Hur gör man en bra strömbegränsare

[Fritzell]

Tja

Håller på att knåpa ihop ett litet labbaggregat av 230V/24V 120VA trafo osv.
Har inte kommit längre än glättningen då jag blev lite osäker på hur jag skulle reglera spänningen. Spänningen ska vara ställbar nånstans mellan 5-28V max 5A ut.

Jag är öppen för alla förslag. Op reglerat med återkoppling och zenerdiod. LM317, eller nåt annat. Spelar ingen större roll. Huvudsaken är att det finns en ställbar strömbegränsning nånstans mellan 100mA-5A.

Det enklaste typen av strömbegränsare är ju att lägga ett effektmotstånd på utgången och koppla en liten transistor emellan. När spänningsfallet överksrider 0.6V öppnar trissan och leder bort all basström till serietransistorerna. Kruxet med detta är att om man kör OPreglerat kommer spänningen aldrig sjunka förrän op krämar ut allt den kan tills kortslutningsskyddet går in. Sen måste man även ha en potentiometer med låg resistans och som klarar hög effekt

Har ett annat exempel i en lärobok då man använt en till op som komparator på utgången före effektmotståndet och efter. När spänningsfallet (strömmen) blir för stort blir minusingången större än plus och utgången drar mot noll, som kopplas till referenspunkten på stabilisatorn. Problemet är att jag inte får denna koppling att funka.
Finns det några andra bra lösningar? Eller har jag kopplat fel nånstans? Vad använder ni för kopplingar?

Tacksam för hjälp
//Fritzell

[EagleSpirit]

För strömbegränsning skulle jag ha gjort som du skrev i slutet. En komparator som jämför spänningen över effektmotståndet och ställbar spänning.

Vad är det för fel på kopplingen du har försökt med?

[Fritzell]

När jag simulerar det blir det typ helt konsting. Blir inte alls som jag beräknat. Ingenting stämmer överhuvudtaget

[frejo]

Kolla sidan 10 här:
http://www.student.itn.liu.se/kursmater ... r/Enk6.pdf

Har labbat på "fold back" kopplingen som fungerade riktigt bra.

[Fritzell]

Åhå! Det där funkade faktiskt utmärkt. Tack så mycket!

[frejo]

Bra. Kul att kunna hjälpa till!
Vilken koppling blev det? och hur varierar du begränsningen?

[Fritzell]

Det blev den på sidan 10 "fold back" typ. Ganska smart koppling egentligen med spänningsdelare till basen på strömbegränsarn faktiskt. Satte R1 som potentiometer ala 10k, R2 till 56K vilket borde ge ett sving på ca 700mA till 4.8A. Och återkopplingen till 10k-2k förhållande vilket ger ungefär 5-28V.
Kanske ska tillägga att jag inte byggt det på riktigt än, bara simulerat det eftersom jag ännu inte fått tag i zenerdioder. Dels till referenspunkten och till opförstärkarnas matning då spänningen ut från trafon ligger lite i överkant :/

Egentligen hade jag velat kunna ställa strömbegränsningen lägre, kanske 100mA men då blir man tvungen att gå upp i resistans på motståndet och då tappar man output swing, alternativt byta teknik. Men jag ser strömbegränsarn mer som en elektronisk säkring som hindrar kortslutning och brända serietransistorer

[Fritzell]

Helt osannolikt råkade jag hitta en 30V zenerdiod och en 5.6V Zenerdiod som jag lött av ett kretskort från en video för flera år sen. Helt perfekta värden och därför slapp jag köpa nått. Aggregatet blev jättebra och strömbegränsaren (kortslutningsskyddet) funkar utmärkt! Tack ännu en gång

[Fritzell]

På begäran kommer här schemat på mitt labbagg.



Lite notes:

1. Jag körde med en 2n3055 som buffer till en annan 3055 bara för att agget jag byggde var egentligen en reparation utav ett trasigt och på dom kylflänsarna satt det redan två stycken 3055:er så jag tyckte det var lika bra att använda dom eftersom jag ändå inte ska ta ut så mycket ström. Eftersom max strömmen ut från op:n bara är ca 20mA kan det behövas en till driver om man ska ta ut mycket ström.

2. Effektförlusten i serietransistorn.. om jag tar nån ampere vid tex 12V blir det över transistorn 33V-12V*1A~20W :/
Dessutom om man skall ta ut 8A på 15V och använda 1ohms resistor blir det 8V över den och då måste man kräma ut 23V från op:n. Ioförsej går det ju att mata op:n med en högre spänning än vad man kopplar till serietransistorerna för att minska effektförlusten..

Den lägsta strömbegränsningen jag kan få är 0.7A. Ställer man potten så den är 0ohm kommer det bli ca 0.7V så fort det går 0.7A genom motståndet.

