BeneluxSpoor.net forum
Vraag en antwoord => Elektronica en analoog => Topic gestart door: wimk op 06 February 2015, 10:48:34
-
Beste mensen,
Ik wil een gestabiliseerde gelijkspanningsvoeding maken. Dat kan met een diodebrug, en aansluitend een LM78xx (b.v. LM7812 voor 12 volt voeding). Als ik op het internet wat rondneus, dan zie ik diverse schema's, met zowel aan de linker als aan de rechter kant een condensator, soms een elco, soms een gewone condensator, soms één maar ook soms 2, en soms 4 condensatoren. En de waardes van die condensatoren lopen ontzettend uiteen. Ik ben de draad nu een beetje kwijt.
Mijn vraag:
- waar moet ik een condensator zetten. Alleen links, alleen rechts, of beide.
- welke waarde moet die condensator hebben.
- waarom staan er (in het plaatje hieronder) 4 condensatoren, 2 elco's en 2 gewone. Is dat allemaal nodig, en zo ja, waarom.
Hieronder een plaatje dat ik van het www haalde als praatplaatje.
(https://images.beneluxspoor.net/bnls/gelijkrichter.jpg) (https://images.beneluxspoor.net/bnls/gelijkrichter.jpg)
-
C1 is nodig voor de afvlakking. De ingangsspanning moet nl. altijd minstens 3V boven de uitgangsspanning blijven. Dus in het geval van een 7812 moet het dieptepunt van de rimpel minstens 15V zijn.
De noodzaak van C2 zie ik niet zo.
C3 is nodig om oscillaties te voorkomen. Oscillaties treden vooral op bij plotselinge variaties in de stroom. De regleaar moet dan zoeken naar een nieuw instelpunt en daarbij kan hij doorschieten. Volgens de datasheets die er iets over zeggen moet C3 minstens 0,1uF zijn.
C4 heeft een soortgelijke functie als C3. Hij vormt een extra buffer om plotselinge stroomveranderingen te dempen.
Overigens hou ik het zelf meestal bij C1 en C4, de twee andere laat ik weg. Het hangt er maar vanaf hoe kritisch je topepassing is.
-
C2 en C3 kan je gewoon weglaten.
Alleen als je een aantal kritische IC's wil voeden, dan heb je C3 van 100 nanoFarad wel nodig.
Gerard
-
C2 is in bepaalde gevallen wel degelijk nodig om oscillatie van de regelaar te voorkomen. Zie deze PDF http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/datasheet/CD00000444.pdf , pagina 25
Gezien de kosten zou ik gewoon alle 4 de C's doen. Waarden zoals in het schema staan zijn prima.
C1 is afvlakking van de gelijkrichter. Vuistregel is circa 2000uF per ampere.
C2 en C3 100nF, puur om oscillaties tegen te gaan van de regelaar
C4 is afhankelijk van de belasting. Deze in elk geval niet te groot maken, dat geeft nare inschakeleffecten. 10uF is een prima startwaarde
-
C2 is in bepaalde gevallen wel degelijk nodig om oscillatie van de regelaar te voorkomen. Zie deze PDF http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/datasheet/CD00000444.pdf , pagina 25
Een soortgelijke aanbeveling vind je ook in datasheets van andere fabrikanten. Maar er staat bij dat C2 (in dat document C1) alleen nodig is bij een grote afstand tussen de regelaar en de eerste C. Als je alles naast elkaar monteert is C2 niet nodig.
C3 is voor mij een twijfelgeval. Zoals ik eerder zei, het hangt er vanaf hoe gevoelig de te voeden schakeling is voor oscillaties.
-
C3 zou ik ook alleen plaatsen als C4 een eind van de regelaar vandaan zit.
