Alimentation laboratoire 0-30V 0-3A

[Yffig]

Deuxième cas: courant de 1.25A sous 20V

- la sortie linéaire présente les classiques pics parasites qui interviennent à  chaque fois que le courant s'inverse dans la self accumulant le champ magnétique (toujours avec la récurrence de la fréquence de découpage de 150 KHz)
Néanmoins à  moins de 11mVpp:
- c'est excellent pour l'alimentation de circuits numériques dont l'immunité au bruit est bien supérieure
- tout à  fait utilisable sur des circuits analogiques avec un filtrage/découplage si besoin de très faible bruit à  faible courant

- la sortie à  découpage produit des bursts de moins de 20mVpp qui sont plutôt très bien filtrés par l'alim linéaire sauf lors de l'inversion du courant dans la self

- l'alim à  découpage pollue la source de manière notable (près de 50 mVpp lors de l'inversion du courant dans la self) avec une forme d'onde très classique.

Ma conclusion ici est que l'alim linéaire apporte un plus mais que la régulation à  découpage est par elle même de très bonne qualité

[Yffig]

et dernier cas: courant de 2.9A sous 11.6V
Attention les échelles verticales ont été doublées....!

Les signaux parasites sont du même ordre qu'à  1.25A avec les mêmes conclusions.
Seule la pollution sur la source est plus élevée mais cela paraît logique (environ doublée mais à  courant plus de 2 fois supérieur et c'est à  moins de 71mVpp).

En conclusion générale:
L'ensemble donne de très bons résultats MAIS.....
1-l'alimentation à  découpage seule est déjà  très bonne toute seule (NB: c'est un vrai LM2596 en TO200-5, pas un clone chinois, constuite avec des composants selfs et condos de qualité (cf la liste "Bill of Materials") design facile avec le WeBench Power Designer de Texas Instruments
2-La source CC utilisée pour les tests est une alim linéaire double 2*20V-6A qui m'a coûté au min. 100€ (transfo, filtrage et radiateurs). Mon interrogation est alors:
Et si j'utilisais une alim à  découpage 240V AC / DC 36v-5A de référence XW-DC2416 de plutôt bonne facture, à  moins de 15€ livrée domicile, que beaucoup sans doute connaissent sous les variantes 24V-9A ou 12V-13A ?
Eh bin, je vais regarder ça et publier si cela en vaut la peine

Cordialement

Yffig

[Yffig]

Bonjour à  toutes et à  tous !

J'ajoute au fil la distribution spectrale du bruit de commutation en sortie linéaire (courant de 2.9A sous 11.6V).
Pas la peine d'aller plus loin que 9 MHz, il n'y a quasi plus rien...
Pour les aficionados du super clean, faudrait donc filtrer de moins de 150 kHz à  presque 10 MHz...Vaste programme aurait dit un homme politique français célèbre !

Yffig

[loulou31]

Bonjour,

Filtrer le signal en sortie avec une ou plusieurs cellules LC devrait résoudre le problem et est assez simple. Il faut des selfs avec un fil assez gros et eviter de saturer le noyau magnétique avec le courant continu.
Le plus difficile est d'atténuer le rayonnement electromagnétique (surtout magnétique car l'origine est dans les courants qui sont commutes : di/dt)  qui se propage dans l'air et que l'on vient récupérer à  plusieurs dizaines de cm de l'alimentation. Pour cela il faut enfermer dans un un blindage magnétique ( acier) l'alimentation, du moins l'endroit où il y a des courants de commutation avec des frequences et harmoniques issues du decoupage.

Jean-Louis

[papyblue]

Bonjour Loulou31,

Vous avez raison en évoquant l'aspect rayonnement. Pour que le blindage soit efficace les entrées et sorties de la zone blindées doivent se faire avec des traversées filtrantes.
Ces quelques millivolts qui vont vite doubler la facture !

[Yffig]

Bonsoir jean Louis et PapyBlue !
Vos commentaires sont pertinents mais vous sortez du contexte de ce petit sous projet d'évaluation d'une prérégulation.
Mon objectif n'était de proposer une réalisation professionnelle du sujet mais d'évaluer sur table.
J'ai pris le maximum de précautions:
-la carte SMPS LM2596 possède déjà  un 1er filtrage LC (L2+C_filter du schéma). J'ai pris les valeurs recommandées par TI et j'ai constaté que L2 était bien efficace. Les 2 selfs de cette carte ne sont pas blindées (pas dans le cataloque de mon fournisseur Reichelt) et comme elle sont proches, je les ai placées perpendiculairement afin de minimiser le couplage.
-de plus j'ai ajouté sur les liaisons volantes de cette carte des noyaux de ferrite et une VK200 dont l'efficacité a été vérifiée.

Les tests à  2.9A montrent que la résiduelle de commutation en sortie est de 10mVpp ce que je considère comme excellent.
J'ai tenu à  ajouter un spectre pour connaître la répartition spectrale des harmoniques.
Mon commentaire:
"Pour les aficionados du super clean, faudrait donc filtrer de moins de 150 kHz à  presque 10 MHz...Vaste programme aurait dit un
homme politique français célèbre !"
n'est pas gratuit. Tout simplement parce que, moi, j'ai fait l'exercice de filtre LC après l'alim ce que Loulou n'a pas fait.
Pour filtrer correctement, une self en série doit avoir une SRF (fréquence de résonance propre) de 20 MHz min avec un Isat d'au moins 5A, une DCR faible => mon fournisseur m'indique une Fastron PISR de 15µH Isat 8A et DCR 35 mOhms.
Le C qui va avec pour filtrer correctement à  partir de 100 KHz est disons 1µ.
Je sais ce que vaut un céramique traversant de 1µF: j'ai des relevés déjà  VNA (cf PJ). Sa SRF est de l'ordre de 1 MHz.
Donc ce filtre ne couvre pas la correctement la gamme. Ajouter un 10n en //... why not ? Blinder le tout... why not ? Ajouter une 2ème cellule LC.... why not ? Vérifier que le tout se comporte efficacement...., why not ? Changer de fournisseur,,...why not ? etc
Comme je l'ai précisé, j'ai fait un projet sur table et je suis satisfait du résultat obtenu.
On peut, sur le papier, proposer plein d'options mais faut les réaliser et les tester !
Cordialement

[papyblue]

Bonsoir Yffig,

Vous avez raison, les résultats obtenus sont excellents et je pense qu'une telle alimentation couvre 99,9% des besoins. En tout cas, pour de la bidouille, je ne vois pas l'intérêt de s'acharner sur le bruit résiduel.
PB   

[Skull1]

Bonsoir à  vous toutes & tous,
Pour une question bidouillage, c'est très honorable Yffig, je suis ce post ouvert par Cécile puisque je suis aussi sur l'étude et la réalisation d'une alimentation 2x0-60V 2x10A flottante linéaire.
Actuellement je potasse sur la pré-régulation de celle-ci.

[Yffig]

Bonsoir Skull1 !

Content de savoir que mes petits travaux persos peuvent présenter un intérêt (à  part surtout celui de Cécile).
J'ai fait ce sous-projet pour:
- filer un coup de main à  Cécile dont j'apprécie la curiosité intellectuelle, les qualités de rédaction (orthographe et  grammaire) et la pertinence des questions
- et, comme on dit, pour "mourir moins con" !
J'ai pas la science infuse, j'ai des connaissances par formation en matière d' Electronique & Télécoms et de l'expérience . C'était la 1ère SMPS de ma dèjà  longue vie (y'a toujours une première fois), je suis assez content de ma méthode de tracking linéaire (en particulier comparée au tracking par photocoupleur présenté par Cyrob, bien que la sienne possède un avantage majeur: elle est indépendante du mode de "Current Sensing (HiSide/LoSide)".

Je suis curieux de:
- savoir à  quoi est destiné un bloc linéaire de 600W...
- quelle architecture envisages tu ? (sauf si c'est Business Confidential...)

PS: Je vois que nous sommes plutôt proches voisins (en plus j'ai eu de profondes attaches familiales à  Pont-Aven).

Au plaisir de te lire

Yffig

[Yffig]

Bonjour à  toutes et à  tous !
Pour clore ce sous chapitre Pré Régulation d'une alim linéaire, voici les derniers résultats que je fournis:

1- La source alimentant le Pré Régulateur est une alim SMPS 240V AC / DC 36V-5A modèle WX-DC2416. Elle permettrait de remplacer le transfo 240v/30V 100VA typique qui alimente normalement l'ensemble présenté (Pré Régulation LM2596 3A max + Alim Linéaire 0-35V 5A avec limitation de courant). Cette alim SMPS se trouve à  # 11€ sur AliExpress en version 36V-7A (par exemple :
https://fr.aliexpress.com/store/5021056?spm=a2g0o.detail.1000002.2.432c1256ZLLzzs )

2- L'ensemble est alimenté par un transfo classique en 26V AC en charge, transfo de 180 VA soit presque 7A. Pas le même prix que la WX-DC2416...environ 50 €.

Résultats relevés en sortie de l'alim linéaire réglée à  11.6V pour débiter 2.9A sur une charge résistive de 4 Ohms 200W:

-cas 1 (PJ: Lin à  11.6V - 2.9A 1.png):
Nettement plus polluée par les pics de commutations de fréquence 50 KHz (celle de l'alim WX-DC2416), amplitude 30mVpp.
Cela pourrait être presque acceptable selon les besoins MAIS le problème MAJEUR est que le MOSFet du ciruit primaire de la WX atteint plus de 80°C au bout d'1 à  2 minutes. Inacceptable ! On peut toujours espérer changer le radiateur du MOS mais, encore une fois, malheureusement, on a affaire à  des WATTS CHINOIS....!

-cas2: Transfo 50 HZ (PJ Finale AC26V @ 2.9A.png)
On retrouve, même en un peu mieux, les résultats obtenus avec une source linéaire: moins de 10 mVpp de pics résiduels pour 11.6V de tension régulés soit mieux que 0.1%, Résultat que l'on peut qualifier de très bon, je cite: Robert Kollman, senior applications manager and distinguished member of technical staff at Texas Instruments.(He has more than 30 years of experience in the power electronics business and has designed magnetics for power electronics ranging from sub-watt to sub-megawatt with operating frequencies into the megahertz range.)
"Some low-noise applications may require the power supply output ripple voltage to be less than 0.1 percent of the output voltage"

Bonne journée

Yffog

[Skull1]

Bonjour Yffig,
C'est une demande particulière d'une entreprise de spectacles sur ma région.
Pour le moment le cahier des charges est clos, les besoins sont identifiés...

[Cécile]

Bonjour,
voici la première version de la partie numérique de l'alimentation, basée sur un µC 64 broches STM32f103RB.
Cette carte d'une taille de 75x100mm inclut :
- une partie alimentation, 3.3V et 5V, avec une OVP (3.6V et 5.5V), et une OCP (fusible réarmable)
- coté utilisateur, 12 broches son disponibles, en plus de deux emplacements pour encodeurs logiques, ainsi que deux ports I2C et SPI réservés à  un écran
- coté alimentation, Du SPI, de l'I2C, et 16 broches disponibles
- un buzzer avec oscillateur intégré
- 3 Leds (pour afficher d'éventuelles erreurs)
- 8ko d'EEprom

Petit point sur l'OVP: Le courant qui circule dans le triac une fois la protection enclenchée est d'environ 850mA, avec les tension de déclenchement données précédemment. Attention, le triac chauffe... Beaucoup!

Je publie aussi le premier essai du routage, que je pense refaire.

Petite chose : en charge (100mA), le 5V perd 0.2V (on passe de 5.1 à  4.87V). Sur le coup, je ne sais pas trop d’où cela vient (test réalisé sur breadboard), mais c'est assez gênant.
Test réalisé avec une tension d'entrée de 12V provenant d'une alimentation 12VDC 3A.

Bonne soirée!

Cécile

[Yffig]

Bonsoir Cécile !

Bonne idée que de commencer par la carte alim aux et µ-Ctleur, c'est celle qui aura le moins besoin de modifs (if any ! ;) )

Comment fais tu pour tester l'OVP (à  part faire varier R15 et R17) ? Une fois que le triac est passant , ton fusible doit "sauter" et ton triac n'est plus alimenté, donc il peut pas chauffer...! Si tu testes sans fusible...(?), bin oui, ton LM317 est en court circuit permanent et ton triac en TO-92 tire le max de courant et ce n'est qu'un 1A...

Je vois que tu as pris le schéma d'application CrowBar de la DataSheet TI (p22) (ou chez un autre fabricant): j'ai jamais essayé...  et j'ai pas analysé le schéma à  vue de nez. Par ailleurs, le condo n'est pas placé comme tu l'as mis.
(Nota: tu as sans doute déjà  constaté que la TL431 est à  Vref=2.5v versus la TLV431 qui est à  1.25V comme le LM317, sinon fais y gaffe)

Bertrand a fourni pour son EB#208 (LM317, Courant augmenté), deux modèles Spice pour LM317 et TL431 ... Amuse toi à  simuler avec le TRIAC générique donné par LT-Spice (dans le répertoire Misc) (en faisant d'abord un test de déclenchement du triac seul avec un Voltage Sweep sur la gâchette pour connaître son seuil et l'intégrer dans les calculs...versus le Z0103MA 1AA2 qui est un 1.3V 35mA )
ST ne fournit pas de SPICE Model pour la bébête malheureusement (ou j'ai pas trouvé du 1er coup)
Avec une sim tu pourras sans doute voir le pb de la chute de tension.

Bon week end

Yffig

[Yffig]

Re,
Je viens de regarder la datasheet du MF-MSMF050-2 que tu utilises...C'est pas un FUSE, C'est une PTC....!  ;D
Donc il ne saute pas, il change de valeur de résistance, le courant continue à  passer... Tu m'étonnes que ça chauffe !
https://fr.wikipedia.org/wiki/Fusible_r%C3%A9armable_PTC
Regarde le lien que je donne sur un autre fil:
https://www.reichelt.com/fr/fr/fusible-cms-avec-support-super-rapide-0-25-a-smd-hasf-0-25a-p23925.html?
C'est du fuse SMD sur support SMD, ça existe en version super rapide et tu peux le changer sans rien dessouder, encore que je mettrais un fuse rapide en SMD sur le PCB et une petite led SMD derrière sur le PCB pour indiquer si la tension 5v/3.3v est présente, sinon => fuse cramé (et ça devrait pas se produire souvent mais c'est vrai que si ton LM317 venait à  fondre, il vaut mieux éviter de tout cramer derrière...)
Il faut que tu revoies ton test sans ce truc !

Bonne soirée.

Yffig

[Cécile]

Bonsoir,
Bon, j'ai tout revu, testé, et tout fonctionne.
J'ai testé avec un fusible classique avant le lm317, de 500mA (valeur expérimentale, je pensais à  2A pour le projet réel). L'OVP a été fixée à  5.5V, et elle fonctionne parfaitement: une fois cette valeur dépassée, le triac conduit, ce qui enclenche le fusible.
Protocole: je met mon LM317 avec ses res, les composants de l'OVP, puis je court-circuite la première résistance de feedback du lm317. Sa tension de sortie dépasse donc largement les 5V donnés, ce qui actionne l'OVP. La tension de sortie finale (après l'OVP) est surveillée par mon DMM (uni-t 61E).
Second test: je ne prends que la partie OVP, dont j'augmente la tension jusquâ€™à  atteindre la tension de coupure. Cette tension provient d'un LM317 (soudé, avec un potentiomètre pour le réglage).

Sinon, le schéma provient de tAoE, chapitre 9, page 691, schéma qui a l'avantage de ne pas utiliser de zener!
J'avais choisit cette PTC car elle était utilisée sur l'arduino, je ne pensais pas que la chute de tension engendrée serait si grande...

Pour la dissipation du lm317 en Court-circuit, étant donné que le fuse va s'actionner en peu de temps (6ms pour un 'very fast'), il devrait le supporter, non?
Et en usage normal, le 5V ne devrait pas consommer plus de 500mA (si l'écran est alimenté par 5V, donc grand max) idem pour le 3.3V, 1A au total en usage normal, d’où le fusible à  2A.

"C'est du fuse SMD sur support SMD, ça existe en version super rapide et tu peux le changer sans rien dessouder"
Je pensais plutôt utiliser un classique, que j'ai déjà , et qui ne devrait pas poser de soucis :)



Un problème auquel j'ai songé: la tension de sortie des DACs que j'utilise (MCP4725) va aussi chuter si le 3.3V qui les alimente chute, ou varie. Par exemple; une chute de tension de 3.3V à  3.28V donnerai une chute de tension en sortie d'approximativement 0.1V (selon ce que je vais faire, mais grosso modo, c'est ça), sans parler du bruit généré par l’écran et les composants numériques. Il me faudra donc une autre alimentation 3.3V, très stable cette fois, avec peu de courant en sortie. A voir durant la conception de la partie analogique... un aop devrait suffire (besoin de courant estimé à  10mA).

Bref, je modifie tout ça, bonne soirée à  vous !

Cécile