www.Hobby-Electronics.info

  • Vergroot lettergrootte
  • Standaard lettergrootte
  • Verklein lettergrootte

Spanningsterugkoppeling

Stel dat we onze 'Les 7'-voeding gebruiken om een apparaat te voeden dat een lamp aan- en uitschakelt. Dit apparaat werkt alleen correct bij een voedingsspanning tussen de 4.75 en 5.25V. Wanneer de lamp uit is, trekt het apparaat 5mA. Wanneer de lamp aan is, loopt de stroom op tot 1A. We verbinden het apparaat met de voeding door middel van draden die een totale weerstand van 1Ω hebben. We stellen de uitgangsspanning met P2 in op 5V. Na enige tijd schakelt het apparaat de lamp aan. De spanningsval over de draden is nu 1V; er blijft dus maar 4V over voor het apparaat. Dit is onvoldoende om het apparaat te laten werken en de lamp gaat weer uit. Het apparaat ontvangt nu weer 5V en de lamp gaat weer aan. De spanning daalt weer naar 4V en de lamp gaat weer uit, enzovoort, enzovoort...

Dit valt op te lossen met hele dikke draden of met spanningsterugkoppeling. Wanneer het apparaat permanent met de voeding wordt verbonden, is de eerste optie waarschijnlijk de beste, vooral als de draden kort zijn. Maar in dit hoofdstuk willen we een labvoeding bouwen. Wellicht is in bovenstaand schema R11 al opgevallen. Dit is een stroommeetweerstand van 0.5Ω die we later in dit hoodstuk zullen bespreken. Dit betekent dat zelfs als we dikke draden gebruiken, de uitgangsspanning toch altijd met minstens 0.5V per ampère zal dalen.

In het schema zijn FB+ en FB- de terugkoppelpinnen. R5 en R8 delen de uitgangsspanning. Via potmeter P2 wordt hier een deel van de referentiespanning bij opgeteld en naar de inverterende ingang van de opamp geleid. De niet-inverterende ingang is via spanningsdeler R7/R9 aangesloten op een vast deel van de referentiespanning. Op deze manier is de uitgangsspanning tot 0V terug te regelen, kijk maar: in de minimale stand van P2 is de loper (de middelste aansluiting) verbonden met de referentiespanning op pin 6 van de LM723. We willen dan dat de uitgangsspaiing 0V is. Om de spanning op de inverterende ingang gelijk te laten zijn aan de spanning op de niet-inverterende ingang, moet de verhouding R7/R9 gelijk zijn aan R8/R5. Voor het gemak nemen we R7 = R8 en R9 = R5. Deze weerstanden bepalen ook wat de maximale uitygangsspanning is. De loper van P2 is in dat geval verbonden met massa. De spanning op de inverterende ingang is dan UOUT∙R8/(R5+R8). De spanning op de niet-inverterende ingang is zoals altijd UREF∙R9/(R7+R9). De opamp zal deze spanningen gelijk proberen te houden. Verder hadden we al aangenomen dat R7 = R8 en R9 = R5. Dus:

UREF is zoals gezegd ongeveer 7V. Voor een uitgangsspanning van 30V kunnen we R7 = R8 = 10k en R5 = R9 = 47k nemen. Voor 40V kunnen we R7 = R8 = 10k en R5 = R9 = 56k nemen.

U3 is een goedkope 15V spanningstabilisator. Om diens uitgangsspanning zo stabiel mogelijk te houden, wordt het gevoed via een aparte trafowikkeling (of een aparte transformator), bruggelijkrichter (D1) en afvlakelco (C3). Hiermee wordt de LM723 gevoed. Om de voeding toch hoge spanningen aan de uitgang te kunnen laten leveren, stuurt de stuurtor in de LM723 PNP-transistor T1 aan. We hebben gezien dat de stuurtor gaat geleiden als de uitgangsspanning te laag wordt. De emitter kan echter aan een veel hogere spanning hangen, bv 50V. Op de basis van T2 staat dan dus ook 50V, waardoor er 50V-0.6V = 49.4V op de uitgang kan verschijnen.

Via FB+ en FB- wordt de uitgangsspanning gemeten. Ze kunnen apart naar buiten uitgevoerd worden, of direct verbonden worden met de uitgangsbussen. FB+ wordt dan verbonden met OUT en FB- met GND. Feitelijk komt dit neer op het vervangen van R1 en R10 door draadbruggen. Een aparte aansluiting voor FB+ en FB- heeft als voordeel dat een eventuele spanningsval over de aansluitdraden gecompenseerd kan worden. Het te voeden apparaat wordt dan aangesloten zoals op onderstaande afbeelding.

OUT en GND worden aangesloten zoals we gewend zijn. FB+ en FB- worden aangesloten over de punten waarvan we de spanning zo constant mogelijk willen houden.

R1 en R10 zijn heel belangrijk. Zonder deze weerstanden zouden we de voeding pas aan mogen zetten als FB+ en FB- beide waren aangesloten! Als FB+ en FB- niet zijn aangesloten en R1 en R10 zouden ontbreken, zou de opamp denken dat de uitgangsspanning 0V en dus te laag is, waardoor er een spanning van 40V of meer op de uitgang zou verschijnen!

U bent bezoeker nummer: