In een topic op Circuits online http://www.circuitsonline.net/forum/view/99001/1 had een van de leden een fenomeen opgemerkt wat ik zelf ook al een paar keer had gezien. Namelijk dat de DC spanning veel hoger wordt dan met de aangelegde AC spanning zou moeten kunnen. Dat vroeg om nader onderzoek.
Wat ik al wist is dat diodes een minimale belasting nodig hebben om te gaan geleiden. Daaronder sperren ze maar er loopt ook een lekstroom doorheen. Met een 10MOhm meter merk je daar weinig van maar met een 100MOhm of 10 GOhm meter wordt het een ander verhaal. Later bleek dat het niet de impedantie van de meter is maar het feit dat het een meter op batterijen of net-gevoed is. De hoogohmige gebruikte meters waren allemaal net gevoed.
Als ik aan een 12V DC labvoeding aan de min en aan plus een diode in sper monteer (dan krijg je de situatie die er is als de AC fase in sper is) en daar een 7,5 digit meter op aansluit dan meet ik meer dan 20V. Deze diodes hebben een weerstand van 14GOhm. Als ik een simulatie doe waarbij ik 200nA stroom (diodes lekken meer, eerder in de 5-30 uA range) door een 100MOhm meter stuur met nog ongeveer de weerstand van de diodes erbij in serie krijg ik 20V. Ik heb het ook geprobeerd met deze diodes op een 3,9VAC bron. Met de solartron 7061 in de 100V stand (Zin is 10MOhm) kwam ik zo op 59V.
Ik heb hier al meer testen mee gedaan, zie elders op mijn site: http://www.pa4tim.nl/?p=481
simulatie van 5uA lek en 10MOhm meter
Een simulatie met 200nA lek en 100MOhm meter
Maar achter een gelijkrichter hangt normaal gesproken een elco. Dus dat gaan we doen. Deze gaan we echter niet belasten. Wat we dan zien is dat de elco wordt opgeladen volgens de curve voorspeld door de wiskunde, maar daar waar we verwachten dat hij stopt als hij de VAC x wortel 2 heeft bereikt zul je zien dat hij gewoon doorgaat. Hoever, geen idee. Ik heb twee dagen lang gemeten en hij bleef al die tijd stijgen. Waarschijnlijk tot 230 x wortel 2,
Er hebben twee meetopstellingen gedraaid. De ene bestaande uit een 100MOhm Fluke 845 electrometer met op zijn recorder uitgang een BBC Goertz schrijvende voltmeter. Als ik deze opstelling afkoppelde van de voeding bleef de elco op spanning. Er is dus geen merkbare belasting. Er stond later nog een tweede electrometer in het nA bereik mee in serie om de stroom te meten. Hieronder de uitdraai. De elco was een 1565 uF / 200V versie met een DC lekstroom van ongeveer 80nA. De ESR was verwaarloosbaar laag.
De uitdraai van de BBC schrijver die twee dagen heeft gedraaid.
Deze grafiek hierboven heb ik in excel bewerkt. De schrijver uitdraai moet je van rechts naar links lezen !! Het is 3V per verticale divisie. De tijdbasis varieert. 3cm/uur bij het laden. eerst 12cm/uur bij het ontladen en daarna omgezet naar 3cm voor het laatste stuk.
Uitgewerkt in Excel per 20 minuten.
Ik heb hem ontladen door de voeding af te koppelen, de bruggelijkrichter en meters bleven er aan, en een 1 MOhm weerstand over de polen van de diode. In 247 minuten liep hij terug van 21V tot 0,3V. Er zat dus echt lading in en niet alleen statisch veld wat ik eerst dacht.
De tweede opstelling was een 3,9560VAC bron met twee losse diodes aan een 7,065 uF elco met een grotere lekstroom, namelijk 4,52 uA . De diodes waren 14 GOhm in sper. de meter een solartron 7,5 digit meter die >10 GOhm is in het 10V bereik waar hij in stond. Als ik hier de voeding afkoppelde zakte de spanning over de diode wel. Hier is dus meer lek dan bij de electrometers. Hij heeft net zo lang staan laden alleen dus met een veel lagere AC spanning . Hierbij liep de spanning op tot 22,6V maar ook deze steeg nog steeds. Alleen ging hij in het begin sneller en later minder snel dan de andere opstelling. Ik heb hiervan geen curve geschreven maar wel de ontlaadcurve gemonitord. Niet heel de tijd, vandaar die knikken. De totale tijd staat er echter bij en het verloop volgt de gewone curve van een ontlading. Dit is gemeten om de lading vast te kunnen stellen.
De tweede opstelling. Hier de ontlading over 1M. Geen lineaire tijdbalk !
De oplossing kwam uiteindelijk van Eat. De transformator is geen ideaal product en heeft lekkage en paracitaire capaciteit. Hij kreeg het voor elkaar de situatie als model in te voeren in een simulatie.
Eat's simulatie.