSEN.

 

 

Allmänt om Spänningsreferensen 3T-PBSR:

 

PotentialBarriärSpänningsRegulatorn med endast 3 Transistorer (här bet. 3T-PBSR eller PBSR-3T) har förnämliga egenskaper — och en del »vildhästTendenser»:

 

•  Utgångsbrus mindre än 0,5mV t-t (1Hz);

•  Kan konstrueras för extremt låg egen strömförbrukning (ental eller tiotal µA);

•  Kan reglera höga strömmar med liten egenförbrukning;

•  Uppvisar (för större drivströmmar) snabba transientsvar (<1µS|1A stöttest, transientamplitud ca50mV);

•  TRIXIG I STARTEN — ingen direkt ON-strömväg finns för att starta enheten (Dioden R4/D och kondensatorn C3 i schemat ovan ger AutoStart — upptäckt efter många otaliga experiment och försök);

 

Kretstypen 3T-PBSR inte direkt (ännu 2016) upphittad i etablerade korridorer — funktionen ovan upptäckt (2015) i samband med studier (Texas Instruments Applications) av olika IC-lösningar till OP (där den bipolära PNP-drivningstypen figurerar på olika ställen).

 

D/R4:

 

Test med höga normala motstånd (10MΩ) fungerar visserligen för att ge enheten en STARTSTRÖMVÄG. Men med nackdelen att totala strömförbrukningen i själva funktionen ökar (drastiskt, långt mer än typ 4µA).

— Switchdioden D/R4 (1N4148) har en backrestistans (vid 5V, särskilda mätningar) på drygt 2GΩ. Test visade att denna komponent GALANT sköter startfunktionen, och sedan knappast alls belastar huvudfunktionen.

— Test på samma diodkoppling med en 3T-PBSR för högre strömmar fungerar dock inte: diodbackresistansen är för hög för sådana tillämpningar: en särskild START-knapp måste användas (eller någon mera omständlig elektronisk AutoStartkoppling).

 

C3 — minimum 100n — INTE elektrolyter, endast plast eller keramik:

 

STARTfunktionen från grundtesten visade att (också) C3-kondensatorn kan göra jobbet — förutsatt minst 100nF.

— Vidare C3-test med olika värden och typer (keramiska, plast, elektrolyter) visade att elektrolyter (1µF) helt DÖDAR den låga srömförbrukningen (4µA) genom hutlöst stora läckströmmar.

— Plastkondensatorer däremot och även keramiska, samma värden, uppvisar ingen menlig inverkan på den låga huvuddrivströmmen (4µA).

— Vidare test med digitaloscilloskop visade en C3-bonus: den dämpar tydligt en annars märkbart insmugen brumkomponent ~ som med C3 rätas ut (helt) —.

 

Uz — 5V6:

— Den nyare typen (2016 ElectroKit) [äldre fabrikationer (ELFA omkr. 2000) uppvisar delvis andra egenheter vid låga drivströmmar]

 

Utan Zenerdioden drar 5V-utgången upp långt över sin nivå (5,000 V) vid PowerOn:

— Zenerdioden fimpar den utvecklingen genom att uppvisa en maxamplitud vid ON på just precis 5V6. Därmed är överspänningstendensen eliminerad.

— Zenerdiodens ström vid den normala utspänningsnivån 5V är försumbar: 1µA.

 

Testade strömkällor:  Se DsmpsNOTERING : AC-SMPS : max15VAC med 1N4148

 

SWITCHADE NÄTSPÄNNINGSAGGREGAT (SMPS) är (ofta, numera) bekväma strömkällor för grovtest.

— Här har två typer testats: en DC-SMPS 9-24V och en AC-SMPS (9-24 VAC, ger toppspänningar, utan belastning, resp. 13-34 VDC [uppmätt 40V]).

— Bägge dessa kan (galant) anslutas till 3T-PBSR-enheten via en diod (Dsmps för samtliga fall 1N4005 alt. 1N4007, se DsmpsNotering) och en glättkondensator (Csmps 100µF/50V):

— I DC-fallet elimineras switchripplet helt av dioden + kondensatorn (se oscillogrammen i DC-AC), medan AC-fallet via dioden ger den nödvändiga (halv) likriktningen med den nödvändiga glättspänningen (Csmps) till 3T-enheten.

 

3T-kopplingens oscillogram -- SCHEMAT  :

DigitalOscillogram — 3T-enhetens signalstatus:

ALLA GRUNDKOMPONENTER

 

Digitaloscilloskopets egen referensmätsignal FÖR JÄMFÖRELSE — Proben ihopkopplad med GND-klämman — finast möjliga mätlinje:

 

          

 

Utspänningsstatus — SCHEMA:

 

DigitalOscilloskopOscillogrammen ovan ger en relativt ingående analysbild av hur 5V lågströmsregulatorn fungerar med de olika grundkomponenterna.

Vänster:  Utspänningslinjens utseende med de olika Max (40V) Min (9V)-ingångsmatningskällorna. Rödstrecken över C3 Uz anger att komponenten tagits ur.

Höger:  Uppstarten vid PowerOn (Matningsspänningen ansluts).

— 3T-enheten tänder när spänningen T1emitter-GND överstiger ca 0V6. Generellt MED C3 går utspänningen direkt upp till enhetens reglerande normalvärde 5V vid rumstemperatur (20°C). Oscillogrammen nedan visar emellertid en del undantag (ibland upp över 6V), fortfarande MED C3, som nödvändiggjorde införandet av Uz:

 

3T-enhetens PowerOn-status -- SCHEMA:

 

 

Vänster:  MED C3: C3 hindrar maximalt snabb uppstart: Utgången skjuter under ett antal sekunder över aktuella 5V-nivån; Uz-krävs för att säkra max utspänning 5V5 (eg. 5V6);

Höger:  UTAN C3: Ingen toppspänningsbegränsare behövs; Utgången går direkt upp till 5V0.

— Orsaken till C3 över huvud taget: Från början observerat visade C3 (100n Plastkondensator eller Keramisk — inte elektrolyt [elektrolyter har stora läckströmmar och förstör hela 3T-kretsens låga egenströmförbrukning]) en viss brumdämpning (AC-Oscillogrammet vänster med C3) — Men den funktionen utförs ekvivalent med en metallplatta kopplad till GND under kopplingsdäcket enligt test.

   Se vidare i Slutkretsen.

 

DC-AC-ingångarna:

Spänningslinjen på ingången till 3T-enheten vid de olika testade DC/AC SMPS-matningarna:

 

 

 

TRANSIENTSPIKAR + ordinära nätspikar följer SMPS-enheterna som vädret följer klimatet: De snabba nano ±10mV-spikarna (syns först med upplösningen 1µS) är omöjliga att eliminera — även i lågströmsapplikationer (Induktanser med resistanser i KΩ -området testade: ingen förbättring). Test med optokopplare (separat lysdiod och fototransistor) visar också samma: inte minsta lilla ynka reduktion: går inte att få bort. Men för grovtest gör SMPS-enheterna ett bra jobb. Batterimatning (med omsorgsfull skärmning) är här veterligt enda alternativet för att få kemiskt rena utspänningslinjer: KONVENTIONELLA Labb-nätaggregat är uteslutna. Helt.

 

 

Slutkretsen 3T-PBSR 5Vref med 0-1V-referens och iSUPPLY  7µA:

Slutkretsen — Uut: 5V000; Iut: max1mA;

0-1V-referens (1MΩ) med Bourns 3323P-potentiometer ingår :

Egen strömförbrukning: 7,25µA inkl. lysdiodsindikeringen

 

 

Minst 6 år: Livslängden på 9V-alkaliska batterier beskrivs generellt bl.a. i Wikipedia på artikeln Nine-volt battery (Self discharge, Apr2016). Med batteriets egen läckström inkluderad: ”.. can be expected to last for approximately 6 years”.

   Den normala kapaciteten för ett 9V alkaliskt batteri anges som 550mAh (0,55Ah). Med en konstantström på 7,25µA kommer ett sådant batteri att räcka tiden (t) lika med

t = 0,55Ah/7,25µA = 75.862,068h = 3160,9195d = 8,654126 år: Batteriet hinner läcka slut innan det använts ut.

   Kretsen nedan (7,25µA) med den ultragröna lysdioden kan lika gärna få stå på och gå kontinuerligt som att man stänger av batterimatningen emellanåt: batteriet självläcker i vilket fall snabbare än det används.

 

Kretsbilden nedan är den slutliga krets som kan användas tillsammans med batterimatning (9V) — ända ner till strax över 5V (ca 20mV enligt test).

 

3T-PBSR 5V- enheten med 0-1V-referens  —  utgångsbrus 5mS [Se Oscillogram]: ca 200µV  SN ratio = 5V/200µV = 25000

—————————————————————————————————————

egenförbrukning:  totalt 4(Basic) + 2(Indikering) + 1,25(RPot) = 7,25µA

 

 

 

OM UTGÅNGEN KORTSLUTS OCH SEDAN LÄMNAS ÖPPEN MED BATTERISPÄNNINGEN TILLKOPPLAD DRÖJER DET  5-10 SEKUNDER INNAN UTGÅNGEN TÄNDER UPP TILL 5V000. Max användbart reglerat strömuttag vid 5V000: 1mA.

   Se även kretsens OSCILLOGRAM.

 

Temperaturstabiliteten Batteriversionen 3T-BPSR:

Temperaturstabiliteten

 

18Apr2016: 3T-kretsen har ännu så länge testats endast i rumstemperatur (20-25°C) för allmänna laboratorieändamål.

 

PBSR-enheterna avtar i utspänningen med växande temperatur p.g.a. att 0V6-barriären i T3 går mot noll med växande temperatur. Insättning av ett passande NTC-motstånd tillsammans med R2 har visat sig kunna dämpa, eller helt eliminera inom vissa intervall, den tendensen.

 

   En del preliminära här ännu icke redovisade test har gjorts med tillägg av ett 10K NTC-motstånd för R2 (97K6met1% = 10Kntc + 87K6met1%) för att försöka få fram en allmän rumstempererad labbstabilitet året runt vinter-sommar 20-40°C.

   För ev. vidare.

 

29Apr2016: Mera reguljära värmetest av 3T-PBSR 5V- enheten på kopplingsdäcket:

 

1: R2 = 97K6; 2: R2 = 75K + 22Kntc; 3: R2 = 75K + 22Kntc + 1Kntc;

 

°C | 1

Uut Volt | 1

 

°C | 2

Uut Volt | 2

 

°C | 3

Uut Volt | 3

24,2

4,90

 

24

5,03

 

24,1

4,95

29

4,80

 

25

5,02

 

24,5

4,96

32,5

4,70

 

28

5,03

 

26

4,97

35,5

4,60

 

34

5,02

 

27

4,99

-

-

 

36

5,01

 

30

5,00

-

-

 

38

5,00

 

33

4,99

-

-

 

-

-

 

35

4,98

-

-

 

-

-

 

40

4,94

 

OBSERVERADE MÄTVÄRDEN — termomätare typ digital ugnstermometer — värmekälla typ hårtork: värmestegring ca +0,1°C/sekund

 

 

 

MOSFET 3T-PBSR — Potential Barriärspännings baserade Spännings Regulatorer med 3 transistorer

MosFet 3T-PBSR med variabel utspänning — enligt preliminära test 11Maj2016

 

MosFet 3T-PBSR med variabel utspänning och låg egenström

Modifikation från MosFet 3T-PBSR med fast utspänning

— Som alltid i början: krävande utveckling. Efter TID (och sju svåra eländen): galant funktion. Vi studerar detaljerna från början.

 

 

Kretsen nedan preliminärt testad OK 11Maj2016:

— Lastresistans i test 500 Ω (2st 1K i parallell);

— Utspänning i test: 5-18V;

— Inspänning: Vanson DC SMPS 9-24V;

— Transientsvar vid 18Vut och last 36mA: +2mV under max 1mS

Transientsvaret är så litet att det konkurrerar med brummet om man tar bort skärmningen i testet;

— Utgångslinjen helt oberörd; det ser ut som att »ingenting händer» när man kör stötströmmen i test. Utspänningsvärdet (separat digital voltmeter) står stabilt på samma.

MosFet 3T-PBSR Uvar

Kopplingsschemat

 

T1 = Darlington PNP BC516

JORDPLAN KRÄVS — annars stora brumkomponenter

 

FÖR ATT ELIMINERA KORTSLUTNINGSTENDENSEN då baskretsen ska användas MED VARIABEL SPÄNNINGSINSTÄLLNING har här ett 100K motstånd (R4) satts in mellan T1b och T2(c)drain. Test visar att den lösningen behåller kretsens förnämliga reglering.

 

Hanteringen av de olika R-värdena i R1 är krävande:

— På grund av kretsens ringa egenström (7µA), speciellt vid varje uppstart, HOPPAR utspänningen ALLTID upp till inspänningens maximum (20V i testen från DC SMPS-enheten). Och därifrån sedan LÅNGSAMT (värre ju större C2) ner till inställt värde.

   Utprovningen i försöken att blidka Vilddjuret i hanteringen av de olika möjliga utspänningarna (5-18V) har lett fram till en någorlunda acceptabel modifikation. Anledningen till intresset: Utspänningslinjens FINHET (batterilinjen bevaras) tillsammans med den låga egenströmmen gör kretsen till självskriven basregulator för krävande intrumenttillämpningar (GammaProjektet). Andra lösningar blir (här veterligt) mera komplicerade.

— Se lösningen nedan i MosFet 3T-BCDvarPBSR.

 

FÖR ATT SÄKRA EXPERIMENTFORMENS ÄVENTYR MOT KORTSLUTNINGAR har nedanstående enklare säkerhetskrets utprovats och testats separat — med utomordentlig funktion:

 

Enkel automatsäkring med Tyristor och MosFet

 

Foto:  12Maj2016  GammaProj2016 FotoPHP Panasonic DSO2016  Bild AutoFuseGND 3

 

 

 

Funktion — strömvägen GND bryts effektivt då bestämd max strömgräns överskrids:

— Tyristorn (EC103A eller motsvarande [2016 ElectroKit:s 2N5060]) triggas i läge ON om en spänning på 0V6 med tillräcklig ström (0mA2) förs in till gaten. Spänningen över tyristorn blir då 0V7 enligt observerad uppmätning.

— I läge TyristorOFF tillåts huvudströmleden vara aktiv via en Power MOSFET (vilken som helst N-kanals MOSFET med lägsta möjliga onresistans). Den transistorn drivs på sin gate av en 1K-resistans från ett 9V-batteri. När tyristorn tänds dras 1K-resistansen gate-sida ner på 0V7 och Mosfettransistorn stängs av (lägsta spänning för ON ska vara minst 2Volt för STP-typen). Motsvarande lysdioder indikerar tillståndet.

   1K-resistansen har testats optimalt — 10K fungerar inte.

— TRIGGPUNKTEN MED MAX TILLÅTEN STRÖM som ger 0V6 till Tyristorgaten bestäms av MÄTMOTSTÅNDET (Rm) enligt Rm = Utrig/Imax = 0V6/Imax.

— ZENERDIODEN (10V) till MosFet:en skyddar (speciellt) vid testkopplingar där komponenter hela tiden byts och risken för ev. statiska beröringar alltid finns: Zenerdioden garanterar livet för den avgörande Mosfettransistorn.

   LYSDIODERNA har här valts av den UltraGröna typen — Ø3mM lysdioder med exceptionellt liten strömförbrukning men ändå synbart lyse för att minimera batteriströmmen (25µA: är funktionen aktiverad kontinuerligt utan Fusehändelser räcker 9V-batteriet 500mAh/0,025mA = 20.000h = 2,3år) i normalfunktionen. När sedan automatsäkringen träder i funktion, aktiveras strömvägen med 1K-resistansen genom tyristorn och batteriströmmen ökar drastiskt till (Ubatt – 0V7)/1K, max 8,3mA med nytt batteri.

   Förutsatt att en RESET ges omgående (tyristorns strömväg bryts), har inte den större strömmen under den korta tiden någon menlig inverkan på batteriets livslängd i denna tillämpning.

 

MosFet 3T-BCDvarPBSR — Grundversionen

Lätt Modifikation av föregående grundversion [‡] med manuell insättning av aktuella R1-värden:

ExperimentKopplingen på lilla kopplingsdäcket i Slutkretsen.

 

 

Insättningen av R4 mellan T1b-T2(c)drain (100K) har samtidigt medfört att den övergripande risken för kortslutning inte längre är aktuell (strömrusning genom T1b via T2 vid fasta ändringar i R1/R2). Fortsättningsvis har därför SÄKERHETSKRETSEN förbikopplats.

 

Extremt stabil och strömsnål

Instrumentförsörjningsregulator 5-18V

testad 11Maj2016 — för max LÅGA (<50mA) strömuttag

HELT RENT BRUMFRI UTSPÄNNINGSLINJE analog med batterilinjestatus — belastad = obelastad: ingen skillnad syns 1mV/DIV

Egen strömförbrukning — lysdioden inte inkluderad (Uut—2V4 div 1M), grovt Voltutspänningsvärdet i µA:

6,0µA vid Uut = 18V;  3,5µA vid Uut = 5V;

 

Foto:  12Maj2016  GammaProj2016 FotoPHP Panasonic DSO2016  Bild AutoFuseGND 1

Se SCHEMAT NEDAN uppkopplat på Lilla Kopplingsdäcket.

Kopplingsschemat MosFet 3T-PBSR Uvar:

Se även kopplingsdäckets version i Slutkretsen.

 

 

C1, se nedan från C1-modifieringen.

Se även i SLUTKRETSEN för aktuella komponentvärden med maxdata (Alla C-värden med spänningstålighet minst 50V).

 

INSÄTTNING AV C3 eliminerar i stort sett inverkan av ALLT brum. Kretsen via C3 blir extremt stabil för tillämpningar där (extremt) små strömändringar är aktuella.

— Meningen i slutänden är att 3T-PBSR-regulatorn ovan ska matas med batterikraft (9V-batterier) för exakt kemiskt REN utlinje (för testmätningar [Gammaprojektet] i mV-området). DC SMPS-testkällan klarar inte den uppgiften på grund av de smala snabba transienterna i nS-området (ca 10mV) som inte låter sig elimineras (Se SMPS-spikarna).

— BCD-omkopplaren här från Kjell&Company (2016 påse med div. omkopplare):

   Med 20V inspänning enligt testet

(Alternativet 015 här bekvämast på kopplingsdäcket/närmaste anslutningsbenen):

— Läge 0: ställer in utspänningen i området 18V42 - 13V67;

— Läge 1: ställer in utspänningen i området 13V84 - 9V16;

— Läge 5: ställer in utspänningen i området   9V57 - 4V97;

   Potentiometern och bottenmotståndet bägge 1M är fasta.

Justering med C1 (vidare i C1-modifieringen) till värdet 68p avstämmer/definierar hela kretskonstruktionen vid UPPSTART:

 

Uppstarten:

KRETSEN UPPFÖRANDE VID UPPSTART

DSO-Oscillogram —  3T-PBSR Uvar — kretsens beteende vid uppstart via de olika inspänningsvalen 0 A AC.

Test 11Maj2016 — 1M-potentiometern nollställd — Regulatorns utgång = 0V vid start förutsatt.

 

C1-modifieringen:

Insättning av andra transistorindivider visar att ovanstående INTE är representativt: Andra individer visar att uppstarten (ibland) drar iväg upp över inställningsvärdet — I varje fall för lägsta inställningsområdet.

— I ett sådant fall, oscillogrammet närmast nedan, visar (konsekvent) insättning av C1 = 10p en förbättring:

   Orsaken sammanhänger med olika transistorers förstärkningar/tröskelvärden som, tydligen, återkopplar på startvillkor; 10p för C1 KANSKE inte ens kommer att fungera med andra T-individer.

 

 

 — Bara särskilda sluttest i aktuell kretskonstruktion kan avgöra vad som gäller.

 

 

 

Ovan: Samma förlopp men med andra transistorindivider insatta — oacceptabelt:

— RESULTATET MED DESSA EFTER insättning av C1 = 10p:

 

 

5V/DIV—10S/DIV

Perfekt. Så vill vi ha det. C1 = 10p.

 

 

— BARA SEPARATA TESTER (via oscilloskop) KAN AVGÖRA VILKET C1-VÄRDE SOM PASSAR VILKA TRANSISTORINDIVIDER.

— Det är HÄR inte känt huruvida 10p-värdet också fungerar med föregående individer (ingen märkning görs i testerna mellan olika individer i dessa test: individvalet är helt godtyckligt bland tillgängliga exemplar).

 

 

Med föregående högre C1-värde (100n) får — tydligen — startpulsen mer laddning än regleringen hinner med — Och vartenda ändringstillfälle resulterar sedan i att utspänningen går upp till UinMAX (20V i testen ovan) innan den går ner till inställt värde. Med lägre C1-värden reduceras — tydligen —den möjligheten.

— Motsvarande mjuka övergångar visar sig då BCD-omkopplaren vrids mellan de olika lägena. Frånsett ett litet upphack i BCD-övergången mellan A(1) och AC(5): plötsliga språng visas ENDAST om otillbörligt stora C1-värdena figurerar.

 

BCD-valen och 1M-potentiometerändringarna:

 

5V/DIV—20S/DIV

C1=10p: Alla vridningar på BCD-omkopplaren och 1M-potentiometern visar mjuka övergångar — frånsett ett litet upphack i BCD-övergången mellan 1(A)[9Vlow] och 5(AC)[5Vlow].

 

   Hela 3T-PBSR-kretsen lämpar sig alltså understruket bäst för batterimatade — variationsfria — inspänningskällor — helt enligt önskemålet.

 

Transientsvaret — kretsens snabbhet:

KRETSENS SNABBHET

 

TRANSIENTSVARET för 3T-PBSR-kretsen ovan [‡] med C1=10p vid Uut = 18V:

— Lastström via 500 Ω: i = 36mA stötström genom mikroswitch med keramisk 1µF över kontaktpunkterna, alla komponenter på Lilla Kopplingsdäcket:

 

 

10mV/DIV—100µS/DIV

Ut / i = 30mV·200µS / 36mA = 170µH

 

 

 

Motsvarande vid Uut = 5V och 500 Ω med i = 10mA:

 

 

 

 

10mV/DIV—500µS/DIV

Ut / i = 20mV·500µS / 10mA = 1mH

 

 

Utgångsbrus:

KRETSENS UTGÅNGSBRUS

Mätningen på utsignalens brusgolv varierar något beroende på ännu icke kända omständigheter: min200µVt-t med fast brumfri linje, alternativt andra kopplingsfall med max 800µVt-t med fast brumfri linje.

Med nätansluten matning:

 

 

1mV/DIV—5mS/DIV

 

— Utsignalen från 3T-PBSR-kretsen vid 5V nattetid runt midnatt från den nätanslutna SMPS-enheten inställd på 20V.

— Observationer antyder att brusbilden tjockas något under dagtid (högre nätbelastning, mera skräp i brusgolvet).

 

Nedan: Som ovan men med jordkabeln (se Foto) bortkopplad:

 

 

1mV/DIV—5mS/DIV

 

Med batterimatning:

Jämför ovanstående med nedanstående AC-utsignalen hos samma krets med batterimatning 3×9V:

 

 

1mV/DIV—5mS/DIV --- med jordplattan inkopplad; DEN AKTUELLA APPLIKATIONENS UTSIGNALSTATUS belastad = obelastad.

 

1mV/DIV—5mS/DIV --- utan jordplattan inkopplad:

 

Mätinstrumentets egen mätsignal:

DS-oscilloskopets egensignal till jämförelse med jordklämman till proben:

 

 

1mV/DIV—5mS/DIV

 

SLUTKRETSEN — 3T-PBSR MosFet varBCD

SLUTKRETSEN 3T-PBSR MosFet varBCD

— aktuella komponentvärden för allmän användning Uut = 5Volt till max 27Volt

Alla komponenter finns på Kjell&Company + ElectroKit (2016)

 

Max 30V toppspänning in

T1 PNP BC516 är specificerad enligt datablad för max spänningstålighet kollektor-emitter 30V. Det bildar den absoluta maxgränsen för toppspänningens invärde till denna 3T-PBSR-krets.

— För att få en viss marginal kan vi sätta en absolut högsta praktisk inspänning lika med max 3st seriekopplade 9V-batterier eller max 27V (nya 9V-batterier brukar visa 9V2).

 

Utgångskondensatorns C2 spänningstålighet 50V

Med max inspänning som ovan specificerad som 27 Volt (max 3×9V) måste utgångskondensatorn (C2) ha minst samma spänningstålighet: Säkra marginaler betyder en C2 med spänningståligheten 50V.

— Alla övriga C-värden bör ha minst samma spänningstålighet (50V är f.ö. också lägsta standard för typen keramiska kondensatorer, typ C1&C3).

 

 

Kretskoppling MED KOPPLINGSSCHEMA  underst för experiment på Lilla Kopplingsdäcket TILL MosFet 3T-BCDvarPBSR:

PBSR3Tb — Maj2016

 

SlutKRETSKOPPLINGEN lilla kopplingsdäcket till MosFet 3T-BCDvarPBSR -- Maj2016:

 

 

1M-resistanserna i R1 är här maximerade för max 18V utspänning.

För att få högre Uut upp till max 27V:

— Byt ut en av de fasta 1M-resistorerna i R1-blocket mot en 3M. Test visar att den reglerade utspänningen då når upp till ganska precis 27V.

Var noga med att inte tillåta högre inspänningar än den angivna — max 27V för 3st seriekopplade 9V-batterier:

— T1(Uec) är maximerad för max30V.

 

Den lilla BCD-omkopplaren finns (2016, 4st) i det restsortiment av omkopplare som Kjell&Company saluför [Kat2016.s362.Art.89-309.Kemo Switchar].

 

Darlingtontransistorn BC516 finns (om inte annat) hos ElectroKit i transistorsortiment (påse med olika typer).

 

 

BIPOLÄR 3T-PBSR — Potential Barriärspännings baserade Spännings Regulatorer med 3 transistorer

PBSR-3TbipVar:

 

Bipolär 3T-PBSR —

med variabel utspänning och överbelastningsskydd

 

 

Vinjetten till schemat för 3T-PBSR visas nedan i testad och utprovad tappning (15Sep2016)

 

— Men notera (R1) den avgörande trimpotentiometerns elektriska status:

— Typen TRIMPOTENTIOMETER här (ElektroKit 2016) är av den (exceptionellt) bruslåga typ vi helst vill se också i alla andra sammanhang. Tyvärr är så inte alltid fallet med »alla möjliga potentiometrar». I tron att ett visst bygge blir »jättebra i slutänden» — garanterat perfekt grundkrets — grusas hela utspänningslinjen i slutänden av en KASS potentiometer: utspänningslinjen (1mV, högsta upplösning) hoppar omkring med den tydliga karaktäristiska egenskapen att ha dålig/undermålig elektrisk kontakt i manöverelektroden. Istället för en batteriren utlinje visas en nedslående dubblad eller tredubblad eller fyrdubblad bruslinje, eller ännu värre (slumpartade avvikelser från den rena utlinjen med flera tiotal mV). Se exempel i PotSHIELD — Om TRIMPOTENTIOMETRAR SOM JÄVLAS.

 

 

Kopplingsschema PBSR-3TbipVar — se även mera utförligt POSIVA och NEGATIVA delen.

Överbelastningsskyddets egenströmförbrukning vid StandBy: iSupply@5V6=max1,12µA

 

Foto:  19Sep2016  Termo2T--9

 

Principen för Överbelastningsskydd med kiseldiod beskrivs i särskild artikel. Här följer en tillämpad version med kopplingsdäckets speciella anpassningar för den speciella spänningsregulatorn 3T-PBSR och dess regeleringstransistor (T1) med dess stora TO3-kapsel. Se även nedan i Överbelastningsskyddets funktion.

 

 

MÄTPLATS: A  -- Mätdata:

MÄTDATA MED KOPPLINGSSCHEMATS ANGIVNA KOMPONENTER OCH KOPPLINGSDÄCKETS INSÄTTNINGAR -- mätpunkter +GND: elektroderna C2:

iSUPPLY totalt inkl. överströmsskyddet = Tomgångsström vid Uut@5V0: Uin=9VDC--0,4mA; Uin=24VDC--0,7mA;

 

Uin Strömkälla: MÄTDATA med 9V-batterier Uin=3×9=24V DC och Uut=5V0:

Tomgång: Övre = DS-oscilloskopets GND-mätreferenser till absolut mätjämförelse: Undre: Aktuella enhetens data. RÖDA kopiorna under, endast rena mätoscillogrammen.

 

 

 

SPIKARNA kommer från nätstörningar som kommer in av här ej känd särskild anledning — normalt på Mätplats A finns inga sådana med ett underliggande skärmplan.

Belastad 500 mA: samma -- batterispänningen vid Uin [3×9V använt] 22,63V sjunker till 11V och sedan långsammare neråt med inkopplingstiden:

 

 

 

 

Transientsvaret vid 500mA stötlast: (Rt) = Ut/i

Ex.: 1mV·1µS/1A = 1nVS/A = 1 nH — en rejält stark/fin regulator

 

TRIGGER:  Edge;  CH1;  Rise;  Single;  AC

 

 

ON, delvis grovt uppskattat grafmedelvärde 10mV under 0,1S med 0A5:

Ut / i = 2 mH

Off, delvis grovt uppskattat grafmedelvärde 5mV under 0,1S med 0A5:

Ut / i = 1 mH

Testet med 270Ohms/10W reostat [inställd på 10Ohm för Ut=5V0] och mikroswitch.

 

 

Uin Strömkälla: MÄTDATA med Uin=9VDC från Vanson SMP-30WME-enhet (9-24VDC) och Uut=5V0 :

Tomgång:

 

 

 

 

 

Jämförelse strömkällan:

Vanson-enheten — Belastad 500 mA:

Belastningssvaret varierar med SMP[S]-enhetens varierande matningsfrekvens [1KHz-800KHz] — tillsammans med aktuell effektförlust över regulatortransistorn [T1].

Vellemans Switchade enhet vid inställda 9VDC:

 

 

Tomgång = Obelastad: 800Hz;  Belastad 500mA: 28KHz[+].

 

Vellemans Switchade enhet vid inställda 24VDC:

 

 

Tomgång = Obelastad: ca 290Hz;  Belastad 500mA: ca 1,4MHz.

 

Regulatorkretsen KAN trimmas för att — någotsånär — hänga med i elimineringen, till viss del, av dessa snabba switchtransienter vid inställda 24VDC — OM baskondensatorn (C1) till T3 ersätts med en keramisk 470p:

 

Test visar att C1 lägst också måste vara 470p vid batterimatning

— annars uppstår självsvängning vid högre (0A5) laster.

 

 

 

 

Men de »elaka switchtransienterna» på runt 25MHz kommer vi inte åt (med den här typen av regulator).

— Vi ser att 3T-Regulatorn här bara kommer åt att dämpa ut 1,4MHz-svängningarna bara till viss del.

   Exemplet visar dock det väsentliga: det GÅR att få fram en relativt snabb regulator även med relativt få diskreta komponenter.

— Termoskyddet träder i detta fall in och stänger av regulatorn efter runt ca 10 sekunder via 24VDC=Uin och 0A5 vid Uut=5V0 (Effektförlusten över T1 blir [24–5=19]V·0A5=9,5W).

 

Transientsvar — SCHEMA:

Transientsvaret för 3T-PBSR vid 500mA stötlast — C1=470p;

via Vanson SMPS Uin=24VDC; Uut=5V0: (Rt) = Ut/i

Ex.: 1mV·1µS/1A = 1nVS/A = 1 nH — en rejält stark/fin regulator

 

TRIGGER:  Edge;  CH1;  Rise;  Single;  AC

 

 

ON, delvis grovt uppskattat grafmedelvärde 300/2=150mV under 40/2=20nS med 0A5:

Ut / i = 6 nH

DET VISAR I SAMMANHANGET EN STARK REGULATOR.

Testet med 270Ohms/10W reostat [inställd på 10Ohm för Ut=5V0] och mikroswitch.

— Olika transienttyper visas. Ovan den mest återkommande gynnsamma i testet.

 

Återgång till 9V-batterierna som strömkälla visar en liten självsvängning med samma last 0A5:

— En liten avkopplingskondensator på 10p över T2c-b avhjälper det problemet.

   Med den testade belastningsformen Uut=5V med 500mA visas utspänningslinjen nu snabb och stabil enligt schemat nedan.

 

Justerad 10pT2cb —

Enligt SMPS-DC-test måste C1-värdet nedan -- 470p -- ersättas med en 1n-kondensator för att Uut-linjen inte ska börja självsvänga vid högre utspänningar [över 8V, även tomgång].

   Med C1=1n:  Stabila utlinjer visas ända upp till testade (minst) 20V med SMPS-enheten som Uin-strömkälla;

   Med Uin=24VDC SMPS-strömkälla och Uut upp till 20V, visas stabil utlinje utan observerad tendens till självsvängning med testad kontinuerlig strömlast = 1 Ampere.

 

 

C1 testad OK även med 47p, samma belastningsfall: Uut=5V0, 0A5 last med Uin=24VDC SMPS.

— Men C1=47p fungerar inte med batterimatning: självsvängning ges [för 0A5-last].

   Lägsta C1-värdet i kopplingen ovan för samtliga fall

— testat upp till Uut=20V [med 1A testlast via SMPS]: 1000p=1n.

 

 

Däremot blir brusgolvet (25MHz-tillfällena dras ihop tätare) med SMPS-Vansonenheten som strömkälla och testet på 500mA betydligt grövre jämfört med 9V-batterierna:

 

Oscillogrammen nedan med SMPS-källa 24VDC, Uut=5V0 med 500mA last för 3T-PBSR-enheten, med mätning +GND över C2 och C1=47p, samt den avgörande extra insatta 10p över T2c-b.

 

 

Högra oscillogrammets kurvform alldeles densamma som SMPS-transienterna vid tomgång = obelastad. Enda skillnaden här mot belastningstestets 0A5 är att förekomsterna packas tätare och resulterar i ett tjockare mera lågfrekvent brusgolv:

 

    

 

Utlinjen med batterier som strömkälla däremot skiljer sig inte från tomgångens vid belastning:

   Det blir också, tydligen, gränsformen med (DC-) switchade enheter som  strömkälla: Hittar vi ingen lösning som kan dämpa ut 25MHz-transienterna, går det inte heller att få fram en motsvarande batteriren utspänningslinje från en switchad strömkälla.

 

EXEMPLEN OVAN — de (många) olika sätten att laborera med C1 — visar att 3T-PBSR-kopplingen har många speciella möjligheter vid speciellt fasta utspänningsvärden, speciellt det särskilt testade 5V-alternativet. Som antytts ovan, måste dock C1 sättas (minst) 1nF om utspänningslinjen ska kunna varieras uppåt till (minst) 20 volt — då också innefattat att 3T-PBSR-enheten samtidigt klarar en kontinuerlig strömlast på 1 Ampere, enligt SMPS-test. Bruset via SMPS-spikarna blir då ungefärligt som i ovanstående oscillogram.

   Test med motsvarande höga kontinuerliga (flera sekunder) strömlaster (1A) med batterier som strömkälla kan här för närvarande inte göras för högre utspänningar än max runt 10V och högst 0,5A.

 

ÖBS-funktionen:

Överbelastningsskydd med kiseldiod

 

Överbelastningsskyddets funktion — överhettningsskydd för regulatortransistorn

 

Med ÖVERBELASTNINGSSKYDDET behöver vi inte oroa oss för att regulatortransistorn överhettas vid stora effektförluster. Regulatorn kan användas för test i många fall under tiotal sekunder med förlusteffekter upp mot 10W. När temperaturen för max tillåten höljestemperatur uppnås — vi sätter den här så lågt som möjligt (R=357K) med hänsyn till mellanliggande värmeförluster som fördröjer värmekopplingen — stängs regulatorn ner, och kan sedan inte återstartas förrän höljestemperatur sjunker under triggvärdet.

 

Vid testen ovan med Uin=24VDC från SMPS-enheten och Uut(3T-PBSR)=5V med 1A strömlast utvecklas över regulatortransistorn (T1) en förlusteffekt (24-5=19)V·1A=19W.

— Det tar 15 sekunder med den strömlasten, med komponentvärdena i överbelastningsskyddet, innan regulatorn stängs av. Trigg-temperaturen är då ca 50°C enligt test vid T1-höljet.

 

 

 

Oscillogrammet ovan visar 3T-PBSR-utgången med Uut=5V efter en initierande OFF-händelse utlöst av överbelastningsskyddets funktion. Med en förnyad kontinuerligt påförd belastning av 1 Ampere (från vertikalrad 4) med Uin=24VDC SMPS, uppnås efter ytterligare 5 sekunder värmeskyddets värmetriggpunkt (50°C): regulatorn stängs snabbt ner och röd lampa lyser.

— Genom 3T-PBSR-enhetens speciella byggform — en startpuls krävs för ON — förblir regulatorn i läge OFF tills den återstartas via den insatta startswitchen, och då förutsatt att temperaturen sjunkit under triggpunkten. Annars går det inte att återstarta regulatorn (T2-basen dras ner på GND av lastskyddet så länge temperaturen ligger över triggpunkten).

 

Bilderna nedan visar funktionen i arbete.

 

2T-Överbelastningsskyddets funktion

 

 

 

När överbelastningsskyddet löser ut, röd lampa,, stängs regulatorn (grön lampa) av: T2-transistorns bas dras ner på GND och hålls där — regulator ON spärras — tills temperaturen sjunker under triggpunkten.

   2T-Överbelastningsskyddets resistansvärden för att få fram en given triggtemperatur varierar med konstruktionens närdetaljer.

 

Komponentplaceringar, lilla kopplingsdäcket

POSITIVA och NEGATIVA:

 

 

KOPPLINGSSCHEMAT TILL OVANSTÅENDE:

Kopplingsplattan vänster: Överbelastningsskyddet; Kopplingsplattan höger: 3T-PBSR-spänningsregulatorn

 

 

— START-resistansen (10K) ersatt med 100K (=LedR) garanterar enligt test att uppstarten vid PowerOn INTE överrider inställt Uut-värde. Nedan:

—————————————————————————————————————————————————

Negativa maken till positiva 3T-PBSR-enheten:

EN EXAKT SYMMETRISK KOPIA AV POSITIVA REGULATORDELEN — samma basdata, samma testade prestanda:

—————————————————————————————————————————————————

— START-resistansen (10K) ersatt med 100K (=LedR) garanterar enligt test att uppstarten vid PowerOn INTE överrider inställt Uut-värde.

(Vid högre Uut-värden (från ca 15 volt) självstartar regulatorn vid UinON utan att startswitchen behöver aktiveras).

 

Övre: KOPPLINGSSCHEMAT; Undre: Komponenterna insatta i lilla kopplingsdäcket.

Kopplingsplattan vänster: Överbelastningsskyddet; Kopplingsplattan höger: 3T-PBSR-spänningsregulatorn

 

 

 

POSITIVA OCH NEGATIVA DELARNA TILLSAMMANS:

 

 

Foto:  25Sep2016  Term2t3tPBSR--10;12

R-värden för olika utspänningar:

 

Ungefärliga resistansvärden för olika utspänningar — Med trimpot R1 = 100K:

 

Komponenterna ovan på lilla kopplingsdäcket medger utrymme för parallellkoppling med R1 via en parallellresistans här betecknad Rpa, plus en efterföljande serieresistans här betecknad Rse. Värdena nedan testade 25Sep2016 upp till 24V.

— Testet utformat i huvudsak för mesta möjliga känslighet hos R1 mot Uut.

— R1-potentiometern är insatt så att medurs vridning för POSITIVA delen ger växande positiv utspänning, moturs vridning för NEGATIVA delen ger växande negativ utspänning.

 

Rpa och Rse som matchar utvalda Uut-värden:

 

Uut=U0, V

Rpa, KΩ

Rse, KΩ

Umax, V

Umin, V

1,5 - 13

∞

0

13,10

1,50

13 - >24

∞

100

>24

13,10

5

15

20

5,28

3,77

9

47

0

5,23

1,54

12

20

75

12,21

10,20

15

20

100

15,23

13,19

18

30

120

18,49

15,64

20

7,5

150

20,20

19,34

 

ANVÄNDA RESISTANSER Rpa Rse i KiloOhm metallfilm 1%:

7,5; 15; 20; 30; 47; 75; 100; 120; 150

 

 

Bilden ovan visar hur utrymmet på lilla kopplingsdäcket medger plats för de extra resistanserna Rpa och Rse tillsammans med trimpotentiometern R1 [ElectroKit 2016].

 

Överhettningssituationen då Uut är större än Uin:

 

OBSERVERA 3T-PBSR-ENHETEN VID Uin = Uut: kortslutning utan extra skydd

 

3T-PBSR-enheten är i dessa ±-fall en s.k. Low Drop-Out regulator: Den reglerar utspänningen så länge inspänningen Uin bara är ytterst litet högre — test här visar att det rör sig om bråkdelar av volt som minsta accepterade skillnad mellan Uin och Uut.

— Den detaljen gör att vi kan utnyttja batterimatning till enheten (den drar max runt 1mA vid Uin=24V) ända ner till t.ex. 5V[02] om det gäller en fast matningstillämpning med bestämd utspänning.

   EMELLERTID — vi exemplifierar med POSITIVA delen:

— Kopplingsbilden i detta PBSR-fall — inga komponentresistanser i strömvägen T1eb till T2ce — innebär att NÄR Uin = Uut, eller Ut blir lägre, försöker T2 mata T1 så mycket som möjligt för att försöka motverka att Uut sjunker under inställd Uut-punkt.

— Följden blir att T2 i princip KORTSLUTER strömvägen T1eb till T2ce.

— Stängs inte T2b ner mot GND och T1eb-strömmen stryps, kommer det inom ca 5 sekunder att börja lukta bränd/friterad IC-plast, samt att T2 strax går sönder på grund av överhettning.

 

Lösning

Det finns ett enkelt och effektivt (och galant) sätt att inkorporera en lösning till Uut=Uin-överhettningsproblemet för vår LowDropOut-regulator.

   Vi studerar hur:

 

 

Foto:  27Sep2016  Term2t3tPBSR--19;21

 

Förklaring:

Kopplingsbilden lilla kopplingsdäcket har precis två lediga komponenthål intill den ordinära tD1 termodioden. Och, som enligt bilden ovan, lämpligt kan ordnas med insättning av en switchdiod 1N4148 för tD2 — med ett litet tillägg av inlödning av en extra pinne för det kortare tilledningsbenet som inte räcker ända fram.

 

 

 

LÖDFIXTUR TILL tD2.

 

Böjformen — säker fjädringsfunktion — i diodbenen som ovan garanterar en säker och fast montering på T2-transistorns TO92-kropp.

 

 

 

Foto:  28Sep2016   Term2t3tPBSR--22;23

 

Bilderna ovan visar tD2 insatt i positiva delen till lilla kopplingsdäckets bägge enheter i den fullständiga lösningen. Se hela kretsbilden från 3T-PBSR.

— Notera de bägge korskopplade byglarna (ena vitisolerad) tillsammans med T2:

— Kopplingsdäckets kopplingsbleck kan ta kombinerade anslutningar i samma hål om sammanlagda trådtjockleken inte överstiger (ca) 0,7mM. Här används vanlig kopplingstråd (Ø0,5mM) som plattas till i ena änden (tillsammans med maken) med plattång: den tillplattade delen vrids så att den ligger parallellt med blecket. Metoden reducerar samtidigt kontaktresistansen: de bägge makarnas (koppar-) ben får direktkontakt utan mellanliggande bleckmaterial.

 

   Inledande test med två parallellkopplade tD-dioder visade att funktionen bibehålls, men med en känslighet som kräver något högre R2-värde (357K i schemat ovan vänster); Motsvarande för samma tD1-funktion enligt test är R2=422K.

— Test med Uin=uUt-justering visar att tD2-dioden stänger ner regulatorn inom ca 5 sekunder från det att överhettningssituationen inträder:

— Någon äventyrligt värmeutveckling hinner aldrig utbildas förrän tD2-dioden når sin triggtemperatur (grovt, delvis uppskattat ca 50°C). På grund av kiseldiodens relativt långsamma termoreaktion, kan vi räkna med att motsvarande max temperatur i diodens halvledarsubstrat når runt kanske 100°C

 

Separat grovt strömtest visade att T2-strömmen vid överhettning är ca 50mA vid Uin=Uut=24V — vilket i princip betyder grovt 24V·50mA = 1,2Watt i förlusteffekt över T2 = säker transistordöd för småsignaltransistortypen BC546B/BC556B om den inte stängs av snabbt.

 

Så fungerar ÖBS:

ÖVERBELASTNINGSSKYDDETS VÄRMEFUNKTION I PRINCIP            

 

 

Graferna ovan illustrerar principen:

— Ju större effektförlust (P=iU) över den strömdrivande transistorn (BC556B i figuren) desto mera värme utvecklas: snabbare stigning per tid ju högre P-värde.

— Snabbast växer temperaturen från transistorns kiselkristall, mörkorangea grafen.

— Transistorhöljet följer efter med en mera långsam värmerespons — hetpunkten längst in.

— Höljestoppen med den påmonterade »termoDIODEN» (tD här 1N41418) nås sist med en ännu mera eftersläpande värmerespons — på grund av det mellanliggande materialet och tiden för dess uppvärmning-avsvalning.

   Om vi utgår från laboratorielokalens aktuella rumstemperatur (T0), och vi önskar ett maximalt termiskt komponentskydd, ska triggpunkten (Ttrigg) i tD-kroppen väljas så nära T0 som möjligt. Nämligen därför att den aktuella komponentens kristalltemperatur (Tkrist), som ska skyddas, i vilket fall kommer att nå (långt) över Ttrigg, och vi därför vill få en så liten differens som möjligt mellan Tkrist och Ttrigg.

— NÄR Ttrigg nås, fortsätter temperaturen att stiga ytterligare — beroende på den inneslutna värmestrålningens accelererande art VID avstängningspunkten: värme tillförs hela tiden TILL ström = off. Om strömmen till en komponent stängs ner vid Ttrigg garanteras — alltså — en viss automatisk avstängningstid (»AutoTermoHysteres») tills temperaturen når under triggpunkten.

 

3T-PBSR Testform:

TESTFORMEN TILL 3T-PBSR-enheterna:

 

 

 

 

Förklaring till Anslutningsklotsen (passande tillverkad kvadratisk furu):

Insticksröret i mitten på Ø5mM Tip-adapter:

— Ø2mM mässingsrör (Järnia-Alfer) med inpressad guldpläterad Kontakthylsa (ElectroKit [2016] har dessa i 25st radsocklar [StiftList]: pressa ur hylsan ur plasthöljet [pelarstativ, borrmaskin, använd bara chucken, lämpliga mothåll/riggar] och använd — för många, många olika ändamål). Kontakthylsan tar sedan kopplingstråd (som går till kopplingsdäcket) upp till max Ø0,7mM — men helst inte mer än Ø0,5mM.

— Ø2mM mässingsröret har tvärsågats upp i änden i ett öppningskryss × med guldsmedssåg (bladtjocklek 0,2-0,3mM) för att få säker fjädrande glappfri kontaktering mot inre TIP-cylindern (använd konad stålspets med mjuk intryckning för att spänna ut fjädervingarna).

   SPIRALEN KRING YTTRE MÄSSINGSRÖRET

(yiØ6|5mM, Järnia-Alfer: vira på borrskaft Ø5,5mM; använd metallkon [filsvarva själv en sådan om inte annat, t.ex. med mässingsstång] för att justera/spänna ut till lämplig passning):

— Tennad koppartråd Ø0,8mM — tillplattad (0,5mM) i änden för passning i kopplingsdäckets smala kontaktbleck, samt nerslipad/filad på bredden (ElectroKits Lilla Kopplingsdäcket, runda hål, tar inte mer längsbredd än ca Ø0,8mM).

 

 

 

ENKEL METOD ATT ELIMINERA GRUNDRIPPEL FRÅN SWITCHADE NÄTAGGREGATSFÖRSÖRJNINGAR  —  med tillhörande erfaret äventyr om man inte är observant

SMPS RippelKill —

 

 

ENKEL METOD ATT ELIMINERA GRUNDRIPPEL FRÅN SWITCHADE NÄTAGGREGATSFÖRSÖRJNINGAR

— med tillhörande erfaret äventyr om man inte är observant

 

 

TESTA/mät ALLTID på RMS-APPARATUR före — alternativt UPPLEV det här eländet:

 

 Se BC556B-explosionen

:

 

DC: DC-SMPS-enheter innebär inga direkta problem i bestämningen av MAX-spänningsvärden. Dessa SMPS-enheter håller tämligen precis aktuellt inställningsvärde (± ripplet i storleksordningen bråkdelar av en volt).

   Den enkla, effektiva och bekväma anordningen med en vanlig switchdiod 1N4148 + en glättkondensator eliminerar (för mindre svagströmsapplikationer) allt SMPS-rippel (men inte de karaktäristiska ±10mV SMPS-transienterna i nanoområdet).

 

 

Enkelt sätt att eliminera allt SMPS-rippel — ENDAST FÖR MINDRE STRÖMMAR

 

AC däremot: Obetänksam inkoppling av motsvarande AC-SMPS-enhet (samma värde) KAN leda till (allvarliga) haverier (exploderande komponenter, se nedan) om spänningsgränserna/OLIKA EPOKER DATABLAD inte observeras av Konstruktören. Beskrivningen nedan ger ett konkret praktiskt exempel.

 

AC-SMPS-enheten 9-24VAC — RMS-värdet — på Velleman-aggregatet PSU10AC visar i området 24VAC LÅNGT över toppvärdet

 

Utopp   = RMS · √2; 24·√2       ; Gäller som  lägsta DC-maxvärde vid OBS full belastning; Se Likriktning om ej redan bekant

             = 33,941125 ~ 34V

 

Nämligen — i testkopplingen efter switchdioden 1N4148 — 40 Volt:

 

 

STANDARD ENERGIOMSÄTTNINGSSAMBAND för ideala sinusvågformer (typ AC-SMPS och det allmänna elkraftsnätet generellt) är som ovan (lägsta DC-värdet vid fullast): Utopp/RMS = √2. Se webben exv., www.electronics-tutorials.ws/accircuits/rms-voltage.html.

 

Sedan kopplingen ovan använts ett antal gånger tillsammans med tester på 3T-PBSR-enheten, kopplingsbilden nedan,

 

Kopplingen BC556B:

 

hördes en skarp knall med efterföljande »elektrisk doft» (lokal ozonbildning) — och följande utseende på T1 BC556B:

 

BC556B exploderade med en ljudlig skarp knall  —  på grund av våldsam överspänning Bas-Emitter [BENKONFIGURATION från vänster: c b e]: SMPS-RippelKill

 

Foto:  16Apr2016  OverVolt 2

 

NOTERA DE OLIKA EPOKERNAS DATAUPPGIFTER, SAMMA FABRIKANT PHILIPS:

1990-epoken: Max backspänningstålighet för 1N4148: 75V

2010-epoken: Max backspänningstålighet för 1N4148: 100V

— Medan 100V-versionen klarar ovanstående AC-SMPS-koppling, vidare nedan, gör 75V-versonen det INTE — och som dessutom inte visar sig direkt, utan blott efter flera övergångar (komponentens smärtgräns).

— KOLLA NOGA ATT DATABLADENS UPPGIFTER GÄLLER FÖR SKRIVBORDSLÅDANS KOMPONENTER: det är tydligen skillnad mellan äldre och nyare fabrikationer på samma typkomponent. Krävande.

 

 

Bägge komponenterna Dsmps — men inte D — och T1=BC556B gick sönder.

Varför då?

OM AC-SMPS-enhetens påstämplade RMS-apparatvärde ”24 VAC” skulle betyda en max DC-toppspänning 24Vrms·√2~34VtoppMax  SKULLE också Dsmps-kopplingen ovan hålla måttet: |±34V|=67V — 1N4148/maxBack75V klarar uppgiften.

 

Nu förhåller sig praktiken inte så;

—Den aktuella Velleman AC-SMPS-enheten inställd på 24V ger vid minimal last en toppspänning (uppmätt 40V) på nära dubbla RMS-värdet (2·24=48 — räkna alltid med det för säkerhets skull):

 

Därför:

— När AC-SMPS-enhetens transformatorspole växlar riktning, blå utritade vägen ovan — efter att ha laddat upp 100µF-kondensatorn till uppmätta 40 Volt vilket var orsaken till hela haveriet — kommer ytterligare max minus 40 Volt att läggas till på spolsidan, bakom Dsmps-dioden

— Totalt 80 Volt kommer då, tydligen, under några bråkdelar av millisekunder att ligga över den gamla Philips 75V-1N4148 switchdioden:

— Den komponenten klarar inte det övertrycket: barriären bryts ner, och en motsvarande backspänning tillåts byggas upp över T1 i backrikningen BasEmitter; Backgränsen här är 5V för BC556B — att jämföra med gällande runt 80Volt sedan Dsmps-dioden havererat.

   RESULTAT:

— T1 BasEmitter utbildar motsvarande överspännande rekylkraft, och komponenten exploderar.

 

Hur kan man gardera sig mot liknande gränsäventyr?

MED OVANSTÅENDE SKOLEXEMPEL SOM ERFARENHETS- OCH LÄROBAS:

 

I detta fall helt enkelt genom att välja en mera spänningstålig Dsmps-diod.

— Typerna 1N4005 (600V) och 1N4007 (1KV), bägge 1Amax, bör väljas om minsta osäkerhet finns.

   Då gränserna är osäkra:

AC-RMS-data:

•  DUBBLA toppvärdet = 2([AC]RMS·√2) för att få en SÄKER uppfattning om max toppvärde vid minsta möjliga belastning vid valet av kringkomponenter (Ex.: 2·24√2=68V).

•  DUBBLA IGEN (68V·2=136) för typen hel/halvvågslikriktningar, skolexemplet ovan, för att få SÄKER marginal vid valet av kringkomponenter (Ex.: Ersätt 1N4148 med 1N4007 — eller kör två 1N4148 i serie = max 150V backsäkerhet).

 

För en stationär konstruktion måste ALLTID sämsta fallets värden användas = använd mesta möjliga max tåliga komponenter: största möjliga marginaler.

 

 

 

4T-PBSR — Potential Barriärspännings baserade Spännings Regulatorer med 4 transistorer

4T-PBSR —  PotentialBarriärbaserade SpänningsRegulatorer — Sammanställningar  23Jul2016  för GAMMAPROJEKTET i Universums Historia

 

 

EXPERIMENTPROJEKT                                                                                           

4T-PBSR Jul2016

SPÄNNINGSREGULATORER — IDEALT: stabil lågbrusig rippelfri spänning oberoende av last

 

4T-PBSR

————

FyraTransistors PotentialBarriärspänningsbaserade

Spännings Regulatorer

Principschema med funktionsbeskrivning:

 

 

 

Funktion

 

Givet Uut:

Spänningsdelaren R1/R2 +1 = Uut/Ube(T4) säkrar genom potentialbarriären (Kisel) Ube=0V6 att utspänningen är

 

Uut = 0V6 · R1/R2 +1

 

TENDERAR Uut att vara lägre minskar T4-strömmen, som ökar T3-strömmen, som minskar T2-strömmen, som medför att T1 öppnar mera: Uut ökar.

— Tenderar å andra sidan Uut att vara högre, ändras strömmarna åt motsatt håll som medför att T1 stänger: Uut avtar.

   Transistorernas snabba återkoppling garanterar motsvarande stabil och snabb utspänningsreglering som så söker eliminera alla invariationer.

 

Spänningsregleringen baseras helt på potentialbarriären 0V6 hos T4-basen. Enda variationskälla som finns: TEMPERATUREN.

— Särskilda termostabiliserande, enklare, anpassningar kan göras för att få en tämligen konstant utspänning inom det normala laborerande rummets temperaturvariationer (20-40°C). Dessa specificeras i så fall i de aktuella kretsexemplen via NTC-motstånd.

   För högre strömuttag används en NCH POWER MOSFET för T1. 4T-PBSR-kretsen beskrivs teoretiskt utförligt i PBSR.

 

4TPBSR1M2012 — Data:

4T—PBSR—1M-2012—5V00—max0A5—Supply=0,8mA

Den första reguljära PBSR-enheten i gammaprojektet, från Apr2012:

 

+5V PBSR-enheten (från Apr2012) i KOPPLINGSSCHEMA med Rb=1M — Tomgångsström endast 0,8 mA — UltraBlå lysdioden ON inkluderat. Enheten klarar obehindrat 500mA med bevarad utspänningslinje — oförändrat samma som vid tomgång: ingen ändring. Se LastTest.

 

 

    

 

 

Alla bipolära transistorer (T2-T4) av NPN-typ BC546A.

Utgångstransistorn (T1) av PowerMOSFET typ, här BUZ10. Ø3mM UltraBlå lysdiod.

Uut = +5V = 0V6[T4b] · [1 + R1/R2].

——————————————————————————

Enheten ovan uppbyggd på 2mM plexiglas — borrat med Ø1,4mM hål för Kontakthylsor som sedan värmts fast via hylskragens inskjutning med hjälp av en lämpligt rundad kopparspets i en lödkolv. Hylscylindrarna förbinds sedan med separat dragen förtennad koppartråd (som sist löds fast vid varje kontakthylsa i ett slutligt separat moment).

   PLEXIGLASMETODEN användes först (-2012) som enda mekaniska kretsalternativ till etsade kretskort. På grund av äventyr med plexiglaset särskilt som basmaterial — sprickor uppkommer lätt vid tvättning/hantering med T-sprit: upprepad behandling leder till materialbrott — har numera (2016) pleximetoden ersatts av en mera sofistikerad lösning. Metoden har utvecklats successivt med gammaprojektets historia och redovisas utförligt i KRETSKORT.

 

Data:

DSO-oscillogram till 4T-PBSR-1M2012

 

PBSR-enheten ovan i bilden nedan för tillfället monterad tillsammans med separat kopplingsdäck för konditionstest av OP:s.

Obelastad:

— tomgång, obelastad:

 

 

MÄTPLATS: A -- 22Jul2016 --  4T--PBSR--1M--NoLoad -- Supply: 9Vbatt [K&C 2016] -- Foto:  22Jul2016  T4PBSR1M -5

———————————————————————————————————————————————————

Övre, mätreferens:  DIGITALOSCILLOSKOPETS EGEN NOLLMÄTREFERENSLINJE -- AC-mätning med proben till jordklämman -- TRIGGER:  Edge;  CH1;  Rise;  Auto;  AC -- DS-Oscilloskop UTD 2025CL:

Nedre,  mätobjekt:  4T--PBSR--1M--NoLoad -- Supply: 9Vbatt [K&C 2016].

RÖDA OSCILLOGRAMMEN SOM DE BÄGGE NEDAN MEN ENBART VISADE I SIGNALFORMENS PIXELS — originalet förminskat 50%  =  varje mätpunkt i den förminskade bilden = 1 pixel

 

 

 

Nedan: BRUSDATA VIA BRUSLÅDAN: AC-mätning på utgångslinjens linjestatus -- 50µV/DIV i originalet via förstärkningen 1000 ggr:

 

 

 

Notera om ej redan bekant att TRIGGER Mode=AUTO i oscillogrammen ovan INTE är heltäckande representativa för den aktuella mätplatsen (A): digitaloscilloskopets bilder endast visar »det som syns mest och oftast». Svårigheterna, och detaljerna, att visa »samtliga förekomster» beskrivs utförligt med praktiska mätexempel och oscillogram från DIGITALOSCILLOSKOPETS BRUSGOLV .

 

Belastad:

4T-PBSR-1M2012 —

kontinuerligt belastad: 500mA via 10Ω vid bibehållet 5V000:

 

 

MÄTPLATS: C -- 25Jul2016 --  4T--PBSR--1M--NoLoad -- Supply: 9Vbatt [K&C 2016] -- Foto:  25Jul2016  PanMod-1

———————————————————————————————————————————————————

Övre, mätreferens:  DIGITALOSCILLOSKOPETS EGEN NOLLMÄTREFERENSLINJE -- AC-mätning med proben till jordklämman -- TRIGGER:  Edge;  CH1;  Rise;  Auto;  AC

Nedre,  mätobjekt:  4T--PBSR--1M : 10 Ω Load @U=5V000 -- Supply: 12V Panasonic 7,2Ah MC-batt.

 

 

 

INGEN OBSERVERAD DIFFERENS mot ovanstående obelastade mätobjektets oscillogram DÅ FULL LAST [500 mA] ligger på.

— MÄTPUNKTERNA TILL OSCILLOSKOPETS MÄTPROB har valts så nära den aktuella spänningsreglerande utgångstransistorn som möjligt — annars inkluderas motsvarande spänningsfall = felkälla vid mätning på högre strömmar.

 

Panasonic-12V-MC-batteriet i bilden ovan (det mörka underliggande rätblocket: 7,2Ah = 14ggr kapaciteten hos ett vanligt 9V-batteri) med tillbehör har utformats som en StandBy batteridepå som kan försörja den typ av testform som krävs vid test på tillfälligt och kortvariga högre strömdrag — utan besvärande inblandning av nätanslutna enheter: Batterikällan garanterar att det sedvanliga inslaget av nätstörningar ska vara praktiskt taget eliminerat (Se även i Nätet Upplyser).

   Se särskild beskrivning till PanasonicDepån.

— 4T-PBSR-1M2012-enheten har som i bilden ovan monterats fristående på PanasonicDepåns speciella kopplingsdäck [Kontaktresistans max 1mΩ].

 

Belastad, stötströmstest:

4T-PBSR-1M2012 — stötströmstest: 500mA

——————————————————————————————————————————————————

stötströmstest: 500mA — 10Ω vid 5V000 via mikroswitch till mätobjektet avkopplad med 1µF keramisk kondensator:

 

TRIGGER:  Edge;  CH1;  Fall;  Single;  AC -- TrigLEVEL = --20mV

 

 

REGLERINGSHASTIGHETEN ÄR LÅG: 40µV/µS.

Ut/i = 0,8V·0,01S / 0,5A = 16mH

Transientsvar — hela pulsbredden: —800mV / 20mS / 500mA ¦ [40µV/µS]:

———————————————————————————————————————

Anledningen till den påtagliga trögheten i återhämtningen ser vi här direkt beror på Rb=1M-resistansen i kopplingsschemat, och i viss mån Rb-kondensatorn (100n).

— Det är också nackdelen generellt med »den vanliga» 4T-PBSR-kretsen allmänt: den är svår att få fram med minimal strömförsörjning (höga Rb-värden i så fall) för maximala utströmmar (låga Rb-värden i så fall = mera utgångsbrus); Man får kompromissa med ett sämre transientsvar = långsammare återhämtning på bekostnad av en exceptionellt REN utspänningslinje — i princip oberoende av konstant strömstyrka. Men ett långsamt transientsvar är mindre kritiskt i applikationer där minimala strömändringar gäller — som t.ex. i Gammaprojektet generellt: max runt 10mA om det gäller strömmen till ett aktuellt gammasensorblock [Se 2TGamma och GammaOP1]. Det viktiga i de fallen är just som ovan: försörjningslinjens finhet.

 

 

 

TESTADE 4T-BPSR —  Potential Barriärspännings baserade Spännings Regulatorer med 4 transistorer

Testade 4T-PBSR:

 

Testade och utprovade 4T-PBSR — Uut = UT4b(R1/R2+1)

 

 

Testformen har i samtliga fall gjorts på konventionella kopplingsdäck (ingen skärmning utöver en basplatta av aluminium eller koppar under däcket ansluten till GND).

— LÅGSTRÖMSAPPLIKATIONER MED SMÅSIGNALTRANSISTORER har här begränsats till max 50mA. Anledning:

   Beroende på olika strömkällor — matningsspänningar 9-24V från typiskt SMPS-enheter (för alla grovtester) — kommer FÖRLUSTEFFEKTER att utbildas över spänningsregulatorns utgångstransistor Ploss = Imax(Uin – Uut). När Ploss kryper upp mot 200mW börjar en småsignaltransistor att bli VARM/het: risken för haveri (transistorn börjar RYKA) blir STOR om inspänningen är av typen 24V och utströmmen typ 100mA (nedan: 1,9W). För att begränsa/säkra konstruktionerna från äventyr att användas utan speciell kylning har därför en max gräns här satts för lågströmsapplikationerna Imax = 50mA med Uin max24V DC.

   För högre kontinuerliga strömdrivningar (>50mA<10A) krävs andra komponenter (T1 effekttransistor med ev. kylning — eller i kombination med termistorer [NTC-motstånd] med automatiska värmeskydd; ännu högre strömmar kräver än mer avancerade konstruktioner). Kretsen nedan med komponenter är främst tänkt att användas tillsammans med battrerimatningar (renast möjliga utspänningslinje) där krav finns på speciellt små drivströmmar (Idrive).

 

För LÅGSTRÖMSAPPLIKATIONER — max 50mA:

 

 

TABELL 4T-PBSR:

Alla T 1234 BC546B — Tabellens resistansvärden angivna i K betyder KiloΩ

 

Not

Uin

Uutmdl

Brus 5mS

Cb

Cut

Rb

R1

R2

R3

R4

LED

Rled

iSUPPLY

iMaxUt

TestadOK

PlossT1

1

9-24V DC-SMPS

5V040

500µV

1µ/50V ker

220µ/10V el

1000K

39K2

3K92 + 1K NTC

56K

1M

Ugr

1M

215-300µA

1mA

18Apr2016

4mW

2

9-24V DC-SMPS

5V040

500µV

1µ/50V ker

220µ/10V el

100K

39K2

3K92 + 1K NTC

56K

1M

Ugr

1M

245-550µA

10mA

18Apr2016

40mW

3

9V DC-SMPS

5V040

500µV

1µ/50V ker

220µ/10V el

10K

39K2

3K92 + 1K NTC

56K

1M

Ugr

1M

700µA

50mA

18Apr2016

200mW

4

9V batt

5V000

oscGND

utgår

100µ/10V

1000K

392K

34K1 + 10K NTC

1M

1M

Ugr

1M

35µA

500µA

24Jul2015

2mW

 

24V DC-SMPS

20V00

500µV

1µ/50V el

220µ/50V el

 

130K

3K10 + 1K NTC

100K

1M

Ugr

1M

450µA

6mA

5Jul2015

24mW

 

NOT:

1, 2, 3:  R2 = 4K92— utprovat optimalt med 3K92 + 1K NTC för att få hyfsad temperaturstabilitet för laborationer i rumstemperaturer vinter/sommar ca 20-max40°C.

3:  DC-SMPS-områdena över 9V med Rb=10K demolerar 5V-regleringen (>6V) och höjer drivströmmen Idriv drastiskt (10mA). EX: Uin=24V: 5V0-nivån återställs då med R4=100K, men fortfarande med hög drivström; 4T-PBSR-enheten är därmed dimensionerad för högre strömdrivningar: klarar då 100mA vid 5V0 — kortvarigt; förlusteffekten 19V·0A1=1W9: kylning måste anställas för kontinuerlig drift av T1.

4:  5V-Utspänningslinjen kan inte skiljas från oscilloskopets egen mätlinje med proben kopplad till GND —  oscGND. Alla T 1234 BC546 A.

Uut kan finjusteras med marginell justering av (R1 eller) R3 — lägre R3-värden driver Uut högre; enl. grovtest ca 0V2/30K.

ker, förk. keramisk

el, förk. elektrolyt

NTC, termistor med negativ temperaturkoefficient

SMPS, Switched Mode Power Supply, switchad nätapparatur (Velleman, Vanson, Goobay, m.fl., ofta 9-24V val, DC eller AC).

PlossT1, max förlusteffekten över T1.

UTSPÄNNINGENS BRUSFORM — typisk för samtliga fall med SMPS-matning [Med SKÄRMAD batterimatning försvinner spikarna HELT]:

 

 

 

PBSR1neg — Potential Barriärspännings baserade Spännings Regulatorer med 4 transistorer

PBSR1neg, Negativa +5V PBSR-maken

 

HELA KOPPLINGSSCHEMAT

NEGATIVA MAKEN TILL +5VPBSR

— Det är så här vi vill se Elektroniken: inte en darrning — oberoende av last

 

 

Samma fina spänningslinje (–4,96V vid +21,7°C) som positiva maken (+4,96V vid +21,7°C) — här fångat med extra precision i kamerans lins med jämförande förstoringar (se föregående manuellt skissade jämförelse).

PBSR-enheternas utspänningsstatus:

 

Foto:  16Dec2014  GL  Signal1  Bild PBSR1neg 4;5;6;7 — Den excellent batterifina utspänningslinjen från ±5V PBSR-enheterna, ovan explicit från negativa enheten.

OSCILLOSKOPETS SVEPINSTÄLLNINGAR per rutenhet [1cM]: Resp. 1mV/2mS och 1mV/5mS enligt ovanstående specifikation.

 

 

Här framgår den sublima skillnaden mera konkret.

   Som visades i ±PBSR är negativa maken till positiva kretsbilden en EXAKT symmetrisk kopia.

— Det enda vi behöver göra — med en given uppkopplad positiv enhet för att få en motsvarande negativ — är att

 

·         ersätta alla NPN med PNP — samma insättning utan att ändra någon orientering

·         vända alla elektrolytkondensatorer för korrekt polaritet

·         vända skyddszenerdioder för korrekt polaritet

 

Så får vi från föregående +5VPBSR

 

BS170 — NCH TMOS Ptot0W83 V(DS)60V I(D)max0A5 V(GS)15V R(DS)max5Ω PhilipsData

NPN BC546A —   Pmax0W5  I(CM)max0A2  V(CE)65V   PhilipsData

 

Positiva

 

maken –5VPBSR — med likvärdiga ovanstående oscillogram för utspänningslinjen — enligt kopplingsschemat nedan:

 

Negativa

 

 

BS250 — P-Channel MOSFET Ptot0W83 –V(DS)45V –I(D)maxs0A18 V(GS)±25V R(DS)max8Ω VishayData

BS250 — P-Channel MOSFET Ptot0W83 –V(DS)45V –I(D)max0A25 V(GS)±20V R(DS)max14Ω JamecoData

PNP BC556A —   Pmax0W5  –I(CM)max0A2  –V(CE)65V PhilipsData

 

— NPN bipolärerna BC546A i +5V-delen motsvaras av PNP bipolärerna BC556A i –5V-maken.

— N-kanals MOSFET BS170 motsvaras (närmast) av P-kanals MOSFET BS250:

— P-kanals MOSFET är mera krävande (tjockare isoleringsskikt) och har därför genomgående högre ON-resistans. Det medför att vi måste göra en mindre modifikation i R-värden för att kunna behålla Rb=1M:

— MinusPBSR:ens R3 måste sättas högre (här 2K) vilket påverkar utspänningsnivån som här (enligt test) kräver

R1= 38K3 som visar Uut=–4V96 (samma som positiva maken via R1=39K2 och R1=1K).

 

 

KOPPLINGSBILDEN (»exakta +5V-HustruKomponentsymmetrin») till kopplingsdäcket blir motsvarande (mera begripliga)

 

 

Negativa PBSR-maken till +5V.

 

Nedan:

— Kopplingsdäckets negativa experimentkoppling till höger helt lednings- och komponentBen-Identisk med +5V-hustrun till vänster (frånsett elektrolytkondensator-, zenerdiodanslutningar och batterianslutningspolariteter som måste omkastas):

 

 

Foto:  16Dec2014  GL  Signal1  Bild PBSR1neg 3;1 — Se även vänstra +5V-enheten separat i PBSRtest1.

 

 

 

GROVKOPPLINGAR PÅ KOPPLINGSDÄCK

 

Höger: Vänster (+5V PBSR) och höger (–5V PBSR) har exakt samma underliggande kretsledningsnät. Det enda som skiljer är omkastade polariteter i negativa maken med motsvarande matchande komponenter och korrekta polanslutningar.

 

 

Vänstra delen ovan med 9V-batteriet visar hur slutkonstruktionen tänktes ansatt i den ursprungliga lösningen/ansatsen (2012) till gammaprojektets strömförsörjningar (Se Hela Blockbilden):

— 2 separata +9V-batterier i ±Emittermatningarna, separata anslutningar till den internt skärmade ±12V linjära transformatorkällan, och sedan själva gammasensorkretsarna inkapslade i 20mM Aluminiumfyrkantrör (innerkvadrat 17mM — alla komponenter + kretskort ska rymmas inom den kvadraten).

   I slutänden blev det litet annorlunda för hela GAMMAPROJEKTET. Strömförsörjningsdelen (Sep2016) till aktuellt praktiskt testade gammasensorer visas från 2TGamma i Hela test- och experimentblocket: bara batteriförsörjning (frånsett kringkretsar).

 

 

 

EMITTERREGULATOR — Potential Barriärspännings baserad Spännings Regulator med 4 transistorer

EMITTERREGULATORN — Sammanställningar från Jul2016

 

EMITTERREGULATORN

 

En utspänningslinje som mera liknar en rättvis jämförelse med utspänningslinjen från ett kemiskt batteri visas först med införande av en separat emitterstyrning: separat strömförsörjning på den normala spänningsregulatorns emittersida.

Spänningslinjens status uppnådd:

 

14Dec2014

Det spännande delmålet uppnått — batterilinje OK

— Det kommer plötsligt.

 

Resistansvärden och spänningar

NollPBSRegulatorn:

 

 

R2                     = R1 · (Uut + 0,57)/(Uer – 0,57)           ;

R2                     = R1 · (  10 + 0,57)/(    5 – 0,57)

                          = R1 · 2,3860045                                   ;

Testexemplet (14Dec2014)                                               :

R1                     = 10K                                                     :

R2                     = 23K86                                                 :

Digital mätning (14Dec2014 indoor20°C — Uut = 9,996 V)                   :

R2                     = 23K81

 

 

Funktionen för potentiometern R2 är helt linjär mot utspänningen Uut.

 

 

                          Abstrakt Temperaturanalys (kan möjligen bearbetas för vidare begriplighet):

k = U(T4¦be):

T: Temperaturanalys -- abstrakt: författarens privata anteckning — som förmodligen framstår kryptisk för utomstående

 

Uut       = – k + (Uer – k)(R2/R1)                      ;

Uer       = + k · [1 + S1/S2]                                 ; ? :  U0/U = 1 + R1/R2 -- abstrakt jämförande normal SR [S ers. R]:

Uut       = – k + (k · [1 + S1/S2] – k)(R2/R1)     ; 1+S1/S2 = 8,8 med Uer = 5V; R2/R1 = 2,386 med Uut = 10V

             = – k + k([1 + S1/S2] – 1)(R2/R1)

             = – k + k([S1/S2])(R2/R1)

             = k[–1 + ([S1/S2])(R2/R1)]

 

Netto: GENERELLT med växande T: Uut avtar (starkt — trots motriktad verkan).:

   FÖRKLARING:

— Emitterstyrda temperaturberoendet hos T4 — Ube avtar med växande temperatur — är omvänt det normala temperaturberoendet hos en icke emitterkopplad T4; MAN KUNDE TYCKA att dessa bägge ska ta ut varandra. Så är icke fallet:

— Uut i fallet PBSR-emPBSR avtar starkt ehuru PBSR-försörjningen på emittersidan motverkar, tydligen, men helt försumbart.

