Electronika
Verschillende voedingen samen gebruiken
TechTalk
Root server » TechTalk » Electronica » Power supply » Verschillende voedingen
Een persoon had een voeding nodig van 12V 100A nodig. Je zou denken, ik koop een zware voeding bij de chinees,.... maar er zijn andere mogelijkheden.
-

-

Iemand die ik ken had een zware voeding van 100A nodig. Zijn eerste gedachte was "ik koop zo'n voeding op alibaba", maar de prijs was redelijk hoog en er zouden waarschijnlijk extra douanekosten bijkomen. De bedoeling was ook dat de voeding betrouwbaar zou blijven werken, wat niet gegarandeerd kon worden met chinese brol.

Een betere oplossing is hier gebruik te maken van meerdere kleine schakelende voedingen, we hebben gekozen voor 15 voedingen van 10A. Er zouden er constant 12 in gebruik zijn en drie werden als reserve behouden. Het voordeel van de schakelende voedingen is dat ze klein en efficient zijn ten opzichte van lineaire voedingen.

En hier doken de problemen op. Zolang de voedingen nauwelijks belast waren, werkte het systeem perfect. Van zodra de belasting verhoogd werd, vielen de voedingen allemaal uit. Hoe kon dit verklaard worden?

De voedingen hadden niet allemaal dezelfde uitgangsspanning. 12.05V, 12.12V, 12.07V, en zo verder. Van zodra de voedingen aan elkaar verbonden werden begonnen de problemen. De voeding met de hoogste spanning leverde het vermogen voor de andere voedingen, die allemaal uitvielen of begonnen te tikken (constant in- en uitschakelen). De oscillator van de voedingen die op een wat lagere spanning ingesteld werden viel uit, waardoor de interne voeding van de betreffende schakelende voeding ook wegviel.

Als de belasting opgevoerd werd, dan leverede die ene voeding al het vermogen, totdat die overbelast werd en ook uitviel. Een andere voeding nam het over, maar viel ook promt uit. Het was onmogelijk meer dan 30A te trekken en de spanning was zeer onstabiel. Het was niet mogelijk de spanning van iedere module bij te regelen, bij het minste verschil in spanning trad het probleem op.

Zouden we geen systeem kunnen maken "From each according to his ability, to each according to his needs" om Karl Marx te citeren? Iedere voeding zou een nagenoeg identieke stroom leveren.

En voorwaar, dit is gemakkelijk uit te voeren. In een paar minuten werd een ontwerp op papier gezet. Per schakelende voeding werd er een kleine schakeling bijgeplaatst (één op amp en een paar extra onderdelen), samen met een kleine extra print die voor de uitmiddeling van de totale stroom zou dienen.

Per voeding hebben we een stroommeting door middel van een laagohmige weerstand, een op amp die de spanning over de weerstand zou versterken en een tweede op amp om de stroom van de eigen voeding te vergelijken met de gemiddelde stroom.

Dan werd er een effektieve schakeling gemaakt volgens de figuur hieronder links.

Iedere schakelende voeding levert zijn spanning op de ingang +PS en -PS en er is een gemeenschappelijke uitgang COMMON+ en COMMON-.

Er is een stroommeting via een weerstand van 0.01Ω, bij een stroom van 10A hebben we een spanningsval van 0.1V. Deze spanningsval wordt door de op amp opgevoerd tot een spanning van ongeveer 2.2V bij maximale belasting. De uitgang van de op amp gaat naar een schakeling om de stromen uit te middelen, maar ook naar de positieve ingang van de tweede op amp.

De op amp krijgt een referentie van de eigen stroom op zijn positieve ingang en een referentie van de gemiddelde stroom op zijn negatieve ingang, en stuurt zo zijn transistor, een P channel mosfet goed voor een stroom van 50A en een ON-weerstand van 0.06Ω. De schakeling kan ook uitgevoerd worden met een N channel mosfet op de negatieve lijn na de meetweerstand.

De op amps worden allemaal gevoed door de spanning van de eigen schakelende voeding.

Dan hebben we nog een extra buffer op amp om de gemiddelde stromen te bufferen. Deze op amp krijgt zijn spanning via de uitgang.

Er is een spanningsdeler 4.7/100k die ervoor moet zorgen dat de mosfet transistor de stroom pas zou beperken als de eigen stroom 5% hoger ligt dan de algemene stroom. Bij maximaal vermogen bedraagt de stroom die iedere voeding moet leveren 8.5A, dit zou dus een stroom van 8.75A betekenen voor de betreffende voeding.

Een kleine condensator van 10nF zorgt voor een soepele regeling door het opvangen van de rimpel van de eigen schakelende voeding.

Over iedere mosfet is er een weerstand van 10Ω geplaatst, niet zozeer om de transistor te ontlasten, maar om ervoor te zorgen dat bij het inschakelen iedere voeding wat stroom zou leveren, zodat er een meting kan gebeuren en de schakeling normaal kan beginnen te werken.

Deze weerstand heeft later een extra diode bijgekregen, zodat als er een voeding in kortsluiting gaat (schotky gelijkrichter defekt) die geen invloed zou hebben op de rest van de schakeling. Bij een defekte schakelende voeding is er ook geen spanning meer voor de mosfet transistor en wordt deze voeding effektief losgekoppeld van de rest.

Door deze extra diode is het ook mogelijk iedere schakelende voeding individueel te testen zonder iets te moeten losleggen. We sluiten een auto halogeenlamp op de uitgang van de betreffende voeding en controleren of de voeding het extra vermogen kan leveren (te doen als de totale belasting laag is).

Het systeem bestaat uit 15 schakelende voedingen waarvan er 12 effektief in gebruik zijn (er zijn 12 regelprinten). De op amps zijn standaard op amps die een ingangsspanning bij het nulniveau kunnen meten.

De schakeling kan een maximale spanningsverschil van 0.5V opvangen, de uitgangsspanning zit ongeveer op het niveau van de laagste schakelende voeding. De 0.5V wordt gedissipeerd in de mosfet transistor. Ze hebben allemaal een kleine koelplaat om een vermogen van 5W te dissiperen zonder warm te worden. Door de twee extra voedingen hebben we een ruime vermogensoverschot.

Publicités - Reklame

-