Dette med negative spenninger, regulatorer, galvanisk isolasjon og jord er det mange som sliter med å forstå. Jeg har dessverre kolleger på videregående skole (elektro) som sliter med det samme...
Som Johnny var inne på hadde jeg et lite kurs med han på PM om dette også. Elevene mine skal også i gang med dette snart så jeg lagde et opplegg jeg kan vise her også. Er dere klare foret lite VG2 kurs?
Seriekobling av powersupply, negative spenninger og «jord»
Først må alle være enige om at disse to batteriene er galvanisk isolerte. De har ingenting med hverandre å gjøre. OK?
Alle er enige om at hvis man kobler to 9V batterier i serie så får man +18V når minus kobles til jord.
Så hva er «jord» eller «GND» for noe da? Jo, det er noe som en designer bestemmer skal være et referansepunkt for 0V spenning.
Med fire galvanisk isolerte batterier kan vi også gjøre sånn også:
Eller sånn:
Eller sånn:
Poenget er at spenningen på ett sted i en slik kjede av
galvanisk isolerte spenningskilder er kun bestemt av hvor designeren kobler kjeden til jord.
Så over til power supply:
Jeg går ikke inn på hvordan denne virker, men det er en helt standard måte å lage et regulert power supply på. Poenget er transformatoren som gjør at dette er
galvanisk isolert fra resten av verden på samme måte som et batteri. Det røde feltet er dermed en
galvanisk isolert spenningskilde akkurat på samme måte som batteriene over.
Vil vi lage 24V kan vi simpelthen linke sammen to slike i serie på samme måte som med batteriene. Så på voltmeteret helt til høyre som viser at vi har fått +24V i forhold til jord.
Nå skal det ikke mye fantasi til for å se hva vi må gjøre for å lage + / - 24V. Legg merke til hvor det ene jordsymbolet er plassert på bildet under.
Det som forvirrer mange, er at man kobler «pluss» utgangen fra en
positiv regulator som LM317 til «jord». Kan man det liksom..? Ja, det kan man. Husk at det eneste ønsket denne regulatoren har i livet sitt er å lage f.eks 12V mellom to punkter. Hvilken spenning disse punktene har i forhold til resten av universet driter den langt i.
Så lenge hver av disse power supplyene er galvanisk isolerte og dermed lever i «sin egen verden» kan de kobles i serie så mange ganger man gidder. (Vel, når man passerer noen hundre volt begynner den galvaniske isolasjonen i transformatorene å slite, så ved et par tusen volt kommer det nok til å bli overslag i en av trafoene.)
Om man vil ha positiv eller negativ spenning kommer kun an på hvor man definerer nullpunktet.
Så spør jo selvfølgelig elevene: Så hvorfor har man negative regulatorer da da?
Det er i tilfeller det man skal regulere en spenning i et system der nullpunktet (GND) er bestemt på forhånd og systemet leverer en spenning på f.eks -12V i forhold til GND
Et slikt system kan se slik ut. Dette systemet lager + og - 12V i forhold til GND til et eller annet.
Hvis vi ønsker oss en spenning på -10V (i forhold til GND) til noe vi har bruk for kan vi enkelt bruke en negativ regulator uten å måtte koble på en helt ny transformator og lage et eget power til dette.