   Vilket vill säga: Bägge utstyrningssätten uppför sig på samma sätt: Utspänningen netto avtar i vilket fall med växande temperatur på grund av att T4(Ube) avtar med växande temperatur. Så visar det sig också i praktiken.

 

 

PBSRbattery — Spänningslinjens status uppnådd

Kopplingsschemat nedan visar testkopplingen:

 

NOTERA bipolära utgångstransistorn T1= NPN BC546A:

— Om STORA strömmar ska dras med en motsvarande koppling — typ T1 som Power MOSFET — måste Uer vara minst det dubbla: minst 10V. Annars kan inte power mosfet:en användas för sin maximala strömkapacitet (med max låg ON-resistans). Kopplingen nedan med Uer=5V lämpar sig därför INTE att användas tillsammans med Power-transistorer (typ TO-220).

 

Testkopplingen 14Dec2014-12-14 — Uppnådd batterispänningsstatus — oscilloskopets GND = belastad strömlinje: NÄRA  ingen skillnad syns:

Observera den orange markerade skyddszenerdioden:

BS170 HAR V(GS) MAX 15V — NCH TMOS Ptot0W83 V(DS)60V I(D)0A5 V(GS)15V R(DS)max5Ω: OM vi UTAN ZENERDIODEN testar med Vansonkällan inställd på 15V inträffar följande då den ansluts: BS170-gaten steks. Upphör. Finito. End. MED 10V Zenerdioden fortsätter BS170-gaten att leva (i evighet). Var särskilt noga med MOSFET transistorer och kolla databladets V(GS): Småsignaltransistorer av typ MOSFET har ofta V(GS)=15V medan PowerMosfet:s har typiskt 20V. Montera alltid en skyddszener Gate-Source.

 

— MAXDATA BC546A:  Pmax0W5  Imax0A1  V(CE)65V  . Alla  NPN nedan.

 

 

Svinget  minus 0V4 till plus 22V ges här enligt grovuppmätta värden via primärmatningens LinTransf med max strömuttag 30mA per ±-kanal (totalt max 62,5mA får tas ut).

— Tomgångsströmmen för +5V PBSR-enheten ovan vänster är — med en Ø3mM UltraBlå lysdiod och ett 10K-mostånd inkluderat (ej medtaget) — bara 0,8mA [R3=10K; Med R3=1K ca 5mA].

— Temperaturkompensationen är här inte kritisk (NTC-motståndet har här inte medtagits) — eftersom de variationerna i vilket fall är så långsamma att vi helt kan bortse ifrån deras inverkan på huvudmålet (distinkt avgörande test av ev. förekomst av gammakvanta vid ett specifikt valt tillfälle som vi bestämmer, om alls).

— Den fullständiga lösningen kräver en till enhet som ovan men negativ.

Hur klarar PBSR strömhanteringen med Rb=1M?

 

 

Rb 1M:

— +5V PBSR-enheten (ovan vänster) fungerar inte med Rb=1M om T1 är samma som de övriga bipolära transistorerna BC 546A — en sådan för T1 kräver (max) 100K. Med 1M och T1=BC546 startar inte ens kretsen. Den spänningsstyrda NCH unipolären BS170 gör det däremot lätt som en plätt.

 

R2 PBSeR 1µ:

— Med en 1µF (elektrolyt) kondensator över R2-potentiometern försvann alla spår av brus + gungningar (»långsamma vågsvängningar»).

— Den nu synbarliga testbilden på oscilloskopet (1mV/2mS som ovan) går INTE LÄNGRE att skilja från oscilloskopets GND-linje — samma fina linjestatus som från ett kemiskt batteri — se oscillogrammen från motsvarande negativa –5VPBSR-enhet under test:

 

tomgångsstatus = belastningsstatus (max 30mA per transformatorlinje, se LinTransf).

— Linjen ändras inte.

 

Vi behöver inte oroa oss för att PBSRegulatorerna ovan svarar långsamt på transienter: den instrumentapplikation vi ska använda spänningsreferensen till varierar garanterat ingenting UTOM vid det tillfälle — och då absolut Atomtekniskt Minimalt — då ett ev. gammakvanta ska visa sig (om vi alls når den känsligheten).

StrömvägenT2T1

Strömvägen T2-T1 i Emitterregulatorn:

 

 

Strömvägen markerad för T2-T1:

— Vid NORMAL KONTINUERLIG reglering är strömstyrkan i ovanstående markerade led ytterst blygsam (i området µA):

— HELA STYRKAN i den emitterstyrda PBS-regulatorn BYGGER just på denna starka maximalt lågresistiva verkan som garanterar »supersnabba» transientsvar: regulatorn arbetar med maximal snabbhet genom att maximal ström alltid finns tillgänglig.

— EMELLERTID: Stängs primärmatningen (Vg) ner — och då den når under nivån för de bägge Ube-spänningsfallen T2tillT1 = 2×0V6=1V2 uppkommer motsvarande (nära) kortslutningsströmväg genom utgångstransistorn (T1) i den batterimatade primära +5V-regulatorn. Testmätning visar att »kortslutningsströmmen» ligger i området ca 40mA.

   Det betyder:

 

 

— En AutoSwitch-koppling måste konstrueras separat, som garanterar ett BreakBeforeMake-tillstånd:

— Batterimatningsströmmen (Vge) till emitterreferensen får inte starta upp förrän primärströmkällans spänning (Vg) kommit upp över gränsområdet (1V2): Och omvänt vid Off: När primärkällan (Vg) tas bort måste batterimatningsströmmen FÖRST stängas ner FÖRE gränsen (Vg=1V2), så att ingen batteriström kan nå fram om primärmatning saknas, eller ligger under gränsvärdet (1V2).

— Se lösningen till AutoSwitchen, och hur den arbetar (galant) tillsammans med det övriga.

 

 

PBSRTest1

Hela Testkopplingen på ELFA:s lilla kopplingsdäck:

 

Foto:  15Dec2014  GL  Signal1  Bild PBSR1(3)

 

 

KOPPLINGSDÄCKETS GROVKOPPLING

 

ÖvreBlocket: Den 9V batterimatade +5V PBSR-enheten som ger den reglerade Ver-spänningen +5V00 till huvudregulatorn:

UndreBlocket: Huvudregulatorns PBSR-form med den lilla [BOURNS] bekväma 50K R2-potentiometern [fyrkanten blå mittenHöger] och den avgörande brusdödande 1µ-kondensatorn.

NÄRA oscilloskopets GND:

— ENDA synbara skillnaden är — här avbildat manuellt ungefärligt [skillnaden är verkligen INTE påfallande enkel att visa med kamerans hjälp] — av typen

OSCILLOSKOPETS GND- linje        1mV/5mS       =   tjocklek ca 50µV

PBSR-linjen (Uut = 10V)                    1mV/5mS       =

— SKILLNADEN består här i att jag TILL den övre helt idealt rena linjen lagt till en pixelrad över och under med en ljusgrå ton som ger PBSR-linjen en SVAGT MERA DIFFUS karaktär.

— Ungefär så ser också oscilloskoptes CRT-bild ut när man växlar mellan PBSR-mätningen och oscilloskopets interna icke anslutna GND-referenslinje. För övrigt: Inte en darrning.

— Vi kommer (frekvent) att upprepa dessa avgörande testmätningar för att säkerställa att inga fula Jultomtar fuskar med att komma med julklappar FÖRE själva julafton. Vi VET redan (genom flera erfarenheter) att den typen har en VISS tendens att ha TeStar(testar)Elektronik som särskilt välbesökt butik.

 

 

Med den ursprungliga utvecklingstanken från det enda dokumentet i Gammasensorn (från 2012):

 

Dec2014: Testkopplingarna ovan hjälper till att förenkla hela matningskonstruktionen (betydligt). Vi behöver nu i princip endast komplettera kretsbilden med en negativ make (minus12 från LinTransf) till ovanstående. Med deras hjälp kan vi sedan nå alla möjliga matningsspänningar (och anpassa det som behövs emellan) — mellan 0 och max 22 V på varje transformatorkanal (22Vmax — förutsatt belastningen också absolut minimal, vilket ger oss max ±22V = 44V matningskälla med bibehållen motsvarande batterispänningsstatus — om det skulle behövas).

 

Sep2016:

 

Hela ursprungside’n för strömförsörjningen till gammaprojektet »havererade» med de successiva upptäckterna: ALL nätansluten strömförsörjning innefattar otillåtet slumpartat uppvisade störspikar i speciellt millivoltsområdet — det vi först inte riktigt kunde se eller analysera via det (äldre) analoga oscilloskopet. Först med den djupare upptäckten (Vansonanalysen) och med hjälp av digitaloscilloskopet (Nätet Upplyser), kunde svårigheterna redas ut. Resultatet av den undersökningen ledde fram till behovet av en strömförsörjning på rent kemisk bas: endast batterimatningar visar rena utlinjer.

 

Se vidare de aktuellt praktiska spänningsregulatorlösningarna i samband med presentationen från 2TGamma.

 

 

 

OPemSR — OPERATIONSFÖRSTÄRKAR BASERADE EMITTERSTYRDA SPÄNNINGSREGULATORER

OPemSR:

  

INLEDANDE TEST med olika OP-kopplingar för speciellt emitterstyrda spänningsregulatorer

 

OPemSR — OP-baserad Emitterstyrd Spännings Regulator

 

 

 

 

PRINCIPKRETSEN för en OP-baserad emitterstyrd spänningsregulator:

— Utspänningslinjens STATUS bestäms frånsett T1 (Bipolära T1 tenderar att visa MINST utbrus) HELT av OP:ns snabbhet, offsetnivå (idealt 0Voffset ger exakt Uut = R · 5V/100K) och (3T-PBSR) SPÄNNINGSREFERENSENS RENHET (och stabilitet).

— Enda här kända acceptabla OP:n med låg strömförbrukning (10µA) som kan hantera en instrumentorienterad (batterilinje UT-) reglering — CMOS-ingångar (med TeraOhm-inresistanser) som kan känna av 0V — är: ICL7612.

   Men den OP:n lämpar sig bara OM strömändringarna i tillämpningen är minimala: transientsvaret för spänningsreglering vid strömändringar via den långsamma ICL7612 ligger i området (1mA iSupply) tiondels sekunder. Med en CA3140 förbättras den statistiken (minst) 1000 ggr — men med större strömförbrukning till OP:n. Se även Allmänna OP-data (CMOS-JFET-typer endast).

— NOTERA att utspänningsnivån INTE har något med OP:ns spänningsgränser att göra.

— LÖSNINGEN OVAN är intressant ENDAST om strömkravet för drivningen är i området ental/tiotal µA, eller att lösningar med mA-strömdrivningar kan göras kortvariga då annars 9V-batteriet snabbt tar slut (normal kapacitet 500 mAh).  

 

 

 


har uppvisat en del (speciellt) lågbrusiga aspiranter som skulle kunna användas för speciellt instrumentkänsliga och strömsnåla ändamål där batterimatning måste användas.

 

Se mera utförligt i särskilt dokument från OP-baserade emitterregulatorer (från Aug2016).

 

 

 

SKYDDSZENERMONTERING PÅ MOSFETTRANSISTORER MED TO-220- hölje

PowerMOSFETzener — METOD:

 

 

Enkel mekanisk montering av skyddszenerdiod på PowerMOSFET transistorer

 

Bilden ovan visar den +5V00 PBSR-enhet som använts i testerna här med Rb=1M.

— Den ljusblå komponenten som sitter under MOSFET-kapseln visar hur man enkelt kan montera en skyddszenerdiod (här 10V) genom ren mekanisk kontakt.

   Montering:

1. Stick ner MOSFET:en i ledande skumplast (annars är det mera av regel än undantag att beröringen med Gate:en leder till en förstörd transistor).

2. Placera Zenerkomponenten (10V) över tilledningsbenen som bilden ovan visar (från vänster till höger [Bipolära BCE] GateDrainSource):

— för NCH MOSFET så som bilden visar: svarta till vänster:

— för PCH MOSFET svarta till höger:

3. Vik in Zenerkomponentens tilledningsben »lagom hårt» mot transistorbenen:

4. Klipp av zenerdiodens tilledningsben så att bara den vikta delen återstår på baksidan:

5. Tryck (försiktigt) ihop kontaktställen extra med en plattång och kontrollera att zenerdiodkroppen inte sitter löst — det garanterar att elektrisk-mekaniskt kontakt är fullgod.

   Transistorn är nu SÄKERT skyddad mot såväl elektrostatisk som direkt ledningselektrisk påverkan.

 

 

 

OP-ZENER — DEN SUPERSTABILA ZENERDIODBASERADE SPÄNNINGSREFERENSEN

OPzener: [10Mar2016]

»OP-Zener» — ”SuperZener”

 

 

Hur får man AV PRINCIP fram en fast (säker) referensspänning (U[Z]) som kan användas (säkert) i en viss applikation utan att använda särskilda spänningsregulatorer emellan?

— Har man väl EN fast referens, kan man i princip sedan bygga vilka som helst andra referenser.

   Svaret är SuperZenern.

 

”SuperZenern” visar ett (galant) sätt att få fram en fast (temperatur-) stabil referensspänning enbart med hjälp av en operationsförstärkare (OP) och en Zenerdiod (Uz), plus tre resistorer.

 

 

 

SuperZenern — en klassiker med många ansikten

 

Välkänd OP-tillämpning sedan 1980-talet:

SUPERZENERKRETSEN finns bl.a. omskriven som Projekt52 (s53 ”SUPER ZENER”) i 501:an (501 elektroniska byggprojekt, Tredje upplagan, Electronik Press i Danderyd AB, 1984):

Komponenter i 501:an: OP 741; Rz 2K2; R1 100K; R2 220K; Uz 5V6; V+ 10..30V; U[Z] 8V. Rz ”skall väljas till ett värde så att strömmen genom zenerdioden är ca 1 mA”.

 

Men inte alla uppkopplingsförsök lyckas:

Försöker man (2016) koppla upp ovanstående (med resistansvärden och rekommendationerna från 501:an Projekt 52) med en OP-typ CA3240 händer: intet — utom för en OP-individ på (kanske) 10. Är det fel på de övriga i samma parti?

   Nej.

   Problemet är inte så dramatiskt:

— Olika OP-typer kräver olika R-besättningar för att få fram SuperZenern.

 

I MINA EGNA TEST upptäcktes att GAMLA ZENERDIOER (äldre tillverkningsprocesser — fram till runt 2000) uppför sig annorlunda tillsammans med vissa R-kombinationer för vissa OP-typer ANNORLUNDA ÄN NYA (nyare tillverkningsprocesser — efter 2000) — eller att olika fabrikörer fabricerar olika fasoner.

 

Test på mina gamla zenerdioder 5V6 (inköpta runt 2000) jämfört med helt nyinköpa 5V6 zenerdioder (ElectroKit 2016) visade i mina testfall olika utspänningar på testOP-typen CA3240 — olika OP-individer testade, alla med samma beteende: nya Uz visar högre U[Z], gamla visar lägre U[Z].

 

Min rekommendation:

 

 OM SuperZenern inte fungerar (med godtycklig OP-typ på rekommenderade R-värden från typ 501:an ovan), testa andra R-värden.

— Zenerkopplingen som sådan är verkligt användbar genom sin excellenta temperaturstabilitet: 5V6-zenergränsen markerar tämligen precis gränsen mellan negativa och positiva temperaturkoefficienter för materialet i zenerdiodtillverkningen, och är just därför särskilt temperaturstabil. Med OP-förstärkningar kan i princip sedan alla övriga spänningsnivåer tas fram från 5V6-nivån.

 

I mitt testfall, en av individerna i en CA3240-kapsel, var uppgiften att försöka få fram en referensspänning på 1Volt via matning från ett 9V-batteri:

— Test med en NYINKÖPT Zenerdiod på Uz=5V6 (med ungefärliga R-värden som i 501:an ovan): omöjligt — utom för EN CA3240-kapsel av fem testade. Övriga: U[Z] takade på runt 6V5 (=9V0–2V5).

   Däremot gick det bättre med gamla zenerdioder (från runt 2000): U[Z] — men U[Z] visade då bara runt 3V5.

 

”SuperZener”-testkopplingar:

ALLA TESTADE KOMPONENTER AV TYPEN HÅLMONTERADE

 

1V0: EN GAMMAL Zenerdiod 2V7

och en av operationsförstärkarna i en

CA3240-kapsel för att få fram

en stabil 1V-referens:

 

 

SuperZener med stabil utspänning U[Z]=1V0 via en äldre zenerdiod Uz=2V7.

 

5V0: EN NY Zenerdiod 5V6 (ElectroKit 2016)

och en av operationsförstärkarna i en

LM324 eller LP324-kapsel bägge typerna testade, exakt samma resultat för att få fram

en stabil 5V-referens:

 

 

SuperZener med stabil utspänning U[Z]=5V0 via en nyare typ zenerdiod Uz=5V6.

— Test på den äldre typen Uz visar ca 4V.

— Strömkällan till ovanstående: ett switchat nätaggregat (Vanson SMPS) med en diod och en 100µF/25V avkopplingskondensator till OP-matningen — det arrangemanget eliminerar ripplet från SMPS:en, men inte de små transientspikarna — se SMPS-ref.

 

 

 

LIKRIKTNING

Likriktning:

 

 

Från Primär Strömvåg till Sekundär användbar likström

Viktigt:

— Användning av alla öppna icke resistivt anslutna induktiva element — spolar — alstrar i princip oändlig spänning VID AVSTÄNGNING: ALLTID UTAN UNDANTAG bör man montera ett (100KiloOhm-1MegaOhm) motstånd över ändarna till en transformatorlindning. Det garanterar att induktansen inte ställer till med besvär.

 

Enkla HÅLLPUNKTER:

 

•   RMS = DCfullast: RMS-värdet för spolar/transformatorlindningar gäller ett motsvarande likströms=DC-värde vid FULL belastning.
— Vi kan kontrollera den funktionen genom att studera (den likriktade) toppspänningen från en transformatorspole genom växande belastningar:

•   DCtopp = 2·RMS: Toppspänningen — idealt likriktad DC-spänning via glättkondensator efter likriktningen = glättkondensatorns absolut minsta spänningsvärde — är runt sagt (något mindre) än DUBBLA RMS-värdet vid minimal belastning.
— Vi måste ALLTID ta hänsyn till UtoppGLÄTT = 2·RMS vid utformning av en likriktning för aktuell RELEVANT spänningstålighet för likriktardioderna:

•   Likriktardiodernas backspänningstålighet: måste OVILLKORLIGEN dimensioneras efter minst DUBBLA DCtopp = 2·RMS.
— Varför då? Därför att max2RMS gäller på glättsidan = likriktardiodens katodsida vid minimal belastning — och lika mycket på likriktardiodens anodsida då spolströmmen vänder åt andra hållet och den dioden spärrar.
   Visar apparaturen RMS-värdet ”24VAC” måste likriktardioderna tåla MINST 2(2[RMS]) = 96V backspänning. 100 V. Minst.

•   Glättkondensatorernas spänningstålighet Uc måste obönhörligen dimensioneras efter högsta möjliga DC-toppspänning Umax: Bra huvudregel:  Välj Uc = 1,5×Umax. EXEMPEL: Vellemans AC-switchade singulära AC-utgång PSU10AC 33W 9-24VAC visar runt 42 volt likriktad toppspänning obelastad på högsta läget 24VAC: Som glättkondensator väljer vi då en kondensatortyp med spänningståligheten 1,5·42V=63V.

    

 

 

Från primärvågens spänningslinje — vanligen transformatorns 50Hz sekundärspole — anställds dioder för att likrikta och glätta sekundärspänningen till en mera användbar DC-strömlinje.

Dioden:

 

A: anod(plus); K: katod(minus).

Diodens backspänningstålighet måste vara minst dubbla AC-värdet

— annars ryker komponenten världens väg med tillhörande äventyr: Se praktiskt exempel i SMPS RippelKill.

   Här väljer vi rejäla marginaler: Typen 1N4007 klarar 1 KiloVolt med max 1Ampere.

 

Hel Vågs Likriktning (helvågslikriktning) utnyttjar primärvågens bägge ±-halvperioder för att få en 100Hz topperiodisk DC-spänning. Halv Vågs Likriktning (halvvågslikriktning) utnyttjar bara halva den delen för en motsvarande 50Hz topperiodisk DC-spänning.

 

 

 

 

Likriktning — en spole:  Symmetriska ±-utgångar efter likriktning kan i fallet med en enda singulär sekundär transformatorspole endast åstadkommas med halvvågslikriktning: en singulär transformatorspole kan inte ensam ombesörja helvågslikriktning på symmetriska ±-utgångar.

 

HalvVägsSymmetriska — PRAKTISKT TESTEXEMPEL med Lilla Kopplingsdäcket

 

 

 

Lilla kopplingsdäcket här från ElectroKit (Kjell&Company:s dito är enklare att avlägsna häftplattan på, men inga markerade skruvhåll finns på den typen): Avlägsna häftmassan under (Ytterst svårt att få bort på ElectroKits typ — peta/rulla undan litet i taget med fingrarna — eller bättre: spänn fast i skruvstycke, börja i ett hörn: lyft upp, skär LUGNT loss häftet med papperskniv och fortsätt samtidigt lyftet: hundratals sådana LUGNA snitt krävs för att lossa häftmassan: tryck/gnugga sedan bort resten med fingrarna, tvätta sist med Xylen [Färghandeln/Järnia] eller cellulosaförtunning — testa först att plasten inte löser sig); Isolera kontaktblecken mot underlaget (kopparlaminat) med vanlig tejp (ICA:s Tejp med extra vidhäftningsförmåga), eller bättre bokplast (bokhandeln); Den blottade undersidan visar två Ø2mM hål; borra upp dessa mot framsidan, försänk sedan på framsidan så att M2-skruv med försänkt skalle kan skjutas in och skallen ligger några tiondels millimeter under toppytan (för att undvika att byglingar kortsluter där); gänga (t.ex.) laminatplattan under med M2 gängtapp [Noggrann Metod, se INVÄNDIG GÄNGNING] och skruva fast däcket på laminatplattan (M2×10mM passar precis); Ta upp motsvarande hål (Ø3mM, försänkt underifrån) för sexkantiga distanshylsor som ska hålla metallramen till kondensatorerna så att dessa inte vinglar omkring [här som i bilden ovan: 5mM Mässingsfyrkantstång, 10mM Aluminiumfyrkantrör (Järnia/Alfer); borra/gänga för M3-skruv — 3 skruvar behövs med ett M3-gängat hål i mässingsstången].

 

Konventionell linjär transformator:  HALVVÅGSLIKRIKTNING belastar (konventionella, linjära) transformatorn osymmetriskt om endera V± belastas ensidigt: transformatorn brummar eller »knackar» hörbart för högre laster.

   AC-SMPS-test:

— Test (7Sep2016) med kopplingen ovan på en switchad enhet — SMPS-AC-enhet (Velleman 33W 9-24VAC) — visar att den hörbara brum- och knackningseffekten inte framträder. Belastningstest kollat OK upp till 0A5.

   LILLA KOPPLINGSDÄCKET har (beroende på fabrikatör/period) delvis relativt höga kontaktresistanser (i en del fall upp mot flera hundra milliohm). Här har en generaliserad strömgräns satts till 1A:

— lilla kopplingsdäcket bör inte användas i kontinuerlig strömdrift för högre strömmar än runt 1A: max 0,2W/kontakt — 5st per bleck ger max 1W = märkbar värmeutveckling.

 

 

Enda helvågslikriktade tillämpningen med en sekundär transformatorspole består i en vanlig enkel utgångslinje (V+). Tillsammans med denna går det (dock) att få fram (helvågslikriktade) laddningspumpade extra utspänningslinjer — men dessa blir delvis begränsade: ingen aktiv strömväg existerar mellan utelektroder som saknar strömkopplingsväg till endera spoländan. Exemplet nedan visar en lösning med samma 4st kondensatorer som ovan i HalvVägsSymmetriska.

 

 

HelVägs-Halvsymmetrisk Extra Positiv — PRAKTISKT TESTEXEMPEL med Lilla Kopplingsdäcket

 

 

 

Ovan: Samma monteringsteknik som i HalvVägsSymmetriska.

   Den centrala helvågslikriktade delen betecknad V+

 

 

toppas här av en extra utlinje V++ — med restriktiva villkor: Den enda singulära sekundära transformatorspolen medger ingen returnerade strömväg mellan V++ och V+ med mer än en lika stor strömdrivning är etablerad mellan V++ och GND.

   Kopplingsbilden ovan med de 4 dioderna omvända, kondensatorelektroderna också omvända, samt byglingarna anpassade, visar en motsvarande negativ make:

 

 

HelVägs-Halvsymmetrisk Extra Negativ — PRAKTISKT TESTEXEMPEL med Lilla Kopplingsdäcket

 

 

 

 

Kopplingen ovan utnyttjar samma komponenter på samma kopplingsdäck som i HelVägs-Halvsymmetrisk Extra Positiv. Enda skillnaden är omvända Anod/Katod för kondensatorerna och dioderna (samt anpassade byglingar).

   Här finns en extra negativ utlinje — men också denna lider av samma begränsning som V++ relativt V+ i POS-blocket: ingen aktiv strömväg existerar mellan GND och Vminus med mer än ström går från V+ till Vminus.

   Exakt vilken tillämpning dessa extra men begränsade utlinjer har är här inte känt. Hela kopplingsbilden har framkommit från en gemensam sammanfattade helhetsform enligt kopplingsschemat nedan som innefattar alla de 3 ovan visade alternativen:

 

 

HelVägs-Halvsymmetriska med Extra PositivNegativ — KOPPLINGSSCHEMA GENERELLT -- Hel Vågs Likriktad Laddningspump:

 

 

 

 

Kopplingsbilden ovan sammanfattar de (främsta, enkla) olika praktiskt möjliga likriktande utspänningslinjerna med hjälp av endast en enda singulär sekundär transformatorspole. Ingen aktiv strömväg finns mellan V++(2V–3D) och V+(1V–3D) respektive mellan GND och Vminus[–(1V–3D)]. Se de 3 praktiskt möjliga och testade alternativen från HalvVägsSymmetriska.

   Testerna har utförts (8-9Sep2016) med och komponenterna har anpassats för (gränsvärden) en switchad nätenhet typ Velleman PSU10AC 33W 9-24VAC.

 

Sammanfattning:

HelVågsLikriktning

Helvågslikriktning med dubbla, symmetriska ±-utgångar:

 

 

KONDENSATORER EFTER LIKRIKTNINGEN — s.k. glättningskondensatorer — håller spänningen uppe, beroende på belastning (U=TI/C, kondensatorlagen). Spänningslinjen kallas då konventionellt för en GLÄTTAD dito (»glättkondensatorer», »glättspänning», »glättlinje» [VG±]).

— Räkna med att Transformatorspänningen Obelastad är (runt, minst) kvadratroten (1,4) gånger högre än transformatorlindningens märkspänning — typ 12VAC ger toppspänningen (glättlinjen) obelastad ca 17V — men ofta mera praktiskt 2×Märkspänningen (24VDCtoppMax efter glättning).

 

 

Helvågslikriktning med en enkel +¦GND-utgång:

 

 

HalvVågsLikriktning

HALV-vågslikriktning med dubbla, symmetriska ±-utgångar:

 

 

Se HalvVägsSymmetriska — PRAKTISKT TESTEXEMPEL.

 

 

KONVENTIONELLA LINJÄRA TRANSFORMATORSPOLAR

 

Sammankoppling av transformatorlindningar för att få symmetriska ±-spänningsutgångar är normalt inga som helst problem förutsatt att spolarna är av den vanliga linjära typen — inga switchade typer: Switchade nätenheter har interna återkopplingsledningar som påverkar utdelarna också i seriella sammankopplingar av flera spolar; Se exempel nedan i SMPSdcSymTest.

 

 

Switchade AC/DC-nätaggregat:

Symmetriska spänningsutgångar

 

Men hur är det med Switchade nätaggregat (SMPS, eng. Switched Mode Power Supply) med DC-utgång — Typ numera (2016) vanliga batterieliminatorer (Vanson, Velleman, Goobay m.fl.) och andra liknande små, kompakta användbara effektfulla strömförsörjningar?

 

SWITCHADE NÄTAGGREGAT skiljer sig PÅ +-UTGÅNGEN från vanliga linjära transformatorströmkällor i ett viktigt avseende: Switchade +-utgången har en avkännande sensorledning (eng. ”Chopper Controller”, ref Wikipedia, Switched Mode Power Supply [SMPS]) till ett primärt switchblock längre bak i primärledet, den del som styr switchfrekvensen med hänsyn till aggregatets belastning.

 

Det betyder att sammankoppling i serie typ ovan i ” Helvågslikriktning med dubbla, symmetriska ±-utgångar” »INTE blir bra» med hjälp av två separata SMPS-enheter (INTERFERENSER i belastningsavkänningen uppkommer som explicit INTE avser den egna enheten).

 

Vi testar det i kopplingen nedan och ser resultatet i ett DSO-oscillogram:

— Två likadana SMPS-enheter (9-24V, typ Goobay) har här använts i testet, bägge inställda på lägsta spänningen 9V:

 

          Testkoppling — undersökning av två 9-24V seriekopplade SMPS för gemensam GND:

 

            

 

DSO — Digital Storage Oscilloscope

DSO-mätning Prob-Klämma: [CH1: AC-mätning; TrigMENU: Source AC-line]: Bägge SMPS-enheterna A och B i testet inställda på lägsta 9V-området:

Vänstra:           mellan +U GND;

Högra:              mellan GND +U:

 

 

Högra: — »It’s horrible» — can’t use this crap.

 

DSO-mätning Prob-Klämma: [CH1: AC-mätning; TrigMENU: Source AC-line]

Vänstra:           mellan –U GND;

Högra:              mellan GND –U:

 

 

Bägge: — »HelpUs» — can’t use this crap.

 

DSO-mätning Prob-Klämma: [CH1: AC-mätning; TrigMENU: Source AC-line]

Vänstra:           mellan +U –U;

Högra:              mellan –U +U:

 

 

Sammanfattning DC-SMPS sammankoppling av flera enheter:

Enkelt sagt: Den signalkällan går inte UTAN VIDARE att använda till något meningsfullt.

 

 

Resultatbilden — tydligt nätbrum i alla utom U+GND — visar en väl komplicerad signalbild OM uppgiften skulle vara att försöka få fram en någorlunda REN grundsignal — som den i oscillogrammet överst, U+ GND. Den är f.ö. den enda enhetligt användbara som varken innehåller SMPS-rippel eller brumkomponenter (men väl de små 10mV-transienterna i området runt 25MHz, och som inte går att göra sig av med. Se särskild analys i Vansonripplet).

 

WEBBEN verkar för övrigt (Mar2016) ytterst fattig på beskrivningar av användbara (AC-)SMPS-kopplingar för SYMMETRISKA spänningsförsörjningar (typen med ±Uut): ingen enda ännu upphittad.

   Enda (här ännu kända) typformen med ±-utgångar från SMPS-enheter ansluter till halvvågslikriktning via AC-SMPS-typen. Se praktikexempel i HalvVägsSymmetriska — PRAKTISKT TESTEXEMPEL.

 

 

 

 

 

För ev. ytterligare.

 

 

 

PRAKTISK ELEKTROMEKANIK — SPÄNNINGSREGULATORER -- Primärt färdigställd INNEHÅLLSFÖRTECKNING  4Okt2016

 

 

 

Elektronikgrunderna — SPÄNNINGSREGULATORER

 

 

 

BILDKÄLLA: Författarens arkiv · 22Jul2013 E22 Bild41 · Nikon D90  --  PRAKTISK ELEKTROMEKANIK — finmekanik för hobby och amatörer —  Se även från HUVUDDOKUMENTET MED ÄMNESORIENTERING.

 

END.

 

 

 

Elektronikgrunderna — SPÄNNINGSREGULATORER

 

innehåll: SÖK äMNESORD på denna sida Ctrl+F · sök ämnesord överallt i SAKREGISTER

 

sök ämnesord överallt inom ELEKTRONIKEN i separat sakregister för Praktisk Elektromekanik i  sakregister elektroniken  

 

Elektronikgrunderna -- SPÄNNINGSREGULATORER

ämnesrubriker

 

                      

 

 

innehåll

              SPÄNNINGSREGULATORER

 

                                                         Allmän orientering

 

                                                                            Nomenklatur

 

                   3T-PBSR

 

                                                         3T-PBSR —  Potential Barriärspännings baserade Spännings Regulatorer med 3 transistorer

 

                                                                            ExperimentProjekt-3T-PBSR:

 

                                                                            SCHEMAÖVERSIKT

 

                                                                            Testade 3T-PBSR

 

                                                                                               iSUPPLY  4µA -- Bipolära 3T-PBSR med max 1mA utström

 

                                                                                               iSUPPLY  6µA -- MosFet 3T-PBSR med fast utspänning -- in gen egentlig strömgräns

 

                                                                                               iSUPPLY  4µA — SPÄNNINGSREFERENS typ 3T-PBSR — med låg strömförbrukning

 

                                                                                                                  GRUNDVERSIONENS TESTFORM

 

                                                                                                                  KOPPLINGSSCHEMAT

 

                                                                                                                  OSCILLOGRAM

 

                                                                                                                  Slutkretsen 3T-PBSR 5Vref med 0-1V-referens och iSUPPLY  7µA                 

 

                                                                                                                  Temperaturstabiliteten Batteriversionen 3T-BPSR

 

                                                                                               MosFet 3T-PBSR med variabel utspänning

 

                                                                                                                  Enkel automatsäkring med Tyristor och MosFet

 

                                                                                                                  MosFet 3T-BCDvarPBSR

 

                                                                                                                                     KOPPLINGSSCHEMA

 

                                                                                                                                     Transientsvaret

 

                                                                                                                                     Utgångsbrus

 

                                                                                                                                     SLUTKRETSEN 3T-PBSR MosFet varBCD

 

                                                                                                                                     Kretskoppling MED KOPPLINGSSCHEMA

 

                                                                                               Bipolär 3T-PBSR — med variabel utspänning och överbelastningsskydd

 

                                                                                                                  KOPPLINGSSCHEMA

 

                                                                                                                  OSCILLOGRAM -- Mätdata

 

                                                                                                                  Transientsvar

 

                                                                                                                  Justerad 10pT2cb

 

                                                                                                                  Överbelastningsskyddets funktion

 

                                                                                                                                     POSITIVA  och NEGATIVA

 

                                                                                                                                     Ungefärliga resistansvärden för olika utspänningar — Med trimpot R1 = 100K

 

                                                                                                                                     Överhettningssituationen då Uut är större än Uin

 

                                                                                                                                     Så fungerar överbelastningsskyddet

 

                                                                                                                  REGULATORNS TESTFORM

 

                                                         SMPS RippelKill

 

                   4T-PBSR

 

                                                                            4T-PBSR-1M-2012 — iSUPPLY 0,8mA — iMax>500mA

 

                                                                                               SCHEMA + Kretskopplingar

 

                                                                                               Data

 

                                                                                                                  OBELASTAD

 

                                                                                                                  BELASTAD

 

                                                                                                                  BELASTAD -- stötström

 

                                                                            Testade och utprovade 4T-PBSR

 

                                                                                               TABELL

 

                                                                                               PBSR1neg -- Negativa +5V PBSR-maken

 

                                                                                               EMITTERREGULATORER

 

                                                                                                                  Spänningslinjens status uppnådd Dec2014

 

                                                                                                                  PBSRbattery

 

                                                                                                                  Testkopplingen 14Dec2014

 

                                                                                                                  Strömvägen T2T1

 

                                                                                                                  PBSRTest1

 

                   OPemSR

 

                                                         OPERATIONSFÖRSTÄRKAR BASERADE EMITTERSTYRDA SPÄNNINGSREGULATORER

 

                                                                            SKYDDSZENERMONTERING PÅ MOSFETTRANSISTORER MED TO-220- hölje

 

                   OPzener

 

                                                         OP-ZENER — DEN SUPERSTABILA ZENERDIODBASERADE SPÄNNINGSREFERENSEN

 

 

                   Likriktning

 

                                                         Från Primär Strömvåg till Sekundär användbar likström

 

                                                                            Dioden

 

                                                                            HalvVägsSymmetriska med ±V-ugångar — PRAKTISKT TESTEXEMPEL med Lilla Kopplingsdäcket

 

                                                                            HelVägs-Halvsymmetrisk Extra Positiv — PRAKTISKT TESTEXEMPEL med Lilla Kopplingsdäcket

 

                                                                            HelVägs-Halvsymmetrisk Extra Negativ — PRAKTISKT TESTEXEMPEL med Lilla Kopplingsdäcket

 

                                                                            HelVägs-Halvsymmetriska med Extra PositivNegativ — KOPPLINGSSCHEMA GENERELLT

 

                                                                                               Hel Vågs Likriktad Laddningspump

 

                                                                            HelVägs-Halvsymmetrisk Extra Positiv — PRAKTISKT TESTEXEMPEL med Lilla Kopplingsdäcket

 

                                                         SAMMANFATTNING

 

                                                         KONVENTIONELLA LINJÄRA TRANSFORMATORSPOLAR

 

                                                         Switchade AC/DC-nätaggregat

 

                                                                            DSO-mätning

 

                                                                            Sammanfattning DC-SMPS sammankoppling av flera enheter

 

 

 

referenser

 

Mätställen:

 

Mätningar (2016) från olika vägguttag med kringliggande olika typ av stationär elkraftsnätsassocierad ledningskoppling uppvisar olika signalbilder för givna elektroniska komponenter.

 

Signalanalysen i detalj med hjälp av DS-oscilloskopet har visat att spänningsmätningar innefattar i vissa fall relativt kraftiga nätstörande bidrag. Se särskilt praktiskt beskrivande mätexempel i Batteriets Beröring.

   Bidragen framträder i olika omfattning från det allmänna elkraftsnätet beroende på vägguttag. Se särskilt bevis i Nätbeviset.

   I vilken mån lokalt olika apparater för tillfället är nätanslutna eller inte inverkar också, inkluderat även annan ansluten eller icke ansluten »kabelvara». Internetkabeln (LAN-kabel) — oberoende av om en värddator är av eller på — påverkar, liksom närheten till ett tangentbords anslutna USB-kabel (USB-exempel), för att nämna observerbara exempel.

   För den jämförande ordningens skull blir det alltså avgörande för beskrivningens begriplighet att, något, skilja de olika mätställena åt — först och främst via en (lägenhetsorienterad) fast nätreferens. Exakt hur denna är ordnad elektrotekniskt är här av mindre vikt (och allt för komplicerad att redovisa i detalj); Det väsentliga är att ett visst mätresultat refererar till en fast, bestämd mätstation, vilket eliminerar kaotiska sammanblandningar — med obegripliga inbördes resultatbilder. Se särskilt från Inledande Avslöjande Batteritest.

   Mätningarna i denna presentation (från 2016) använder främst tre olika mätplatspreferenser, specifika för just denna författning:

 

Mätställe A — VDs vardagsrum söder + ev. aktuellt beskriven apparatur

Mätställe B —  K köket — av allt att döma mätstället med minst nätassocierade störningar

Mätställe C —  VDso vardagsrum sydost + ev. aktuellt beskriven apparatur

 

[HOP]. HANDBOOK OF PHYSICS, E. U. Condon, McGraw-Hill 1967

Atomviktstabellen i HOP allmän referens i denna presentation, Table 2.1 s9–65—9–86.

mn        = 1,0086652u  ......................    neutronmassan i atomära massenheter (u) [HOP Table 2.1 s9–65]

me        = 0,000548598u  ..................    elektronmassan i atomära massenheter (u) [HOP Table 10.3 s7–155 för me , Table 1.4 s7–27 för u]

u           = 1,66043 t27 KG  ..............     atomära massenheten [HOP Table 1.4 s7–27, 1967]

u           = 1,66033 t27 KG  ..............     atomära massenheten [ENCARTA 99 Molecular Weight]

u           = 1,66041 t27 KG ...............     atomära massenheten [FOCUS MATERIEN 1975 s124sp1mn]

u           = 1,66053886 t27 KG  ........     atomära massenheten [teknisk kalkylator, lista med konstanter SHARP EL-506W (2005)]

u           = 1,6605402 t27 KG  ..........     atomära massenheten [@INTERNET (2007) sv. Wikipedia]

u           = 1,660538782 t27 KG  ......     atomära massenheten [från www.sizes.com],

CODATA rekommendation från 2006 med toleransen ±0,000 000 083 t27 KG (Committe on Data for Science and Technology)]

c0          = 2,99792458 T8 M/S  ........     ljushastigheten i vakuum [ENCARTA 99 Light, Velocity, (uppmättes i början på 1970-talet)]

h           = 6,62559 t34 JS  .................    Plancks konstant [HOP s7–155]

e           = 1,602 t19 C  ......................    elektriska elementarkvantumet, elektronens laddning [FOCUS MATERIEN 1975 s666ö]

e0          = 8,8543 t12 C/VM  .............    elektriska konstanten i vakuum [FOCUS MATERIEN 1975 s666ö]

G          = 6,67 t11 JM/(KG)²  ..........    allmänna gravitationskonstanten [FOCUS MATERIEN 1975 s666ö] — G=F(r/m)² → N(M/KG)² = NM²/(KG)² = NM·M/(KG)²=JM/(KG)²

 

t för 10–, T för 10+, förenklade exponentbeteckningar — TIOPOTENSER i förenkling; EX.: t6 = 10–6 = 1µ

Dekadiska prefix

 

PREFIXEN FÖR bråkdelar och potenser av FYSIKALISKA STORHETER

Här används genomgående och konsekvent beteckningarna

 

förkortning       för        förenklad potensbeteckning — t för 10^–, T för 10^+

 

d                       deci      t1

c                        centi    t2

m                      milli    t3

µ                       mikro  t6

n                       nano    t9

p                       pico      t12

f                        femto   t15

 

I elektroniken — kopplingar, scheman — skrivs ofta enbart tusenprefixen K M osv. för de olika storheterna Resistans i OHM typ 1K, 1M osv. och Kapacitans i Farad 1µ 1n 1p osv istf. det mera fullst. resp. 1KΩ, 1MΩ, osv; 1µF, 1nF, 1pF osv.

 

Alla Enheter anges här i MKSA-systemet [Se International System of Units] (M meter, KG kilo[gram], S sekund, A ampere), alla med stor bokstav, liksom följande successiva tusenprefix:

 

förkortning       för        förenklad potensbeteckning — t för 10^–, T för 10^+

 

K                      kilo      T3

M                     mega   T6

G                      giga     T9

T                       tera      T12

 

Exempel: Medan många skriver cm för centimeter skrivs här konsekvent cM (centiMeter).

 

MAC, modern akademi

 

TNED

(Toroid Nuclear Electromechanical Dynamics), eller ToroidNukleära Elektromekaniska Dynamiken

 

 

 

 är den dynamiskt ekvivalenta resultatbeskrivning som följer av härledningarna i Planckringen h=mnc0rn, analogt Atomkärnans Härledning. Beskrivningen enligt TNED är relaterad, vilket innebär: alla, samtliga, detaljer gör anspråk på att vara fullständigt logiskt förklarbara och begripliga, eller så inte alls. Med TNED får därmed (således) också förstås RELATERAD FYSIK OCH MATEMATIK. Se även uppkomsten av termen TNED [Planckfraktalerna] i ATOMKÄRNANS HÄRLEDNING.

 

 

SHORT ENGLISH — TNED in general is not found @INTERNET except under this domain

(Universe[s]History, introduced @INTERNET 2008VII3).

TNED or Toroid Nuclear Electromechanical Dynamics is the dynamically (related) equivalent — resulting description — following the deductions in THE PLANCK RING, analogous AtomNucleus’ Deduction.

— The description according to TNED is related, meaning: all, each, details claim to be fully logically explainable and understandable, or not at all. With TNED is (hence) also understood RELATED PHYSICS AND MATHEMATICS. See also the emergence of the term TNED in AtomNucleus’ Deduction.

 

 

 

 

Senast uppdaterade version: 2023-03-04

*END.

Stavningskontrollerat 2014-01-27 | 2016-10-14.

 

rester

*

 

 

 

åter till portalsidan   ·   portalsidan är www.UniversumsHistoria.se 

 

∫ ∫ Δ √ ω π τ ε ħ UNICODE — ofta använda tecken i matematiska-tekniska-naturvetenskapliga beskrivningar

σ ρ ν ν π τ γ λ η ≠ √ ħ ω →∞ ≡

Ω Φ Ψ Σ Π Ξ Λ Θ Δ  

α β γ δ ε λ θ κ π ρ τ φ ϕ σ ω ϖ ∏ √ ∑ ∂ ∆ ∫ ≤ ≈ ≥ ˂ ˃ ← ↑ → ∞  ↓

ϑ ζ ξ

 

Pilsymboler, direkt via tangentbordet:

Alt+24 ↑; Alt+25 ↓; Alt+26 →; Alt+27 ←; Alt+22 ▬

Alt+23 ↨ — även Alt+18 ↕; Alt+29 ↔

☺☻♥♦♣♠•◘○◙♂♀♪♫☼►◄↕‼¶§▬↨↑↓

→←∟↔▲▼ !”#$%&’()*+,

■²³¹·¨°¸÷§¶¾‗±­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

åter till portalsidan   ·   portalsidan är www.UniversumsHistoria.se