Fast om du inte ska ha nån ställbar strömbegränsning går detta finjusteras rätt mycket.
Konstruktionen är ju väldigt simpel. En återkopplad Op bara för att förstärka spänningen. Så fort det blir mer än 0.65V över motståndet (mellan bas-emitter) öppnar transistorn och leder bort all basström som skulle gått till serietransistorerna. Denna ström blir all ström som op:n klarar att mata ut tills dess kortslutningsskydd går in därav sjunker spänningen. Potentiometern/spänningsdelarn som finns på strömbegränsningstrissan finns ju för att det måste gå mer ström genom motståndet för att 0.6V över bas-emiter skall uppnås.
Man kan ju också minska motståndet för att få mindre förluster

Bara lite säkerhetsinfo Tror du fattar det mesta själv.. Lycka till med bygget!

[Illuwatar]

Har nu anpassat designen (i teorin) så att den skall utföra det jag vill. Det jag har gjort är följande:

* Effektsteget består av en 200W huvudtransistor som drivs av en lite klenare darlington. På så sätt borde OP'n inte behöva så hårt eftersom förstärkningen hos denna "trippel-darlington" borde bli rätt så stor.

* Strömbegränsningen blir fast eftersom den skall bara vara ett skydd. Ett motstånd på 0.08 ohm gör att det slår ifrån vid 8A (i praktiken blir det två parallellkopplade motstånd, 0.1 ohm och 0.39 ohm). Jag kommer använda den enklare modellen utan de extra motstånden.

* Spänningsreferensen blir en LM385 som går att köra ner till 1.25V. Lägsta utspänning från agget blir därmet 1.25V...

För övrigt blir det som "originalet", nu gäller det bara att Labb Elektronik slutar med sina sommartider i butiken...

Tack än en gång Fritzell för att du lade upp schemat.

[Schnegelwerfer]

Illuwatar:
Det blir en jäkla massa gain i återkopplingsslingan.
Om du har otur kan kanske regleringen blir instabil. Det kan kanske vara värt att simulera kopplingen så att man få en hum om hur den kommer att bete sig.

[Fritzell]

Bara kul att man kan hjälpa till!
Det låter som om det skulle kunna funka. När man ska testa agget kan man ju prova tex med ett 1ohms motstånd först för att se att kortslutningsskyddet verkligen fungerar, annars lär det bli en rejäl smäll

Efter lite korta beräkningar så klarar utgångstransistorn på 200W ett spänningsfall på 25V över sig om man tar ut 8A. Om du matar den med 24VDC kan man nätt och jämnt ta ut 8A på 1.25V. Men det är ju rätt sällan man gör det så det skall nog inte vara nåra problem för ju högre spänning ut -> mindre spänningsfall över trissan -> mindre effektförlust

Det är bara en sak som jag undrar över. Den här strömbegränsningstekniken bygger ju på att op:ns utgång "kortstluts" mot utgången dvs vid en kortstlutning pumpar den på med all ström den kan ge. 741 har ett inbyggt kortstlutningsskydd som går in vid ungefär 25mA och då sjunker även spänningen ut. Det är därför denna koppling inte skulle funkat tex med en 7805 som stabilisator då man troligtvis skulle bränna den. Jag vet inte hur det är med Lm385
Fördelen med att ha en återkopplad op förstärkare är ju att den håller spänningen väldigt stabil även vid stor belastning för då måste den öka spänningen ut så att den kompenserar spänningsfallet över motståndet. Du kan ju, om du vill kunna gå lågt i spänning, köra med en zenerdiod på 1.3V eller ngt.


En sak till.. på elfa står det om 385, max spänning 5,3V?

[Illuwatar]

LM385 ersätter zenerdioden, så den kommer inte att kortslutas. Det är en spänningsreferens, inte en regulator av vanlig typ. En 741'a skall användas i regleringen, precis som i Fritzells design. Maximal effektförlust jag har räknat på är ca 120W eftersom inspänningen inte är så hög. Max 15V över transistorn vid ett spänningsuttag på 1.25V vid 8A. Det kommer dock behövas en fläkt för att kyla denna eftersom flänsen inte är allt för enorm. "Simulering" kommer att ske i form av uppkoppling på labbplatta. Kanske får kretsen sig en körare i MultiSim också, men jag är lite tveksam till dessa simulerade resultat. Visar det sig att förstärkningen i transistorsteget blir för stor är det bara att ersätta darlington-trissan med en vanlig med likvärdiga effektegenskaper.

[Fritzell]

Jaha men då är det ju lungt! Bara sätta igång att bygga Förresten så kommer schemat direkt ur Multisim så om du inte gör några dramatiska förändringar så ska det nog fungera. I simuleringen använde jag två st BD139 (klarar ju inte effekten i verkligheten men kvittar i simulatorn) som har ett hfE på ca 100 så i bästa fall vart den 100*100. Men vill man göra en testuppkoppling går det ju smidigt, det är ju väldigt få komponenter egentligen. Räcker ju med att man testar regleringen bara så hänger man på serietransistorerna när man ser att det funkar. Kan tillägga att mitt bygge nästan är själva testuppkopplingen. Byggde själva op:n och zenerdioden på en liten exprimentplatta som jag smältlimmade fast på en bräda med lödöar där alla sladdar gick utifrån