Mocht je op de brugcel en C1 ook nog iets anders aansluiten wat onverhoopt veel stroom kan nemen en
deze voeding een belasting krijgt waar mogelijk ook nog een vrij dikke elco aan de ingang zit dan is het
niet onverstandig een 1N400x over de regelaar te plaatsen en wel van de uitgang terug naar de ingang.
Het doel hiervan is dat U-uit van de regelaar niet (veel) hoger wordt dan de ingang.
En mocht je de voeding voor test doeleinden wilt gebruiken is een LM317 misschien ook een handige optie
i.p.v. de 78xx. Deze kan 1,5A leveren en er is heel simpel een regelbare uitgang mee te maken.
Even googelen op "LM117.pdf" (ja, 117, geen type fout) dan kom je de datasheet al snel tegen en daar
staan een aantal handige basis schema's in.
Qua C's rond de regelaar geldt voor de LM317 ongeveer hetzelfde als hier al over de78xx gezegd is.
-
Kijk, dat zijn snelle en zinvolle opmerkingen. Die C2 en C3 kan ik dus met een gerust hart weglaten. Het is allemaal niet zo heel erg kritisch, en het zit vlak bij elkaar.
Dank voor de inbreng.
Wim K
-
Ik zou c2 en c3 gewoon plaatsen. Ik heb het al vaak genoeg fout zien gaan door verkeerde zuinigheid.
Gewoon twee condensatortjes van rond de 100nF erbij en je voorkomt een hoop problemen.
Geloof me, die dingen oscileren al als je er scheef naar kijkt, en echt niet alleen met lange afstanden.
-
Ik heb het al vaak genoeg fout zien gaan door verkeerde zuinigheid.
Kun je ook uitleggen wat je fout hebt zien gaan?
-
Klaas, helaas is C2 wel degelijk van belang in deze, en heft geen enkele binding met de functie van C1.
Advies is, volg de raad van de fabrikant, we zetten die niet voor niets in de datasheet. ;)
Gr. Hans
-
Hans, in de datasheet staat toch dat C2 wordt aanbevolen als er een grote afstand is tussen de bufferelco en de regelaar. Als het direct naast elkaar zit is er volgens mij geen sprake van een grote afstand.
Ik vind dat je de zaken niet ingewikkelder moet maken dan nodig is. Ik zet altijd een elco van 1000 uF of 2200 uF aan de ingang (afhankelijk van de te verwachten stroom), en 10uF of zoiets aan de uitgang. Heeft me nog nooit problemen opgeleverd.
-
Kun je ook uitleggen wat je fout hebt zien gaan?
Ja hoor, dan krijg je een prachtige oscillator op 1.3GHz. (Of daar in de buurt).
Het regelgedrag van het ding is dan ook niks meer en wat er op de uitgang komt te staan is alles behalve de opgegeven spanning.
Overigens is 'ver weg' bij dit soort frequenties te meten in centimeters. Daarom dus ook het advies: kleine condensators over zowel in als uitgang zo dicht mogelijk bij de LM78, daarna mag je met je grote elco best een paar centimeter er vanaf gaan.
Ik zet altijd een elco van 1000 uF of 2200 uF aan de ingang (afhankelijk van de te verwachten stroom), en 10uF of zoiets aan de uitgang. Heeft me nog nooit problemen opgeleverd.
Het probleem wordt juist erger naar gelang je de elco op de ingang groter maakt....
Zulke grote elcos hebben een hoge impedantie en hebben op hoog frequent signalen totaal geen invloed meer. Dat is nu juist de reden om er een kleine condensator naast te zetten, die neemt het hoogfrequente deel voor zijn rekening.
-
Een hele slechte "chineesche" elco als C4 zou misschien nog problemen op kunnen leveren maar normaalgesproken
levert het ook mij eigenlijk nooit problemen op.
Daarbij ben je een goeie als je in onze treintjeshobby boven de 100kHz (0,0001GHz) uit komt toch ? Ik dacht zelfs
dat we ongeveer in het audiogebied blijven zitten (tot 20kHz) en dan werken elcootjes nog prima.
Wel staan de 3-poot-regelaars er om bekend dat de werking (ripple rejection) afneemt boven de 1kHz.
Dus als je belasting in dat gebied zit en er rond of in de schakeling zelf niet de juiste maatregelen getroffen worden kan het ook nog wel eens mis gaan maar daar heb je denk ik bij oudere schakelingen (vooral met IC'S ?) meer last
van dan tegenwoordig denk ik omdat men nu beter in staat is een paar 100 torren extra op te dampen dan toen.
De eerste dual opamps die ik in audio tegen kwam (jaren 70 spul) zat niet veel meer in dan 6 torren.
-
Een hele slechte "chineesche" elco als C4 zou misschien nog problemen op kunnen leveren maar normaalgesproken
levert het ook mij eigenlijk nooit problemen op.
Dat heeft niet veel met de makelij te maken, veel meer met de princiepes achter een elco.
Zelfs low impedance elcos doen op die frequenties niet veel meer.
Daarbij ben je een goeie als je in onze treintjeshobby boven de 100kHz (0,0001GHz) uit komt toch ? Ik dacht zelfs
dat we ongeveer in het audiogebied blijven zitten (tot 20kHz) en dan werken elcootjes nog prima.
Als dat ding besluit om te gaan oscileren gaat hij echt geen rekening houden met jouw hobby........
-
Je blijft het verhaal naar die 1,3GHz trekken terwijl dat hier totaal n.v.t. is.
Als een 78xx en aanverwanten zo slecht zijn als jij ons wil doen geloven waren ze nevernooit zo vaak
in simpele hobby projectjes te vinden geweest.
Die 1,3GHz komt meende ik vooral voor in draadloze apparatuur en die bouwt een beginner echt niet zelf.
-
Rustig aan allemaal, Jeroen heeft het erover dat de spanningsregelaar gaat oscilleren op een frequentie boven de 1 Mhz. Dit heeft niets met de belasting te maken maar doet hij uit zichzelf.
Daarom ook oscillatie. Het hoeft natuurlijk niet op te treden maar kan wel, daarom een paar kleine condensatoren en het probleem zal niet optreden.
Elco is opgebouwd uit opgerolde platen waardoor er in feite ook een spoel ontstaat. Die zorgt er, samen met de condensator, voor dat het geheel kan opslingeren waardoor de 78XX van de kook raakt. (hij reageert op de hoge spanning aan de uitgang door hem naar beneden te regelen en daarna is de spanning weer te laag etc etc. )
-
Nogmaals, als die 78xx en aanverwanten zo slecht zouden zijn waren ze niet zo vaak gebruikt in simpele
hobby schakelingen die met succes door beginners gebouwd worden.
Je kan ze natuurlijk ook willens en wetens buiten de specs trekken en absurde elco's aan de uitgang hangen,
iets waar voor gewaarschuwd wordt in elke datasheet.
Bij normaal gebruik zijn ze echt prima en probleemloos.
Natuurlijk kosten een paar 100nF C-tjes ook bijna niks, de extra ruimte op de print is vaak nog duurder, dus
uit voorzorg plaatsen is wel iets voor te zeggen natuurlijk maar strikt nodig ? Ik heb het nog niet meegemaakt !
-
Ik heb de nodige 78/79yxx in ontwerpen van voedingen voor digitale toepassingen gestopt, met een 10uF tantaaltje achter de 7xyxx doch zonder 100nF. Nooit problemen mee gehad.
-
Tantaaltjes zijn ook effectiever volgens de datasheet(s).
Ik heb het er alleen niet zo op, de levensduur van tantalen heeft nogal een reputatie .
