Voorbeeld
(dB)
Sym.
Aj,m
(MHz)
83
1 10
Bij dc selectie van een optimaal nctfillcr voor een bepaalde toepassing krijgt men met de volgende criteria te maken: a) welke nominale stroomstcrkle? De waarde hiervan is temperatuur afhankelijk, b) welke omgevingstemperatuur?
Normaal werkt men vanaf -25* C tot +40’ C. Echter hogere en iagere omge
vingstemperaturen kunnen optreden en dienen daarom gespecificeerd te wor
den. c) klimatologische omstandigheden? Afhankelijk van dc eisen dient men rekening te houden met dc combinatie van luchttemperatuur en luchtvochtig
heid. Testtijdcn van filters onder zulke condities kunnen dan 4 of 10 of 21 of 56 dagen bedragen, d) welke demping van stoorsignalen wenst men? Voor deze belangrijke keuze zijn specifieke datasheets van de fabrikant nodig die dem- pingsinformatie verstrekken als functie van de frequentie, e) pulsvormige spanningen (oplopend tol waarden groter dan IkV) bepalen dc klasse van con
densatoren van het nctfillcr. Bijvoorbeeld: klasse XI verwerkt probleemloos pulsvormige spanningen ter grootte van 1,2kV gedurende 1,2 tol 50ps. f) welke lekstromen naar aarde zijn toegestaan? Bij medische apparatuur mag de lek
stroom maximaal O.lmA bedragen terwijl deze waarde bij computers op mag lopen tot 5mA QEC62A resp. IEC348).
90 80 70 60 50 40 30 20 10 00
cn
uZ
90 80 70 60 50 40 30 20 10 00
----1
Van het type SEEM 692-A is onderstaand dc demping gegeven bij dc uitvoe
ring voor een nominale stroomstcrkle van IA zowel voor symmetrische- als asymmetrische stoorsignalen als functie van dc frequentie. Dc lekstroom van dit filter bedraagt maximaal 2xO,21mA. Mogelijk is een uitvoering met maxi
male lekstroom van 2 x 2pA. Klimatologische eisen aangeduid door klasse G.P.F.
Uitvoering Cy kan gedurende 1,2 tol 50jis spanningen verdragen van maximaal 5kV. Het lempcratuurgebicd loopt van -40’C tol +-85* C.
P-D-l-regelsystemen
8^- BRON: PBNA POLY TECHN. B2
Zowel in elektronische schakelingen als in mechanische processen is controle nodig op dc gewenste relatie tussen de in- en uitgang van het systeem. Een bekend voorbeeld binnen de elektronica van zo’n controle is de toepassing van tegenkoppeling. In de regel- en besturingstechnick maakt men gebruik van zo
genaamde P-D-I-regelsystemen die het proces controleren. Een fraai voorbeeld van zo’n te controleren systeem is een luidspreker. Hierin is sprake van opslag van energie en traagheid en opnieuw afgifte van de energie en demping. Iedere correctie die nu op zo’n luidspreker uitgevoerd zal worden zal niet alleen het frequenliegedrag beinvloeden, maar tevens het lijdgedrag. Ook daar zijn weer veel voorbeelden van. Men denkc aan integratie van versterker en luidspreker tot een geheel. Daarbij wordt dan de snelheid van de conus met een sensor gemeten, vervolgens wordt die informatie geïntegreerd en als tcgenkoppel- signaal gebruikt om de laagweergave van de luidspreker te optimaliseren.
(Motional Feedback)
Passen we de P-D-I-techniek toe op versterkers, dan valt het volgende aan te geven: de invloed van een P-actie levert bij toenemende versterking K een gro
tere kans op instabiliteit. De invloed van een I-actic verlaagt de stabiliteit. De invloed van een D-actie verhoogt de stabiliteit.
c
<D
£ o
Q>
CC
a) een geregeld systeem is stabiel als het geen polen met positief reële delen heeft;
b) volgens Nyquist: een tcruggekoppeld systeem is stabiel als bij het door
lopen van de polaire figuur van dc kringovcrdrachlsfunctie vanaf f=0Hz het punt (-1,0) links blijft liggen.
Of men regelsystemen nu gebruikt in voorwaartse regeling of in het tegenkop- pclcircuit, de werking van het controle systeem blijft te beschrijven door mid
del van P- en D- en I-eigenschappen. Onder Proportioneel wordt dan verstaan dat het controlesignaal y gelijk is aan K.e, waarbij K een constante verster- kingsfactor en e hel te controleren signaal. Zo wordt Differentiële regeling ver
kregen door de tijdsafgeleide van het signaal e als controle signaal te benutten.
Tot slot is de I-regeling niets anders dan een regclsignaal dat dc integraal naar de tijd bepaalt van het signaal e. Wat voor regeling men ook maakt, voldaan moet worden aan dc zogenaamde stabiliteitscriteria die er voor zorgen dat het gehele systeem stabiel blijft. Hiervoor zijn twee formuleringen te geven:
KOELLICHAMEN
11
TcR(h =
Tl
85
g s
Bij stroomdoorgang produceren transistoren warmte,die moet worden afgevoerd om te voorkomen, dat de temperatuur van de transistoijunctie te hoog wordt. Hier
voor maakt mengebruik van kocllichamen in devormvan vinnen, hetmetaalof aluminium van de kast, soms van luchtaanjagers of koelstofgcvuldcsystemen.
