PSU, kan deze schakeling werken?

[Arjan]

Ik heb een dc-dc spanningsregelaar nodig die van 24v 5v maakt.
Ik kon zo snel niks vinden wat dit kan doen zonder heel inefficient te zijn en ik vroeg me af of een volgende setup zou kunnen werken.

De gedachte:

mbv. een zener diode kan ik meten wanneer de output >5V is, op dat moment slaat de zener door, waardoor de transistor de gate van de mosfet naar gnd trekt en de output loskoppelt. Hierdoor valt de spanning over de zener waardoor deze weer spert en de mosfet weer geleidt.
Dit leek mij een zelfregulerend systeem, maar aangezien het zo simpel is zal ik vast wel het een en ander over het hoofd zien. De simulator liep ook steeds vast als ik een afvlak condensator over de load ( de 10Ohm weerstand rechtsonder ) zette, dus dat is vast ook al een hint naar het niet-mogelijk zijn van deze schakeling.

Graag jullie input

[Sprite_tm]

Wat je gebouwd hebt, (als het al werkt; niet echt in-depth naar gekeken) is alsnog een lineaire spanningsregulator: het systeem zal zich zo afregelen dat de zener net genoeg geleid dat de mosfet zover open staat dat er 5V over de load staat. (Of je systeem gaat gigantisch lopen te oscilleren; daar word 't allemaal niet beter van tho'.) Waarom pak je niet gewoon een standaard switched-mode oplossing? Met bijvoorbeeld een LM2576, een spoeltje, een Schottky en wat Rs en Cs kan je een 5V/3A-uitgang krijgen die stukken efficienter is dan wat voor lineaire regulator dan ook.

Edit: Je schakeling gaat trouwens waarschijnlijk niet doen wat je wilt: de gate zal nooit boven de 5V zenerspanning van de zenerdiode uitkomen. Ik denk dat je het 'doorslaan' van een zenerdiode ziet als iets waarbij 'ie ineens 0 ohm word; dit is niet zo. Het ding gaat precies genoeg geleiden om de spanning over zich heen 5V te maken.

[ Voor 23% gewijzigd door Sprite_tm op 20-04-2012 09:55 ]

[Arjan]

Sprite_tm schreef op vrijdag 20 april 2012 @ 09:52:
Wat je gebouwd hebt, (als het al werkt; niet echt in-depth naar gekeken) is alsnog een lineaire spanningsregulator: het systeem zal zich zo afregelen dat de zener net genoeg geleid dat de mosfet zover open staat dat er 5V over de load staat. (Of je systeem gaat gigantisch lopen te oscilleren; daar word 't allemaal niet beter van tho'.)

Daar heb ik idd niks aan.

Waarom pak je niet gewoon een standaard switched-mode oplossing?

Omdat ik geen flauw idee heb
Mijn ervaring is dat wanneer je een oplossing probeert te bedenken, je vanzelf tegen de moeilijkheden aanloopt en op die manier vervolgens bepaalde designkeuzes van kant en klaar oplossingen veel beter kan begrijpen.

Met bijvoorbeeld een LM2576, een spoeltje, een Schottky en wat Rs en Cs kan je een 5V/3A-uitgang krijgen die stukken efficienter is dan wat voor lineaire regulator dan ook.

Lijkt mij een goed plan.

Edit: Je schakeling gaat trouwens waarschijnlijk niet doen wat je wilt: de gate zal nooit boven de 5V zenerspanning van de zenerdiode uitkomen. Ik denk dat je het 'doorslaan' van een zenerdiode ziet als iets waarbij 'ie ineens 0 ohm word; dit is niet zo. Het ding gaat precies genoeg geleiden om de spanning over zich heen 5V te maken.

Hmm, ja, mijn 'normale' omgeving is software ontwikkeling, daar zijn dingen alleen maar aan/uit, beroepsdeformatie denk ik

Zo'n LM2576, werkt die doordat hij zijn pwm duty-cycle aanpast aan het actuele output voltage?

[lemming_nl]

Sprite_tm schreef op vrijdag 20 april 2012 @ 09:52:
[...]

Edit: Je schakeling gaat trouwens waarschijnlijk niet doen wat je wilt: de gate zal nooit boven de 5V zenerspanning van de zenerdiode uitkomen. Ik denk dat je het 'doorslaan' van een zenerdiode ziet als iets waarbij 'ie ineens 0 ohm word; dit is niet zo. Het ding gaat precies genoeg geleiden om de spanning over zich heen 5V te maken.