-
Mijn ervaringen met 3- en meer-benige spanningsstabilisatoren voor wat betreft oscillatie onderdrukking zijn in het algemeen positief te noemen. De stap van een 723 IC naar de genoemde 78** (inclusief 79** en **7) series was vanwege het kleine aantal externe benodigde componenten gemakkelijk te maken. Er zijn echter nieuwe 78** klonen op de markt die ondanks de opdruk mijns inziens niet aan specificaties voldoen. Ik wil het niet aan Chinese productie wijten omdat al een decennia deze componenten in Azië gefabriceerd worden.
Voor 'huis, tuin en keuken' toepassingen kunnen 'low cost' condensatoren gewoon gebruikt worden. Vaak wordt echter over het hoofd gezien dat - net zoals een gloeilamp - een condensator ook een eindige levensduur heeft. In onze toepassing zal dit echter zelden voorkomen als de maximum voltages niet overschreden worden.
Naast de 'lineaire' stabilisatoren zijn er inmiddels een aantal schakelende varianten op de markt die naast een compacte opbouw ook een hoog rendement bieden. Vooral voor inbouw is dit meestal een doorslaggevend punt. Daarnaast speelt de prijs ook een rol.
Ik pas - afhankelijk van de toepassingen zowel de genoemde lineaire als schakelende regelaars toe.
Groet, Silvolde
-
De frequentie waarop een fout gebruikte LM gaat oscileren wordt voornamelijk bepaald door de interne opbouw, dat je er treintjes mee aanstuurt kan dat ding echt niks schelen.
Er zijn redenen waarom de gemiddelde hobyist hier niks van merkt....
- Je houd je aan het advies en plakt er gewoon een paar ctjes bij.
- Je kunt geluk hebben, misschien oscilleert die van jou niet en ringelt hij alleen.
- Je kunt nog meer geluk hebben en onder de kritische grens blijven.
En wat bij hobby projectjes ook nog al eens gebeurt: De schakeling doet het niet (goed), de hobbyist heeft geen idee wat er mis is en geeft simpelweg op. Wanneer schakeling twee dan wel werkt zal de eerste wel kapot zijn geweest en krijgt de leverancier de schuld.
-
Net even een testje gedaan. Ik heb een experimenteervoeding met 78xx'en en 79xx'en waar ik +15V, +12V, +5V, -5V, -12V en -15V uit haal.
Aan de ingang een elco van 2200uF, aan elke uitgang een elco van 4,7uF.
Scoop er aangehangen, en als ik alles voluit draai zie ik een oscillatie van ongeveer 8 MHz met een rimpelhoogte van ongeveer 1 mV.
Bij de 7812 voor proef een keramische C van 0,1 uF direct op de uitgang gesoldeerd. Nogmaals op de scoop: zelfde beeld, de oscillatie is niet weg.
Voorlopig maak ik me er dus niet druk om.
-
Als je oscillatie-sh*t en zo voor wilt zijn, gewoon die 2 kleine C-tjes zo kort
mogelijk op de pinnen van je LM solderen. Let op dat de ene een tantaal moet zijn.
Niet over zeuren, gewoon doen ;)
Kost je bijna niks en kan je veel ellende besparen.
Neem dat maar gewoon aan.
My 2 cents!
Collin
-
Neem dat maar gewoon aan.
Dat is heeeeeeel lastig op dit forum... ;)
-
Vooral ook als datasheets het tegen spreken.
Dat die ene een tantaal MOET zijn is volgens deze sheets onzin al worden er wel voordelen aan toegekend.
Pure noodzaak is dit zeker niet, ik gebruik ze nooit.
-
Heerlijke reactie Bert. (y)
-
Dat is heeeeeeel lastig op dit forum... ;)
Terecht, want "neem dat maar gewoon aan" is natuurlijk geen argument. Naast een heleboel goede info wordt wordt er op dit forum ook regelmatig onzin verkocht, dus kritisch blijven kan geen kwaad. ;)
Daarmee geef ik overigens geen mening over de beweringen in dit draadje, want daar heb ik nauwelijks verstand van. 8)
-
OK,
vergeet mijn onzin maar, ook best.
zonde van die 5 minuten typen om een ander advies te geven.
Ik hoef en wil geen gelijk hebben, boeit me niet.
Wat ik wel heb, is ervaring op dit gebied. Ik verdien er de kost mee
en kan mn steentje bijdragen wanneer daar om gevraagd wordt.
Bijvoorbeeld: datasheets zijn heel leuk, de praktijk is vaak net anders.
Doe er mee wat je wilt.
My 2 cents.
Collin
-
Collins,
Er stond een smiley achter mijn opmerking. Nu nog een... ;)
Wat ik probeerde te vertellen is dat je zonder de info uit je laatste bericht al snel te horen krijgt dat men je niet gelooft op je blauwe ogen.. Maar dat is wel duidelijk, denk ik..
Ik weet zeker dat je info wel gewaardeerd wordt..
Gr, Bert
-
Collin,
Kloppende info met argumenten is altijd welkom lijkt me.
Maar als je wel weet te roepen dat er 1 een tantaal moet zijn zeg dan ook even welke van de 4 als je
werkelijk zo veel verstand van en ervaring met de 3-pootjes hebt. In de basis was de vraag van iemand
die er tot nu toe geen kaas van gegeten zegt te hebben dus wees duidelijk en zo compleet mogelijk.
Neem maar van mij aan dat je op deze manier alleen maar de indruk wekt dat je de geur van gesmolten
soldeertin niet eens kent. Dat zal mogelijk niet kloppen maar het komt zo op mij over als "boekejes wijsheid".
"Ik verdien er de kost mee" kan ook betekenen dat je schema's ontwerpt en het vuile werk door je personeel
op laat knappen.
-
Nou Ronald,
Zullen we dat wijzende vingertje maar even achterwege laten alstublieft.. Voegt niets toe aan deze discussie.
Zo ken ik er namelijk nog wel een paar, waar jij ook bij betrokken was....
-
Alles van iedereen nalezende vraag ik me af waarom wij als chipfabrikanten eigenlijk datasheets maken. Als ze toch niet gebruikt worden, scheelt ons dat een heleboel geld, want dan hoeven we onze producten ook niet meer volgens dezelfde specs te produceren. Ik voel me hier een cost down actie opkomen van h eb ik jou daar....
Helaas zullen onze automotive klanten dit niet waarderen, maar da's onze praktijkervaring. 8)
greetz, Hans.
-
Nou Hans, ik heb de datasheets van de 78xx van diverse fabrikanten bekeken, maar ik kan niet zeggen dat ze uitblinken in duidelijkheid over hoe en waar de condensatoren te plaatsen.
-
Alles van iedereen nalezende vraag ik me af waarom wij als chipfabrikanten eigenlijk datasheets maken.
Omdat je als ontwerper specs alleen kunt negeren als die er zijn, toch? 8)
-
@ Klaas zondervan:
Heb je die voeding onbelast getest ? (scoop kun je verwaarlozen toch?).
Dan is het nog knap dat je slechts 1mV ripple hebt gemeten !
In de datasheets staat duidelijk dat je minstens met 5mA moet belasten voor een juiste werking.
(bij de 12V in post #1 is dat dus 2k4 of lager).
M.a.w. Ik ben het behoorlijk met je eens dat je je niet al te druk maakt om C2.
En verder is mij wel eens opgevallen dat er bij een 79xx (neg. variant) gewoon elco's geplaatst worden die dan
net iets groter zijn dan C2 en C3 bij de 78xx.
Op basis daarvan heb ik dus ook mijn twijfels over het nut van C3 als C4 "low-ESR" en van goede kwaliteit is.
De laatste voeding die ik met concrete onderdelen opgebouwd heb was met 2x LP519 parallel als pass amp en
een EF85 als error amp maar dat voegt inderdaad niks toe aan deze discussie. Hooguit dat ik ook een beetje
weet waar ik het over heb in dit geval ook al is dit slechts hobbymatig. :-X
-
Ronald, ik zowel onbelast gemeten als met een weerstand van 39 ohm, dus pakweg 300 mA.