Inenkelegevallen ishet eigen oppervlakvandetransistor al voldoende grootom luchtkocling tegeven, maar meestal is dit ontoereikend enzoekt men naar een passend kocllichaam. Welkmodel kocllichaam en hoe grootkan menexperimen teel bepalen, maar methulp vanspecificatiesvankocllichamen isdejuiste uitvoe
ringook te berekenen.
Dedaarvoor benodigde theorie luidt als volgt: de transistorproduceerteen warm tehoeveelheid P per seconde
(uitgedrukt in watt), die de tem peratuur van de transistorjuncLie Tj (in graden Cclcius) veel hoger laatzijn,dandetempera
tuur van de transistorhuisTc en de temperatuur van het kocl lichaam Ts en de temperatuur van de omgevingslucht Ta. Er geldt nu: Tj>Tc>Ts>Ta.
L
Iederclement inde warmtestroom van junctie naar de omgeving zal meer of min
der gemakkelijk wamte doorlaten.Dit wordt uilgedruktin de thermische weerstand Rth van hetbetreffende materiaal. Er geldt de volgende regel: De thermische weer
standvan eenmateriaal is gelijk aan het temperatuursverschil tussenwarmeen koude kantvan het materiaal gedeeld doorhet warmte vermogen,dat er ondertus sen doorheenstroomt. In formulevorm:
T2-T1 P
Bij de data van kocllichamenwordtaltijddethermi
sche weerstand vermeld en men kan dus berekenen t2 hoe hoog detemperatuur van het kocllichaam gemid
deld zal worden alsereen bepaald vermogen door heen stroomt. Er zijn echterbij de overgang transistor-junctie naar de lucht meer thermische weerstanden aanwezig, dan alleen die vanhet kocllichaam. Ook het transistorhuis heeft eeneigen thermische weerstand en het maakt verschil of er tussen de transistor en het koellichaameen mica of siliconen isolaticplaatjc zit
Aan de handvan ccn voorbeeld latenwc zien hoe eenwarmteberekening werkt:
Voorbeeld
Vraag: Hoe groot moet de thermische weerstand van hetkocllichaamzijn?
5 = dus RthSA=16’C/watt
86
Deontwerperkan aan de hand van ditgegevenen beschikbareruimteinhet pro-dukt eenjuiste keuze makenuit geschikte kocllichamen.
Uit de grafiek (2) van dethermischeweerstanden van transistoren kanworden af
geleid, dat bij montage vantransistoren zonder isolatieplaatjcs en met toepassing vande Gin-lbs schroef de RthCS gelijk isaan1* C/watt. Hiermeezijn allegegevens aanwezig om met de formule uit te kunnen rekenenenRthSAtebepalen. Invulling van de gegevens leert dan:
Een transistor dissipccrt 5watt(TO-220 behuizing). Defabrikant vermeldt, dat RthJC=3’ C/watt.Tevenswordt gegeven, dat de junctictcmperatuur maximaal 150’ C mag bedragen bijccn maximaleomgevingstemperatuurvan 50’ C. De transistor wordt zondermica/siliconenisolatie, doch met warmtegclcidende pasta gemonteerd met ccn Gin-lbs schroef.
Delaatstgenoemde thermischeweerstand wordtbijde datavan kocllichamen ver
meld. De warmte moet door alle drie thermische weerstanden heen, duskunnen als een scricschakeling worden opgevat.De totalewarmtegclcidingsformulc bij trans port van een vermogenP vantransistorjunctic naar delucht luidt danals volgt:
danwcl. dat er warmtegeleidende pastawordt gebruikt. In hoofdlijnen kunnen we spreken van 3 thermische weerstanden,die als volgt worden gedefinieerd:
RthJC= thermische weerstand van junctie naar transistorhuis RthCS= thermische weerstand van transistorhuis naar kocllichaam RthSA = thermischeweerstand van kocllichaam naarlucht.
J g
150-50 3 +1+ RthSA
P =_____ I
lZ
ê_____
RthJC + Rthes +RthSA
<0
1‘A
Thermische weerstand RthCS van T0-3 transistor met warmtegeleidende pasta
S o
50
til
Thermische weerstand RihCS van TO-220 transistor met warmtegeleidende pasta
87 (>)121
(1) Thermafilm 0,002”
(2) Mica 0,003”
(3) Mica 0,002”
(4) Hard geanodiseerd 0,02”
(5) Direcht kontakt
i«s nr i»o interface druk (psi)
Aandraai-moment schroef (Inch-Lbs)
(1) Thermafilm 0,002”
(2) Mica 0,003”
(3) Mica 0,002”
(4) Aluminium oxide 0,062”
(5) Hard geanodiseerd 0,02”
(6) Beryllium oxide 0,062”
(7) Direct kontakt
ii
lx5s
I' 11
O L 0iii
Aandraai-moment schroei (Inch-Lbs) o T i«s ïT ?»o ïsï «ss