Voeding met vaste uitgangspanning en stroombegrenzing

De module werkt met een ingangspanning van 9 tot 36V en de uitgangsspanning ligt vast op 15V. De module kan 2A leveren, maar wordt te warm om constant deze stroom te leveren. Ik heb gewoon een kleine stroombegrenzer gebouwd die de stroom beperkt, gebruik makend van de trim-ingang: door de uitgangsspanning wat te beperken daalt automatisch de stroom.

Deze voeding wordt hoofdzakelijk gebruikt om LFP (lithium-ijzer-fosfaat) accus op te laden. Deze hebben een battery management system die het laden onderbreekt als de accus volledig geladen zijn zodat de batterypack de ganse nacht kan blijven laden.

Het is een schakelende voeding die een hoger rendement heeft dan een lineaire voeding. Een lineaire voeding heeft een verlies van 7.5W terwijl de schakelende voeding een verlies van 2W heeft bij eenzelfde stroom en spanningsverschil.

* Zonder koeling moet de weerstand een waarde van 0.33Ω à 0.39Ω hebben zodat de stroom beperkt wordt tot 1.3 à 1.5A. Met een koelplaat (bevestigd met secondenlijm...) kan de weerstand verlaagd worden tot 0.27Ω voor een stroom van 1.8A. Gebruik een 5W weerstand.

De trim ingang van de module kan de uitgangsspanning maar over een klein gebied regelen (±20%), maar omdat de voeding voorzien is om accus op te laden is een kleine spanningsverandering reeds voldoende om de stroom sterk te beïnvloeden. Als de accu volledig leeg is, dan loopt de stroom op tot 2.2A (interne begrenzing van de omvormer), maar de stroom zakt snel omdat de accuspanning stijgt.

Kleine labo-voeding

De ingangsspanning kan van 5 tot 30V gaan en de uitgangsspanning kan ingesteld worden tussen 0.5 en 30V. De voeding kan in theorie constant 3A leveren, maar bij deze stroom wordt de voeding te warm om betrouwbaar te blijven werken. Ik beperkt de maximale stroom op 1.5A en gebruikt een automatische ventilator als de temperatuur hoger dan 40° wordt (de temperatuur stabiliseert zich op 43°)

De luchtstroom van de ventilator wordt via een dikke kartonnen koker naar de kleine koelplaat van de omvormer geleid. Met de ventilator zou de stroom opgevoerd kunnen worden, maar ik heb liever dat de voeding betrouwbaar blijft werken. Zonder ventilator beperk je best de maximale stroom op 1.3A. De maximale temperatuur is ook instelbaar, bij een hogere temperatuur schakelt de voeding uit. De minimale temperatuur bedraagt 80°, en dat is een te hoge waarde.

Je kan dus ook de maximale stroom instellen en dit is een nuttige voorziening om de warmte-ontwikkeling te beperken. Het rendement lijkt een beetje lager dan die van de Traco Power.

Je merkt dat de voeding ontworpen is om accus op te laden, met een aanduiding van het aantal Ah (vanaf de inschakeling). Je kan de voeding instellen om automatisch uit te schakelen bij het bereiken van een bepaalde capaciteit en/of na een bepaalde tijd. De module kan natuurlijk ook als kleine labovoeding gebruikt worden.

Je kan de voeding aan/uit zetten door een druk op de rotary encoder. Het display blijft echter wel werken.

De versie ZK-5KX kan een maximale stroom van 5A leveren (4KX: 4A), maar deze stroom aanhouden is niet aangeraden. Deze schakelende voeding heeft een ingebouwde automatische ventilator.

Een schakeling voor een automatische ventilator. De NTC wordt op de koelplaat gemonteerd. De waarde van de weerstand (hier van 2.2k) moet aangepast worden zodat de ventilator begint te draaien bij een temperatuur van ongeveer 40°. De starttemperatuur van de ventilator hangt ook af van de ingangsspanning, en als de ingangsspanning daalt (meer belasting) dan gaat de ventilator sneller starten (dat is wat wij moeten hebben). De keuze van de transistoren is niet kritisch, ik heb gebruikt wat ik in stock had, een BC548 (100mA en 100mW voldoende) en een BD238 (500mA en 2W voldoende). Bedraagt de voedingsspanning meer dan ongeveer 15V, dan is het aangeraden een weerstand in serie met de ventilator te plaatsen om de spanning te beperken. Zet dan wel een elko van minstens 100µF over de ventilator om ervoor te zorgen dat die goed kan opstarten.

Je kan heelwat parameters instellen, maar met slechts twee drukknoppen en een rotary encoder is het is niet zo eenvoudig om een parameter te veranderen. Met de rotary encoder kan je bijvoorbeeld niet direct de uitgangspanning instellen, maar moet je eerst de spanning selecteren.

Instellingen ZK-4KX

Lange druk op SW: wijziging van de bovenste regel op het display: Vout » Vin » temp

Korte druk op U/I: instellen van Vout » instellen van Iout
De rotary encoder gebruiken om de waarde in te stellen, de toets indrukken om van cijfer te veranderen

Lange druk op U/I: instellen parameters, opslaan: lange druk op U/I. Overgang naar de volgende parameter door een korte druk op SW.
OPEN (ON): Start automatisch als de voeding aanwezig is
LUP: low voltage stop
OUP: high voltage stop
OCP: max current stop
OPP: max power stop
OAP: max charge (Ah) stop
OHP: max hours stop
OTP: max temperature stop
CAL voltage in
CAL voltage out
CAL current out

Bij een stop wordt de voeding geblokkeerd. De voeding start bijvoorbeeld niet meer automatisch op als de foutconditie verdwenen is.

Alle sommen (Ah en tijd) worden gewist bij een stroomonderbreking. De ingestelde parameters blijven echter behouden.

Laptop voeding op 12V

Om een wat hoger vermogen te halen gebruik ik soms ook een laptop voeding die op 12V werkt en 14.5 à 20V levert, de Digitus DA-10191. De voeding kan tot 5A leveren (6A zoals aangegeven in de folder is een beetje te optimistisch).

De ingangsspanning bedraagt 11 à 15V en de uitgangsspanning is instelbaar tussen 14 en 20V door middel van een aangepaste stekker waarim een weerstand zit. Je kiest dus de stekker die bij je computer hoort, en de adapter levert automatisch de juiste spanning. Dit is super handig als je de voeding zou gebruiken om je laptop onderweg op te laden, maar wat minder interessant als je de voeding als boost convertor wilt gebruiken.

Je moet de verbindingskabel doorknippen, een juiste weerstand kiezen en eventueel een stroombegrenzing bijplaatsen.

Deze voeding is minder gemakkelijk in het gebruik, maar heeft een hoger rendement dan de twee vorige voedingen. Zelf bij een stroom van 3A wordt de voeding nauwelijks warm.