Bij het aantikken van de weerstand ontstaat een kortdurende ringel van enkele mV. Daarvan kon ik de duur en frequentie niet vaststellen aangezien de geheugenfunctie van mijn scoop het niet meer doet (zo'n ouderwetse nalichtbeeldbuis).
-
Die ringel is geen probleem als je de boel (lees: load) eerst aansluit en dan pas inschakelt.
En voor de meeste test doeleinden is het vaak ook geen probleem als het even kort ringelt.
M.a.w. de TS hoeft zich hier geen zorgen om te gaan maken ;)
-
Eigenlijk niets toevoegend aan de discussie. De 100nF aan de ingang (C2) parallel aan de grote elco (C1): een must. De inwendige weerstand van de grote elco is bij oscillatie zo groot dat je deze condensator wel weg kunt denken als belasting.
De condensator C3 kan weggelaten worden als de belastende IC's op de juiste wijze ontkoppeld zijn: 100nF over de voeding.
Voor C4 kan ik alleen maar zeggen dat deze geplaatst moet worden bij grotere belastingen > 0,5A.
Dus C1 en C2 altijd. C3 kan vervallen indien andere IC's aanwezig zijn en C4 is soms nodig.
Groet,
Gerard van der Sel.
-
Net even mijn bovengenoemd experiment uitgebreid door ook C2 te plaatsen (100nF)
Resultaat is dat de 8 MHz oscillatie weg is, maar daarvoor in de plaats zie ik nu een 3 kHz rimpeltje van ca. 0,2 mV.
Al met al vind ik het niet erg verontrustend. Ik zal niet zeggen dat C2 en C3 overbodig zijn, maar ik heb ze nog nooit toegepast en daarvan ook nooit een nadelig effect gemerkt.
-
In het tastbare datablad dat ik van de 78xx regelaar heb (jaha, ooit van m'n pa gekregen) staat dit:
'C2 is only needed when the distance between electrolytic capacitor C1 and IC1 exceeds 6" (inch) though it improves ripple rejection"
En hetzelfde staat bij de uitgangscondensator van 100 nF, ook daar toepassen als de voedingslijnen langer worden dan 6 inch.
Zelf pas ik ze gewoon altijd toe: als het dan niet werkt, hoef ik de voeding niet te verdenken (overigens, met het werken op breadboard kun je beter je hele breadboard volplempen met 100 nF C'tjes, want daar is bijna geen kruid tegen gewassen)
-
@Menno,
Kun je toelichten waarom de situatie op een breadboard zoveel verschillend is dat je overal de 100 nF C'tjes moet plaatsen ?
Sander
-
Een breadboard introduceert een hoop storingen door de manier van opbouw van een breadboard. Aan de ene kant een hoop parasitaire capaciteit en aan de andere kant bevat het een hoop antenne's die allerlei storingen oppikken uit de omgeving.
-
@JAB,
Dank je voor de toelichting, ik wist niet dat een breadboard zo'n rampzalig ding was.
Sander
-
Rampzalig is zwaar overdreven. Zolang je simpel laagfrequent analoog of digitaal werk doet merk je het amper. Pas bij hoge frequenties (in de MHz range en hoger) begint het een rol te spelen, zo zullen je microcontrollertjes op slechte breadboards ineens geen mooie rechte clock pulsjes meer uitsturen en binnenkrijgen wat rare effecten kan geven.
Een en ander ook sterk afhankelijk van merk en type breadboard...
Maar ik ben over het algemeen wel van het robuust engineeren ; als ik met een paar componenten van enkele centen problemen bijna 100% kan uitsluiten dan is het voor mij een uitgemaakte zaak die dingen te plaatsen.