|
Voor nog geen vijf euro kunt u de volledige besturingselektronica voor een regelbare gestabiliseerde voeding tot 30 V en 3 A als bouwpakket kopen. Met een trafo, een koelsetje en twee metertjes als extra's bouwt u goedkoop een complete voeding.
|
Kennismaking met de Hesai 30 V ~ 3 A voeding
Het eindproduct en wat u ervoor betaalt
Om meteen met de deur in huis te vallen tonen wij in de onderstaande foto het eindproduct van dit bouwpakket. Een printplaat van 85 mm bij 85 mm waarop u de volledige regelelektronica soldeert voor een regelbare en gestabiliseerde labvoeding. Deze voeding kan, volgens de specificaties, een uitgangsspanning leveren tussen 0 Vdc en 30 Vdc bij een instelbare constante stroom tot 3 A.
Wat u op deze foto ziet bestaat uit twee afzonderlijk te bestellen producten:
- De print met de elektronica, bij AliExpress te koop voor minder dan vijf euro en bij Banggood voor € 6,31.
- De koelplaat met ventilator, bij Banggood aangeboden voor € 4,50.
 |
| Onvoorstelbaar: dit eindproduct van een uurtje geknutsel kost minder dan elf euro. (© 2021 Jos Verstraten) |
Het bouwpakket van de besturingselektronica print
Zoals de meeste Chinese leveringen van klein spul wordt ook deze besturingsprint slordig verpakt geleverd in een luchtkussen envelop. Het gevolg was dat bij ons exemplaar de pootjes van beide potentiometertjes volledig verbogen waren en slechts met uiterste voorzichtigheid weer recht gebogen konden worden zonder af te breken bij het potmeter lichaam.
Dit bouwpakket kunt u bestellen bij Banggood via:
Aanklikbare link ➡ regelprint van Hesai kopen
De kwaliteit van de geleverde componenten
Deze is uitstekend er is weinig op aan te merken. De grote elco van 3.300 μF heeft een werkspanning van 50 V. De 0,47 Ω stroomsensor weerstand is een stevige draadgewonden uitvoering van 5 W. Ons enig punt van kritiek is dat wij graag drie IC-voetjes in het pakketje hadden aangetroffen. Specifiek voor het aan ons geleverde pakket geldt dat het tweepolig kroonsteentje, waarop de uitgangsspanning staat, defect was. Een van de twee contacten ontbrak. Bij vergelijken van de inhoud van het pakket met de onderdelenlijst bleek dat er twee condensatoren van 22 pF werden meegeleverd, die niet in de schakeling worden gebruikt. Verder was een overbodige weerstand van 47 kΩ geleverd en ontbrak er eentje van 4,7 kΩ.
De kwaliteit van de print
Hier is niets op aan te merken. Uiteraard is deze tweezijdig en voorzien van soldeermasker en componentenopdruk. De pad's zijn zo groot dat het vol solderen van deze print ook voor de niet zo ervaren hobbyist geen probleem zal opleveren.
De technische gegevens
Volgens de fabrikant voldoet de regelschakeling aan de volgende specificaties:
- Ingangsspanning: 24 Vac van gewikkelde trafo
- Ingangsstroom: 3 A max.
- Uitgangsspanning: 0 Vdc ~ 30 Vdc
- Rimpel en ruis: 0,01 % max.
- Constante stroom: 2 mA ~ 3,0 A
- LED-indicatie bij CC-modus
Het schema van de regelprint
In de onderstaande figuur hebben wij het door Hesai vrijgegeven schema gereproduceerd. In het origineel hebben wij één foutje ontdekt, de plaats van R5, maar dat hebben wij gecorrigeerd. Het schema lijkt niet erg op het bekende recht-toe-recht-aan schema van een lineair gestabiliseerde voeding. Enige toelichting is dus welkom. De kleuren geven de onderdelen van de diverse blokken weer.
De trafospanning van 24 V wordt gelijkgericht door de vier dioden van de brug VDS1 en afgevlakt met de grote elco C1 van 3.300 μF. De weerstand R1 ontlaadt deze elco snel als u de voeding uitschakelt.
Om vanaf een uitgangsspanning van 0 V te kunnen regelen heeft het systeem een negatieve hulpvoeding nodig. Men heeft gekozen voor een eenvoudige pompschakeling samengesteld uit de dioden VD4 en VD5 en de twee elco's C6 en C7. De negatieve spanning die over C6 ontstaat wordt via R16 en VD3 gestabiliseerd op ongeveer -5,1 V. Deze spanning wordt gebruikt voor het voeden van de twee op-amp's OP1 en OP2 en is ook noodzakelijk voor de werking van de schakeling rond transistor VT3 (lees verder). Via de stabilisator VR1 wordt uit de positieve voedingsspanning een gestabiliseerde spanning van 24 V gegenereerd voor het voeden van de ventilator van de koelplaat.
De interne referentiespanning wordt gegenereerd door de op-amp OP3. Dat is een wel heel vreemde en weinig toegepaste schakeling! De zenerdiode VD6 van 5,1 V wordt gebruikt vanwege zijn geringe temperatuursdrift. Bij het inschakelen van het apparaat zal de terugkoppeling rond deze op-amp er voor zorgen dat de uitgang van dit IC positief wordt. Op een bepaald moment is de uitgangsspanning zo sterk gestegen dat de zenerdiode in haar zenergebied wordt ingesteld. Op dat moment stabiliseert de schakeling rond OP3 zich en verschijnt er een stabiele spanning van ongeveer 10,2 V over de weerstand R22. De identieke weerstanden R24 en R25 zorgen er immers voor dat OP3 twee maal versterkt en de zenerspanning wordt verdubbeld. Deze spanning van ongeveer 10,2 V wordt gebruikt als referentie voor zowel de stroom als voor de spanning potentiometers R21 en R13.
De schakeling (groen) rond de op-amp OP1 zorgt voor het instellen en stabiliseren van de uitgangsspanning van de voeding. Via de spanningsdeler R9/R10 wordt een deel van de uitgangsspanning aangeboden aan de inverterende ingang van de op-amp. De niet-inverterende ingang wordt via de weerstanden R11 en R12 verbonden met de spanning op de loper van R13. Zoals steeds zal de op-amp streven naar identieke spanningen op beide ingangen. De op-amp zal via de weerstand R3 de darlington VT2/VT1 zover in geleiding sturen tot deze spanningsgelijkheid op zijn beide ingangen is bereikt.
De paarse schakeling zorgt voor de begrenzing van de geleverde stroom op een instelbare maximale waarde. De weerstand R6 wordt hierbij ingezet als stroomsensor. De inverterende ingang van de op-amp OP2 wordt via de weerstand R17 ingesteld op de nul volt van de negatieve uitgang van de voeding.
De niet-inverterende ingang wordt ingesteld op een kleine positieve spanning die wordt geleverd door de loper van de potentiometer R21. Als de voeding niet wordt belast staat de niet-inverterende ingang van OP2 dus op een positievere spanning dan de inverterende. De uitgang van de op-amp is maximaal positief en de diode VD2 spert. Stel nu dat de voeding met een stijgende stroom wordt belast. Deze stijgende stroom wekt over de sensorweerstand R6 een stijgende spanning op. Het gevolg is dat de inverterende ingang van OP2 op een stijgende positieve spanning komt te staan. Op een bepaald moment is de stroom die de voeding levert zo groot geworden dat de spanningsval over R6 groter wordt dan de spanning die via R21 is ingesteld op de niet-inverterende ingang van OP2. De uitgang van de op-amp wordt negatief. De diode VD2 gaat geleiden met als gevolg dat de spanning op de niet-inverterende ingang van OP1 fors gaat dalen.
Zoals de meeste Chinese leveringen van klein spul wordt ook deze besturingsprint slordig verpakt geleverd in een luchtkussen envelop. Het gevolg was dat bij ons exemplaar de pootjes van beide potentiometertjes volledig verbogen waren en slechts met uiterste voorzichtigheid weer recht gebogen konden worden zonder af te breken bij het potmeter lichaam.
Dit bouwpakket kunt u bestellen bij Banggood via:
Aanklikbare link ➡ regelprint van Hesai kopen
 |
Zo wordt het bouwpakket van de besturingsprint geleverd. |
De kwaliteit van de geleverde componenten
Deze is uitstekend er is weinig op aan te merken. De grote elco van 3.300 μF heeft een werkspanning van 50 V. De 0,47 Ω stroomsensor weerstand is een stevige draadgewonden uitvoering van 5 W. Ons enig punt van kritiek is dat wij graag drie IC-voetjes in het pakketje hadden aangetroffen. Specifiek voor het aan ons geleverde pakket geldt dat het tweepolig kroonsteentje, waarop de uitgangsspanning staat, defect was. Een van de twee contacten ontbrak. Bij vergelijken van de inhoud van het pakket met de onderdelenlijst bleek dat er twee condensatoren van 22 pF werden meegeleverd, die niet in de schakeling worden gebruikt. Verder was een overbodige weerstand van 47 kΩ geleverd en ontbrak er eentje van 4,7 kΩ.
 |
| De in het pakket aanwezige componenten. (© 2021 Jos Verstraten) |
De kwaliteit van de print
Hier is niets op aan te merken. Uiteraard is deze tweezijdig en voorzien van soldeermasker en componentenopdruk. De pad's zijn zo groot dat het vol solderen van deze print ook voor de niet zo ervaren hobbyist geen probleem zal opleveren.
 |
| De twee zijden van de print. (© Hesai) |
De technische gegevens
Volgens de fabrikant voldoet de regelschakeling aan de volgende specificaties:
- Ingangsspanning: 24 Vac van gewikkelde trafo
- Ingangsstroom: 3 A max.
- Uitgangsspanning: 0 Vdc ~ 30 Vdc
- Rimpel en ruis: 0,01 % max.
- Constante stroom: 2 mA ~ 3,0 A
- LED-indicatie bij CC-modus
Het schema van de regelprint
In de onderstaande figuur hebben wij het door Hesai vrijgegeven schema gereproduceerd. In het origineel hebben wij één foutje ontdekt, de plaats van R5, maar dat hebben wij gecorrigeerd. Het schema lijkt niet erg op het bekende recht-toe-recht-aan schema van een lineair gestabiliseerde voeding. Enige toelichting is dus welkom. De kleuren geven de onderdelen van de diverse blokken weer.
De trafospanning van 24 V wordt gelijkgericht door de vier dioden van de brug VDS1 en afgevlakt met de grote elco C1 van 3.300 μF. De weerstand R1 ontlaadt deze elco snel als u de voeding uitschakelt.
Om vanaf een uitgangsspanning van 0 V te kunnen regelen heeft het systeem een negatieve hulpvoeding nodig. Men heeft gekozen voor een eenvoudige pompschakeling samengesteld uit de dioden VD4 en VD5 en de twee elco's C6 en C7. De negatieve spanning die over C6 ontstaat wordt via R16 en VD3 gestabiliseerd op ongeveer -5,1 V. Deze spanning wordt gebruikt voor het voeden van de twee op-amp's OP1 en OP2 en is ook noodzakelijk voor de werking van de schakeling rond transistor VT3 (lees verder). Via de stabilisator VR1 wordt uit de positieve voedingsspanning een gestabiliseerde spanning van 24 V gegenereerd voor het voeden van de ventilator van de koelplaat.
De interne referentiespanning wordt gegenereerd door de op-amp OP3. Dat is een wel heel vreemde en weinig toegepaste schakeling! De zenerdiode VD6 van 5,1 V wordt gebruikt vanwege zijn geringe temperatuursdrift. Bij het inschakelen van het apparaat zal de terugkoppeling rond deze op-amp er voor zorgen dat de uitgang van dit IC positief wordt. Op een bepaald moment is de uitgangsspanning zo sterk gestegen dat de zenerdiode in haar zenergebied wordt ingesteld. Op dat moment stabiliseert de schakeling rond OP3 zich en verschijnt er een stabiele spanning van ongeveer 10,2 V over de weerstand R22. De identieke weerstanden R24 en R25 zorgen er immers voor dat OP3 twee maal versterkt en de zenerspanning wordt verdubbeld. Deze spanning van ongeveer 10,2 V wordt gebruikt als referentie voor zowel de stroom als voor de spanning potentiometers R21 en R13.
 |
| Het volledig schema van de regelschakeling. (© Hesai) |
De schakeling (groen) rond de op-amp OP1 zorgt voor het instellen en stabiliseren van de uitgangsspanning van de voeding. Via de spanningsdeler R9/R10 wordt een deel van de uitgangsspanning aangeboden aan de inverterende ingang van de op-amp. De niet-inverterende ingang wordt via de weerstanden R11 en R12 verbonden met de spanning op de loper van R13. Zoals steeds zal de op-amp streven naar identieke spanningen op beide ingangen. De op-amp zal via de weerstand R3 de darlington VT2/VT1 zover in geleiding sturen tot deze spanningsgelijkheid op zijn beide ingangen is bereikt.
De paarse schakeling zorgt voor de begrenzing van de geleverde stroom op een instelbare maximale waarde. De weerstand R6 wordt hierbij ingezet als stroomsensor. De inverterende ingang van de op-amp OP2 wordt via de weerstand R17 ingesteld op de nul volt van de negatieve uitgang van de voeding.
De niet-inverterende ingang wordt ingesteld op een kleine positieve spanning die wordt geleverd door de loper van de potentiometer R21. Als de voeding niet wordt belast staat de niet-inverterende ingang van OP2 dus op een positievere spanning dan de inverterende. De uitgang van de op-amp is maximaal positief en de diode VD2 spert. Stel nu dat de voeding met een stijgende stroom wordt belast. Deze stijgende stroom wekt over de sensorweerstand R6 een stijgende spanning op. Het gevolg is dat de inverterende ingang van OP2 op een stijgende positieve spanning komt te staan. Op een bepaald moment is de stroom die de voeding levert zo groot geworden dat de spanningsval over R6 groter wordt dan de spanning die via R21 is ingesteld op de niet-inverterende ingang van OP2. De uitgang van de op-amp wordt negatief. De diode VD2 gaat geleiden met als gevolg dat de spanning op de niet-inverterende ingang van OP1 fors gaat dalen.
OP1 zal nu de darlington minder gaan sturen met als gevolg dat de uitgangsspanning van de voeding daalt. Het teruggekoppeld systeem rond OP2/OP1 zorg er dus voor dat de spanningsval over de stroomsensor R6 gelijk blijft aan de spanning die met de potentiometer R21 aan de niet-inverterende ingang van de op-amp OP2 wordt aangeboden. Met andere woorden: de voeding levert een constante stroom.
Op het moment dat het systeem overschakelt naar constante stroom modus (CC) wordt de basis van transistor VT4 via de weerstand R15 naar een negatieve spanning getrokken. Deze halfgeleider gaat geleiden en laat de LED HL1 branden als indicatie van de overgang naar CC-modus.
Tot slot is de transistor VT3 aanwezig als bescherming tegen ongewenste spanningssprongen op de uitgang bij het in- en uitschakelen van de voeding. Als de voeding actief is wordt de basis van deze transistor via de weerstand R5 verbonden met de negatieve voedingsspanning. De transistor spert en speelt geen rol. Wordt de voeding uitgeschakeld, dan zal de negatieve voeding vrijwel onmiddellijk wegvallen. Er zijn in de voedingspomp immers slechts twee kleine elco's van 47 μF opgenomen en deze ontladen vrijwel onmiddellijk. Het gevolg is dat de basis van de transistor VT3 via de weerstand R4 positief wordt gestuurd en gaat geleiden. De sturing van de darlington wordt met de massa verbonden. VT1 gaat onmiddellijk naar sper en de uitgangsspanning van de voeding gaat naar nul zonder vreemde overgangsverschijnselen. De grote elco C1 wordt nu ontladen via de weerstand R1.
Beter slecht gejat dan zélf goed ontworpen?
In een topic over deze voeding op 'www.electronics-lab.com' wordt aangetoond dat het schema van deze 'Chinese' voeding simpelweg overgenomen is uit een artikel dat is verschenen in het oktobernummer 1978 van 'Practical Electronics'. De auteur R. Lawrence gebruikt LM741A op-amp's in zijn ontwerp en dat heeft een heel goede reden. Met de geadviseerde trafo van 24 V wordt de positieve voedingsspanning eigenlijk enige volts te hoog voor de TL081 die in dit bouwpakket worden toegepast! De LM741A kan een grotere spanning tussen zijn voedingspennen verwerken en dan is die 24 V van de trafo geen probleem. Wij komen hier, verder in dit verhaal, nog op terug.
De koeling van de eindtransistor
Zoals reeds geschreven wordt in het basispakket geen koeling voor VT1 meegeleverd. U kunt daar zelf iets voor verzinnen, maar ook het speciale pakketje mee bestellen dat op maat gemaakt is voor de print. Dit pakketje kost slechts € 4,50 en is te bestellen via:
Aanklikbare link ➡ koelsetje kopen
Het setje bevat een aluminium koelprofiel van 45 mm bij 50 mm met een dikte van 18 mm en een kleine 24 V ventilator. Deze ventilator kunt u met de vier meegeleverde schroefjes op een nogal vreemde manier op het koelprofiel bevestigen. Door het aandraaien van deze vier schroefjes klemt u deze namelijk tussen de ribben van het profiel. Dit lijkt een nogal klungelige manier van bevestiging, maar in de praktijk werkt het uitstekend. De ventilator zit werkelijk muurvast op het profiel. Zorg er wél voor dat de ventilatorkant met het typeplaatje tegen het profiel zit. Dan wordt de lucht tussen de ribben van het koelprofiel geblazen en wordt maximaal gekoeld.
In het midden van het koelprofiel is een met M3 getapt gaatje aanwezig voor het bevestigen van de transistor VT1.
 |
| De onderdelen voor de koeling van de eindtransistor. (© Banggood) |
De nettransformator
U moet de print voeden met een wisselspanning van 24 V. De Chinese postorderbedrijven adviseren een trafo die 3 A kan leveren, maar deze kost € 40,50:
Aanklikbare link ➡ Chinese trafo, 3 A
Dat vinden wij veel geld voor zo'n eenvoudige voeding en vandaar dat wij op zoek zijn gegaan naar een alternatief. Wij vonden bij diverse Europese postorder bedrijven de TMB50/002M/1 van Indel. Deze kan weliswaar maar 2 A leveren, maar kost slechts € 18,65. Twee ampère is meer dan genoeg voor een eenvoudige labvoeding en vandaar dat wij voor deze trafo hebben gekozen:
Aanklikbare link ➡ TMB50/002M/1 trafo, 2 A
Lees echter ook onze opmerking verder in dit verhaal over de waarde van de secundaire trafospanning!
 |
| Twee bruikbare nettransformatoren, rechts de door ons toegepaste Indel. (© 2021 Jos Verstraten) |
Wat extra verwennerij: goede potentiometers
In principe kunt u met de beschreven onderdelen aan de slag en bouwt u een spotgoedkope regelbare labvoeding. Er is echter een aantal handige extra's die wij kunnen aanbevelen. De twee geleverde miniatuur potentiometertjes werken uiteraard, maar van een nauwkeurige instelling van spanning en stroom kan geen sprake zijn. Beter is gebruik te maken van tienslagen potentiometers. Die zijn erg goedkoop leverbaar door Chinese postorderbedrijven, namelijk voor € € 2,83 per stuk:
Aanklikbare link ➡ tienslagen potentiometer
 |
| Goedkope tienslagen potentiometers vergemakkelijken de bediening. (© Banggood) |
Absoluut noodzakelijke extra's: spanning- en stroommeters
Geen voeding is compleet zonder metertjes waarop u de spanning en de stroom kunt aflezen. Tegenwoordig gebruikt iedereen daarvoor digitale paneelmeters. Voor een voeding vinden wij dat echter geen vereiste omdat er geen noodzaak bestaat om de geleverde waarden van spanning en stroom met grote nauwkeurigheid te kennen. Bovendien moeten digitale paneelmeters worden gevoed is dat is meestal een probleem bij inbouw in een apparaat. Vandaar dat wij de twee onderstaande analoge paneelmeters van het type 85C1 adviseren. Deze 30 V en 3 A metertjes met een nauwkeurigheid van ±2,5 % en afmetingen van 65 mm bij 56 mm kosten slechts iets van € 4,50 per stuk en zijn nauwkeurig genoeg voor inbouw in een hobby labvoeding:
Aanklikbare link ➡ 85C1 voltmeter
Aanklikbare link ➡ 85C1 ampèremeter
 |
| Twee spotgoedkope analoge metertjes voor uw voeding. (© Banggood) |
Een aanvulling de dato 22-11-2022 van Paul Limpens
Een van onze bezoekers, Paul Limpens, heeft zélf ook een bouwpakket van deze voeding nagebouwd en heeft de moeite genomen het schema opnieuw te tekenen mét nummering van de componenten. Een nog grotere klus was de tweezijdige print volledig te tekenen, ook met nummering van de componenten.
Beide tekeningen zijn uiteraard onmisbaar als u deze voeding hebt nagebouwd en niet blijkt te werken. Dankzij deze twee tekeningen kunt u gemakkelijk de functie van ieder onderdeel op de print opzoeken in het schema. Ook voor het aanbrengen van persoonlijke modificaties zijn deze twee illustraties een grote hulp!
Als u met de muis op het schema klikt verschijnt dit groter in dit venster.
 |
| Volledig genummerd schema van de Hesai 30V-3A voeding. (© 2022 Paul Limpens) |
 |
| Print layout van de Hesai 30V-3A voeding. (© 2022 Paul Limpens) |
De bouw van de regelprint van Hesai
De bouwbeschrijving
Zoals het een Chinees product betaamt wordt ook dit pakket geleverd zonder bouwbeschrijving. Weliswaar kunt u, aan de hand van de componentenopdruk op de print, ook zonder papieren dit pakket in elkaar solderen. Wij hebben echter op internet een site gevonden waarvan u een zeer uitgebreide bouwbeschrijving (33 pagina's!) van deze voeding kunt downloaden:
Aanklikbare link ➡ download de bouwbeschrijving
Wij hebben daar niets aan toe te voegen, behalve deze foto waarop u duidelijk ziet hoe u de ventilator op het koelprofiel kunt bevestigen en dit profiel nadien kunt vastschroeven op de print.
 |
Montage van de koeling op de print. (© 2021 Jos Verstraten) |
De Hesai 30 V voeding in de praktijk
Het inschakelen van de voeding
Wat meteen opvalt is dat de voeding soms opstart in de CC-modus en een uitgangsspanning van -0,5 V levert. Het LED'je gaat dan branden en de schakeling is niet aan de praat te krijgen. Gelukkig helpt het om de netspanning even uit en dan weer in te schakelen. Waarschijnlijk heeft deze vreemde actie te maken met de ongewone schakeling waarmee de interne referentiespanning wordt gegenereerd.
Het afregelen van de instelpotmeter R7
Met deze instelpotentiometer moet u de offset van de operationele versterker OP1 compenseren. Draai de potentiometer waarmee u de uitgangsspanning instelt (R13) in de laagste stand. Verdraai nu de genoemde trimmer tot de voeding een uitgangsspanning van 0,0 V levert.
Een belangrijke opmerking over de voedingsspanningen
Een belangrijke opmerking over de voedingsspanningen
Bij de door ons gebruikte 24 V trafo werden in nul-last conditie de volgende twee voedingsspanningen gemeten:
- positieve spanning: +34,48 V
- negatieve spanning: -5,25 V
Twee van de drie op-amp's worden tussen deze twee spanningen gevoed. Dat betekent dat er een totale spanning van 39,73 V tussen de voedingspennen van deze IC's staat! Uit de data-sheet van de TL081CP blijkt echter dat de absoluut maximale voedingsspanning van deze op-amp slechts 36,0 V mag bedragen. De voeding werkt met deze hoge positieve spanning, maar wat deze kleine overspanning te betekenen heeft voor de lange termijn gezondheid van de schakeling is uiteraard moeilijk te voorspellen. In ieder geval verdient de manier waarop de leveranciers een voedingstrafo aanbevelen geen schoonheidsprijs! Wij adviseren iedere nabouwer dan ook om geen 24 V trafo toe te passen, maar een 20 V type. Dat betekent in de praktijk dat u de uitgangsspanning niet tot 30 V kunt instellen, maar slechts tot ongeveer 24 V. Voor de meeste toepassingen is dat goed genoeg en het geeft u in ieder geval de zekerheid dat de op-amp's niet op een onvoorspelbaar moment defect geraken door een te hoge voedingsspanning.
Een tweede optie is uiteraard de geleverde TL081CP's te vervangen door LM741A op-amp's
Het in- en uitschakelgedrag van de voeding
Het in- en uitschakelgedrag van de voeding
Zoals beschreven heeft men in de voeding een schakeling ingebouwd die er voor moet zorgen dat er geen spanningspieken op de uitgang ontstaan bij het in- en uitschakelen van de voeding. Om dit te onderzoeken hebben wij de voeding ingesteld op een spanning van 12 V, een stroom van 1 A en belast met een weerstand van 22 Ω. Vervolgens hebben wij de voeding ingeschakeld en nadien weer uitgeschakeld en de uitgangsspanning op onze oscilloscoop geobserveerd. In de onderstaande montage hebben wij beide observaties gecombineerd tot één foto. Hieruit blijkt duidelijk dat de voeding zich inderdaad keurig gedraagt. Let op het verschil in tijdbasis snelheid bij het in- en uitschakelen! Wat opvalt is dat de spanning heel snel opkomt, veel sneller dan de grote reservoir-elco C1 kan opladen. De schakeling rond transistor VT3 schakelt blijkbaar de uitgangsspanning razendsnel in op het moment dat de reservoir-elco is opgeladen.
Meten van de uitgangsstabiliteit en rimpel bij 5,0 V uitgangsspanning
In de onderstaande tabel hebben wij het gedrag van de voeding samengevat bij een uitgangsspanning van 5,0 V en een oplopende belasting tot 2,0 A. De rimpel hebben wij gemeten met onze Philips PM2454 analoge millivolt meter. Om de resultaten in perspectief te plaatsen: tussen nullast en vollast daalt de uitgangsspanning met slechts 47 mV. Dat komt overeen met een inwendige weerstand van 0,023 Ω.
Uiteraard hebben wij de rimpel ook op het scherm van de oscilloscoop bekeken bij een belasting met 2 A. Op de meeste gevoelige stand van 1 mV/div is een heel klein beetje 100 Hz brom te zien en voor de rest een vijftal mV ruis.
Meten van de uitgangsstabiliteit en rimpel bij 12,0 V uitgangsspanning
Dezelfde metingen hebben wij herhaald bij een uitgangsspanning van 12,0 V. Ook bij deze parameters gedraagt de voeding zich voorbeeldig: tot 1,0 A belastingsstroom blijft de uitgangsspanning tot op de millivolt constant. De totale spanningsdaling van 21 mV komt overeen met een inwendige weerstand van slechts 0,01 Ω. Het heeft geen zin een oscillogram te publiceren, want dit is gelijk aan dat bij een uitgangsspanning van 5,0 V
Meten van de uitgangsstabiliteit en rimpel bij 24,0 V uitgangsspanning
Hier is duidelijk te merken dat de voeding bij stromen van meer dan 1 A niet meer in staat is de stabiliteit van de uitgangsspanning te handhaven. Bij nader onderzoek blijkt dat de schuld bij de trafo ligt. De ongestabiliseerde gelijkspanning over C3 daalt van 33,83 V bij nullast tot 26,79 V bij vollast en dus blijft er te weinig spanning over voor het regelsysteem van de print.
Zoals uit het onderstaande oscillogram blijkt, is de waarde van 1,15 V rimpel bij 2,0 A belasting niet zo verbazingwekkend. Mooi is de 100 Hz rimpel te zien, afkomstig van de bruggelijkrichting, die op de uitgangsspanning aanwezig is.
Meten van de uitgangsstabiliteit en rimpel bij 30,0 V uitgangsspanning
Zoals te verwachten is, zijn de resultaten bij 30,0 V nog slechter. Meer dan 0,5 A kan de voeding bij een dergelijke uitgangsspanning niet leveren.
Constantheid van de spanning en het thermisch gedrag bij belasting met 2,0 A
Wij hebben de uitgangsspanning ingesteld op 5,00 V en de voeding belast met een stroomsink van 2,0 A. Wij waren heel benieuwd of de koelcapaciteit van dit toch wel klein koelprofieltje voldoende is om oververhitting van de eindtransistor te voorkomen. Tot onze verbazing is dat inderdaad het geval, zie de onderstaande tabel. Na vijftien minuten had de temperatuur van het koelprofiel zich gestabiliseerd rond 62 °C. Blijkbaar maakt de invloed van zo´n klein ventilatortje heel wat uit op de afvoer van de geproduceerde warmte.
De lange termijn stabiliteit van de uitgangsspanning is, voor een hobby-product, uitstekend te noemen. Gedurende de toch wel behoorlijke warmtecyclus van de print verloopt de uitgangsspanning met slechts 47 mV ofwel met 0,94 %.
Constantheid van de stroom en het thermisch gedrag bij instelling op 2,0 A
Een laatste belangrijke eigenschap die een test verdient is de constantheid van de voeding in de CC-modus. Wij hebben eerst de voeding onbelast ingesteld op 12,0 V, de voeding kortgesloten met onze op stroommeting geschakelde multimeter en de uitgangsstroom ingesteld op 2,0 A. Nadien hebben wij het verloop van deze stroom en de temperatuur van het koelprofiel gemeten. De resultaten zijn samengevat in de onderstaande tabel en zijn alweer uitstekend te noemen. De stroom verloopt slechts 23 mA, omgerekend met 1,1 %.
Brom en ruis in de CC-modus
(Banggood sponsor advertentie)
30V 3A Power Supply DIY Kit
 |
| In- en uitschakelgedrag van de met 0,5 A belaste voeding. (© 2021 Jos Verstraten) |
Meten van de uitgangsstabiliteit en rimpel bij 5,0 V uitgangsspanning
In de onderstaande tabel hebben wij het gedrag van de voeding samengevat bij een uitgangsspanning van 5,0 V en een oplopende belasting tot 2,0 A. De rimpel hebben wij gemeten met onze Philips PM2454 analoge millivolt meter. Om de resultaten in perspectief te plaatsen: tussen nullast en vollast daalt de uitgangsspanning met slechts 47 mV. Dat komt overeen met een inwendige weerstand van 0,023 Ω.
 |
| Uitgangsstabiliteit en rimpel bij 5,0 V uitgangsspanning. (© 2021 Jos Verstraten) |
Uiteraard hebben wij de rimpel ook op het scherm van de oscilloscoop bekeken bij een belasting met 2 A. Op de meeste gevoelige stand van 1 mV/div is een heel klein beetje 100 Hz brom te zien en voor de rest een vijftal mV ruis.
 |
| De rimpel bij 5,0 V en 2,0 A op de oscilloscoop. (© 2021 Jos Verstraten) |
Meten van de uitgangsstabiliteit en rimpel bij 12,0 V uitgangsspanning
Dezelfde metingen hebben wij herhaald bij een uitgangsspanning van 12,0 V. Ook bij deze parameters gedraagt de voeding zich voorbeeldig: tot 1,0 A belastingsstroom blijft de uitgangsspanning tot op de millivolt constant. De totale spanningsdaling van 21 mV komt overeen met een inwendige weerstand van slechts 0,01 Ω. Het heeft geen zin een oscillogram te publiceren, want dit is gelijk aan dat bij een uitgangsspanning van 5,0 V
 |
| Uitgangsstabiliteit en rimpel bij 12,0 V uitgangsspanning. (© 2021 Jos Verstraten) |
Meten van de uitgangsstabiliteit en rimpel bij 24,0 V uitgangsspanning
Hier is duidelijk te merken dat de voeding bij stromen van meer dan 1 A niet meer in staat is de stabiliteit van de uitgangsspanning te handhaven. Bij nader onderzoek blijkt dat de schuld bij de trafo ligt. De ongestabiliseerde gelijkspanning over C3 daalt van 33,83 V bij nullast tot 26,79 V bij vollast en dus blijft er te weinig spanning over voor het regelsysteem van de print.
 |
| Uitgangsstabiliteit en rimpel bij 24,0 V uitgangsspanning. (© 2021 Jos Verstraten) |
Zoals uit het onderstaande oscillogram blijkt, is de waarde van 1,15 V rimpel bij 2,0 A belasting niet zo verbazingwekkend. Mooi is de 100 Hz rimpel te zien, afkomstig van de bruggelijkrichting, die op de uitgangsspanning aanwezig is.
 |
| De rimpel bij 24,0 V en 2 A op het scherm van de scoop. (© 2021 Jos Verstraten) |
Meten van de uitgangsstabiliteit en rimpel bij 30,0 V uitgangsspanning
Zoals te verwachten is, zijn de resultaten bij 30,0 V nog slechter. Meer dan 0,5 A kan de voeding bij een dergelijke uitgangsspanning niet leveren.
Constantheid van de spanning en het thermisch gedrag bij belasting met 2,0 A
Wij hebben de uitgangsspanning ingesteld op 5,00 V en de voeding belast met een stroomsink van 2,0 A. Wij waren heel benieuwd of de koelcapaciteit van dit toch wel klein koelprofieltje voldoende is om oververhitting van de eindtransistor te voorkomen. Tot onze verbazing is dat inderdaad het geval, zie de onderstaande tabel. Na vijftien minuten had de temperatuur van het koelprofiel zich gestabiliseerd rond 62 °C. Blijkbaar maakt de invloed van zo´n klein ventilatortje heel wat uit op de afvoer van de geproduceerde warmte.
De lange termijn stabiliteit van de uitgangsspanning is, voor een hobby-product, uitstekend te noemen. Gedurende de toch wel behoorlijke warmtecyclus van de print verloopt de uitgangsspanning met slechts 47 mV ofwel met 0,94 %.
 |
| Constantheid van de spanning en het thermisch gedrag. (© 2021 Jos Verstraten) |
Constantheid van de stroom en het thermisch gedrag bij instelling op 2,0 A
Een laatste belangrijke eigenschap die een test verdient is de constantheid van de voeding in de CC-modus. Wij hebben eerst de voeding onbelast ingesteld op 12,0 V, de voeding kortgesloten met onze op stroommeting geschakelde multimeter en de uitgangsstroom ingesteld op 2,0 A. Nadien hebben wij het verloop van deze stroom en de temperatuur van het koelprofiel gemeten. De resultaten zijn samengevat in de onderstaande tabel en zijn alweer uitstekend te noemen. De stroom verloopt slechts 23 mA, omgerekend met 1,1 %.
 |
| Constantheid van de stroom en het thermisch gedrag. (© 2021 Jos Verstraten) |
Brom en ruis in de CC-modus
De mogelijkheid om de maximale stroom te begrenzen via de CC-modus is voornamelijk bedoeld als veiligheidsvoorziening bij uw experimenten. Het zal in de dagelijkse lab-praktijk niet vaak voorkomen dat u de voeding daadwerkelijk als constante stroombron toepast. Voor de volledigheid van deze test hebben wij tóch even gemeten hoe de uitgangsspanning er uitziet als u in de CC-modus werkt. Wij hebben de voeding onbelast ingesteld op 16 V, er een weerstand van 8 Ω op aangesloten en de te leveren stroom ingesteld op 1,0 A. De voeding werkt dat in de CC-modus en via de oscilloscoop is te ontdekken hoe de geleverde spanning er dan uitziet. Nu, dat valt tegen! Met de millivoltmeter meten wij een stoorspanning van niet minder dan 48 mV op de uitgangsspanning. Op het scherm van de oscilloscoop verschijnt het onderstaand plaatje. Er zit dus in de CC-modus een zeer grote, vreemd gevormde rimpel op de uitgangsspanning. Als de stroom potentiometer wordt open gedraaid tot het LED'je dooft en de voeding dus weer in de CV-modus werkt verdwijnt deze grote rimpel als sneeuw voor de zon.
 |
| De grote rimpel op de uitgangsspanning in de CC-modus. (© 2021 Jos Verstraten) |
Onze conclusie over de Hesai 30 V ~ 3 A voeding
Dat de leveranciers van deze voeding een trafo-spanning van 24 V aanbevelen is een zeer zware overtreding van de maximale specificaties van de gebruikte onderdelen. Wij hebben daar in het verhaal al onze mening over gegeven. Wij adviseren u dus ten stelligste het gebruik van een 20 V / 2 A trafo of andere op-amp's toe te passen!
De maximale uitgangsspanning van 24 V en de maximale stroomcapaciteit van 2 A zijn voor vrijwel alle hobby-toepassingen groot genoeg. Binnen deze beperking zal deze voeding uitstekend bruikbaar zijn voor al uw experimenten waarbij u werkt in de CV-modus. Voor die zeldzame toepassingen waarbij u een constante stroom nodig hebt moet u rekening houden met de grote rimpel die op de uitgangsspanning ontstaat in de CC-modus.
Weliswaar kunt u voor een vergelijkbare prijs een kant-en-klare Chinese geschakelde voeding kopen. De échte hobbyist wil uiteraard zélf bouwen en dan is deze regelprint een uitstekende basis voor het samenstellen van een goed bruikbare labvoeding voor uw hobby-lab.
30V 3A Power Supply DIY Kit