www.Hobby-Electronics.info

  • Vergroot lettergrootte
  • Standaard lettergrootte
  • Verklein lettergrootte

Het schema

Laten we eens kijken naar onderstaand schema.

Links zien we de transformator waar we het over hadden. In dit geval is de uitgangsspanning 15V AC. Deze wisselspanning wordt gelijkgericht door bruggelijkrichter G1. De gelijkgerichte spanning wordt afgevlakt door condensator C1. Zonder C1 zou op de uitgang slechts een gelijkgerichte sinus staan. Als we hiermee een walkman zouden voeden, zouden we een vervelende 100Hz bromtoon horen. Het resultaat van een computersimulatie laat zien wat C1 doet.

In dit plaatje zien we twee signalen: een gelijkgerichte sinus (de situatie zonder C1), en de situatie met C1. Op t=0, is C1 ontladen, dus UC1=0V. G1 zal nu C1 laden tot t=T1. We nemen aan dat de spanningsval over elke diode in G1 0.6V bedraagt. De topspanning van het gelijkgerichte signaal is dan 15V∙√2 - 2∙0.6V = 20V. Na t=T1 zal C1 ontladen worden over de belasting tot t=T2. Hierna begint alles weer van voren af aan.

Ur wordt de rimpelspanning genoemd. Vooral in audioapparatuur moet deze zo klein mogelijk zijn, omdat rimpel in de voeding rimpel in het audiosignaal veroorzaakt! We kunnen de rimpelspanning kleiner maken door grotere condensatoren te gebruiken. We kunnen de waarde berekenen, maar we kunnen ook een vuistregel gebruiken: 2000...5000μF (2...5mF) per ampère belastingstroom.

De spanning over C1 is alleen 20V als de secundaire spanning van de transformator 15V is. Helaas hangt deze spanning af van de belasting. De open-klemspanning kan wel 18V of nog meer zijn! Houdt hier rekening meer bij de aanschaf van de condensator; elke condensator kent namelijk een maximum spanning.

De belastingafhankelijkheid van de trafo verklaart ook de aanwezigheid van zenerdiode D1. Zonder D1 zou de uitgangsspanning afhankelijk zijn van de belasting, en dat is iets wat we niet willen. Dankzij D1 is de spanning over P1 en R2 altijd 12V. De spanning op de basis van T1 is dus alleen afhankelijk van de positie van P1. Met P1 in de maximale stand, is UB=12V. De uitgangsspanning UE bedraagt dan 12V-0.6V=11.4V. Wanneer P1 helemaal wordt dichtgedraaid, is UB=UR2. UE=UR2-0.6V. We willen natuurlijk dat UE dan 0V is, dus UR2=0.6V. We kunnen nu R2 berekenen: R2:P1=UR2:UP1=0.6:11.4, dus R2=(0.6/11.4)∙10k = 526Ω. 470Ω is een goede keus.

Als we 5mA door D1 willen laten lopen, is IR1=5mA+UD1/(P1+R2)=5mA+12/10470=6.15mA. R1=(Utop-UD1)/IR1=(20-12)/6.15mA=1.3k. 1.2k is een goede keus. Deze berekening veronderstelt dat de basisstroom van T1 heel klein is. En dat moet ook wel, want een hoge stroom zorgt voor een grote spanningsval over het bovenste gedeelte van P1. Hierdoor wordt de basisspanning en daarmee ook de uitgangsspanning lager. En aangezien de basisstroom afhankelijk is van de uitgangsstroom, zou nu ook de uitgangsspanning afhankelijk zijn van de uitgangsstroom. En dat willen we niet. Het kan daarom een goed idee zijn T1 te vervangen door een darlington.

Zenerdiode D1 heeft overigens nog een voordeel: een kleine rimpelspanning over C1 verschijnt niet aan de uitgang. Zelfs als Ur=5V is, zal de spanning over C1 nooit lager worden dan 15V en blijft VD1 12V. Dit betekent dat we rimplelloze voedingen kunnen maken zonder condensatoren met afmetingen van een bijzettafeltje!

Als UC1=15V, dan is IR1=(15-12)/1200 = 2.5mA. De stroom door P1 en R2 (bij te verwaarlozen basisstroom) is dus 12V/10470 = 1.15mA. Hierdoor blijft er 2.5-1.15 = 1.35mA over voor D1. En dit zou wel eens niet genoeg kunnen zijn om D1 nog goed te laten werken. Als we willen dat ID1 5mA is (en IR1 dus 6.15mA), dan moet R1 (15-12)/6.15m = 488Ω worden. R1 moet dan dus worden vervangen door een weerstand van 470ohm. Laten we nu de stroom berekenen als UC1 zijn topwaarde (20V) bereikt. IR1=(20-12)/470 = 17mA. Dus ID1=17-1.15 = 15.35mA. PD1=12∙15.35m=0.18W. Een 0.4W zener zal dit overleven.

Bedenk echter ook dat de topwaarde 20V is bij een transformatorspanning van 15V. We zagen al dat deze spanning sterk kan afhangen van de belasting, en de open-klemspanning wel 18V of meer kan bedragen. Ga altijd uit van het meest slechte geval. Stel we meten een open-klemspanning van 18V. Tel hier voor de zekerheid nog eens 10% bij op. We gaan dus uit van een topwaarde van 20V∙√2 - 2∙0.6V = 27V. IR1=(27-12)/470 = 32mA. PR1=(27-12)∙32m = 0.48W. R1 moet dus een 1W-weerstand zijn. ID1=32-1.15 = 30.85mA. PD1=12∙30.85m=0.37W. Hoewel dit nog net onder de 0.4W ligt, kan D1 misschien toch beter door een wat zwaarder exemplaar worden vervangen.

Een andere methode is C1 vergroten zodat de rimpelspanning kleiner wordt. Stel dat we nog maar een rimpelspanning van 2V hebben. UC1,min is dan 20-2=18V. R1=(18-12)/6.15m = 976Ω. We nemen een weerstand van 820Ω. Wanneer UC1=27V nu 27V wordt, wordt IR1nog maar (27-12)/820 = 18.3mA. PR1=(27-12)∙18.3m = 0.27W. Een weerstand van 1/3 of 1/2W is nu voldoende. ID1=18.3-1.15 = 17.15mA. PD1=12∙17.15m=0.21W. Een 0.4W-zener kan dit makkelijk verwerken.

U bent bezoeker nummer: