De 555 als schakelende voeding
Het principe van de schakelende voeding is erg eenvoudig. In figuur 1 wordt met het sluiten van de schakelaar een stroom door de spoel L geleid. Deze stroom laacle de spoel met energie in de vorm van een magnetisch veld. Als de schakelaar geopend wordt komt de energie weer vrij en wel met de omgekeerde polariteit. De hoeveelheid energie hangt af van de stroom door de spoel en die wordt weer bepaald door de aangelegde spanning, de tijd voor het laden en de zelfinduktie van de spoel.
Fig. 1 en 1A.
De tijd van laden hangt weer af van de frequentie en de duty-cycle (tijdsverhouding tussen laden en ontladen).
Vrijwel alle geschakelde voedingen werken met hoge frequenties, zo tussen de 50 en 100 kHz, daarvoor zijn de speciale spoelen (trafo's) nodig en snelle schakeltransistors van groot vermogen. De lijnuitgang van een TV is een voorbeeld van zo'n speciale trafo. Het wikkelen van dit soort trafo's en het berekenen daarvan ligt niet op de weg van de meeste amateurs, hierdoor hebben de meesten van u zich waarschijnlijk nooit aan een geschakelde voeding gewaagd. Hier is uw kans!
Een voeding waarin u al uw trafo's eens kunt proberen zonder brokken to makers, mits u de lage frequentie van ca 900 Hz niet drastisch verlaagt en de Amperemeter goed in de gaten houdt.
Diverse laagfrequent trafo's uit de rommeldoos zijn zo een nieuw Leven gaan Leiden. Zo werd een buizenontvanger (6 V gelijkspanning! voor de gloeidraden en 90 V anode) geschikt gemaakt voor 12 V mobiel accu bedrijf met een rastertrafo uit een TV.
De 555 levert een blokspanning van ca 900 Hz. Diode D1 zorgt voor een duty-cycle van 50%. De eigenlijke schakelaar wordt gevormd door de AD 149, die op zijn beurt weer gestuurd wordt door de BD 138, beide PNP typen.
Voor de schakelaar werd een germanium tor gekozen vanwege de geringe spanningsval over de transistor. Bij een voedingsspanning van 12 V zou het jammer zijn als er 1,5 tot 2 V over de schakelaar blijft hangen (bij silicium). Diverse trafo's kunnen m.b.v. krokodillebekjes worden geprobeerd, de laagohmige wikkeling komt tussen de kollektor van de AD 149 en aarde (min).
Een van de eerste trafo's die ik probeerde was een mooie voedingstransformator, waarvan de 6,3 V aan de AD 149 kwam en de 220 werd belast met 3k3 (5 Watt). Deze trafo is niet meer. Het middelste skoopbeeld toont waarom: de transformatieverhouding is ongeveer 35 × ; de min 72 V piek werd dus 35 × 72 = 2520 Volt!
Fig. 2.
| R1,R2 | 22K |
| R3,R4 | 2K2 |
| R5 | 330 Ohm |
| Rx | Zie tekst |
| VDR | Weerstand |
| C1 | 47 nF |
| C2 | 2500 µF / 16 Volt |
| C3 | 100 µF / 350 Volt |
| D1,D2,D5 | BAW62 |
| D3,D4 | 3V3 400 mW Zener |
| T1 | BC148 |
| T2 | BD138 |
| T3 | AD149 |
| M1 | Meter 5 Amp. |
| TR1 | Transformator |
| RL | 3K3 |
| D6-9 | BY127 |
Onbelast lopen de spanningen nog hoger op, daarom werd over de spoel een VDR geinstalleerd (Philips rood, bruin, blauw) die de hoge pieken neutraliseert. Positief en negatief. Laat de schakeling dus nooit zonder belasting werken, de magnetische energie moet weg kunnen vloeien in een belasting.
Fig. 3.
Uuit1, die bij belasting niet hoger wordt dan -12 V, in de praktijk ca -7 à -8 Volt, werd door mij belast met *Rx = 22 Ohm. Deze spanning kan geregeld worden m.b.v. de zenerdiode en de BC 148; indien Uuit1 > Uzener -0,6 V, dan spert de BC 148 en wordt pen 5 van de 555 hoger, waardoor de duty-cycle wordt verlaagd (de laadtijd wordt korter) en Uuit1 wordt gestabiliseerd.
Uuit2 wordt bepaald door de wikkelverhouding van de trafo, meerdere uitgangsspanningen zijn ook mogelijk met trafo's met meerdere wikkelingen. De uitgangsspanning meten met een universeelmeter is zinloos; de meting geldt voor sinusvormige signalen en niet voor blokspanningen.
Rendement van deze schakeling: 50 - 75%, afhankelijk van de schakelfrequentie en transformatorkwaliteit. Voor het hoogste rendement kan met de frequentie worden geexperimenteerd door de C van 47 nF in kleine stapjes te wijzigen, maak de frequentie niet te laag en let op de 5 Amperemeter! De schakeling biedt ook veel mogelijkheden voor het opwekken van alle mogelijke hulpspanningen, zoals negatieve roosterspanning, varicaps, luminucentie-display's, etc.
Voor dit soort toepassingen kan volstaan worden met kleine trafootjes (luidsprekers enz.) en kunnen ook de zware schakeltorren vervangen worden door lichtere typen, of zelfs weggelaten, de 555 zelf kan tot 200 mA leveren. Isoleer de uitgang wel met een diode; hoge piekspanningen zijn dodelijk voor de 555.
Tenslotte nog dit: schakelende voedingen kunnen vreselijk storen. Een metalen kastje en ontstoring van in- en uitgangen is vaak een must.
Bastiaan, PA3FFZ.