De schakeling werkt prima. De uitgangsspanning wordt wel zo'n 0.6V hoger dan de zener ivm de spanningsval over de basis. De uitangsspanning is wel afhankelijk van de last en daardoor komt vanzelf de uitgang onder de zenerspanning (+basis), dan valt je regulatie weg en stort je uitgangsspanning in. Niet waar, dat was een verkeerde keuze van mosfet. Tot zo'n 5A willekeurige stromen krijg ik 'm in simulatie wel werkend en ik zie niet in waarom dat in de praktijk anders zou moeten zijn.

-edit-
Hoewel de schakeling werkt zou ik hem niet gebruiken omdat de uitgangspanning slecht bepaald is. Een simpele geschakelde voeding is al een stuk beter.

[ Voor 15% gewijzigd door lemming_nl op 20-04-2012 11:14 ]

[Sprite_tm]

lemming_nl schreef op vrijdag 20 april 2012 @ 10:28:
[...]
De schakeling werkt prima. [...]

Ah, nu je het zegt; ik maakte de fout om bij het uitvogelen van de gatespanning te denken dat de mosfet met z'n source aan de ground hing; dat is natuurlijk niet zo.

[Arjan]

Als ik 'm run in LTspice, dan zegt deze dat de mosfet al het vermogen aan het opstoken is, dan is natuurlijk niet de bedoeling.
Puur ter lering ende vermeack, zou het efficienter worden als ik de spanning op de bovenste 10k weerstand pulseer? Met de gedachte dat de schakeling dan niet stabiliseert in een situatie waarin de mosfet alles opeet..

[ocwil]

een belangrijk detail wat vergeten word is hoeveel ampere de uitgang moet kunnen leveren?

[Arjan]

waarschijnlijk minder dan 1A

[ocwil]

TPS5410
kijk eens naar de application example van die chip
dat is een DC-DC regulator met een 5v 1A output

[Arjan]

ocwil schreef op vrijdag 20 april 2012 @ 13:04:
TPS5410
kijk eens naar de application example van die chip
dat is een DC-DC regulator met een 5v 1A output

Ik heb al besloten dat ik idd. voor een kant en klaar oplossing ga, maar om mezelf even te quoten:

[...]
Puur ter lering ende vermeack, zou het efficienter worden als ik de spanning op de bovenste 10k weerstand pulseer? Met de gedachte dat de schakeling dan niet stabiliseert in een situatie waarin de mosfet alles opeet..

Voor de duidelijkheid, LTSpice rapporteert als ik dit simuleer slechts enkele picowatts aan verbruik... lijkt mij niet heel correct..

[ocwil]

Het verbruik moet ook komen uit de load ( wat je aansluit op de 5v uitgang )

[Arjan]

wat volgens mij dus 2,5W zou moeten zijn
P = U * I
I = U / R
U * U / R -> 5 * 5 / 10 = 2.5W

[lemming_nl]

Apart dat de simulatie niet werkt. Ik heb het getest met LTspice en dat werkt prima. Ik zie ook geen problemen waarom dit niet zou werken in simulatie, er zitten geen gekke dingen in.

[Arjan]

Hmm, ik zat er nog eens over na te denken.
Aangezien ik 24v beschikbaar heb en er een arduino op wil laten draaien, vroeg ik me af of ik niet veel slimmer een 'smart switch' kan kopen. ( ips021L ? )

Als ik deze een redelijke condensator laat opladen ( eventueel nog een kleine weerstand in serie ) dan kan ik volgens mij de arduino laten starten op de 24v, waarna deze een pwm met een duty cycle van 1/3 uitstuurt om zo het voltage naar +/- 8v te sturen. Dit zou volgens mij voldoende moeten zijn om de interne spanningsregelaar van de arduino de rest te laten doen.

Zou dit kunnen? Het lijkt mij wel een elegante oplossing aangezien ik dan eigenlijk alleen maar die smart switch nodig heb.

[Arjan]

Uiteindelijk ben ik met het advies van een kant en klare oplossing gegaan, wel heel kant en klaar, want ik had deze nog liggen:
http://www.dealextreme.co...harger-black-dc-12v-48925

Werkt perfect, stabiel 5.1V en superklein En voor € 1,70 bestel je weinig onderdelen..