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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Hochleistungsnetzteil mit 500VA Trafo


Autor: L. B. (power_uiser)
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Hallo,
ich habe einen Trafo bekommen mit 500VA und möchte ein Netzteil bauen 
das eine Strombegrenzung von 0-10A und eine Spannungsregelung von 0-30V 
oder mehr hatt. Ich habe mir diverse Baupläne angeschaut und habe da

http://www.electronics-lab.com/projects/power/003/index.html

gefunden und möchtes umkonstruieren auf 10A-Ausgangsstrom und 48V~ 
Eingangsspannung
Habe mir den Schaltplan angesehen und denke das ich den Längstransistor 
Q4 drin lassen kann da er laut Datenblatt bis zu 15A schalten kann und 
noch den Gleichrichter abändern.
Auserdem müßte ich für Q2 einen Stärkeren Transistor einbauen und die 
Strombegrenzung abändern.
Ist meine Feststellng korrekt oder kann ich mir gleich was anderes 
überlegen.

Grüße Lukas

Autor: holger (Gast)
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Als erstes solltest du bei so einem Netzteil
mal über die möglichen Verlustleistungen nachdenken.

Bei 1V Ausgang und 10A werden ca. 29V * 10A = 290W verbraten.
Eher mehr.

Autor: Andreas H. (kupferblau)
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> da er laut Datenblatt bis zu 15A schalten kann

Du weisst aber schon, dass "15 A schalten" was anderes ist als 
Längsregelung? Bei deiner Eingangsspannung von 48V und einem Strom von 
10A heisst das, dass im ungünstigsten Fall (Ausgangspannung 0V = 
Kurzschluss) 480W Leistung am Längsregeltransistor verbraten wird.

Laut Datenblatt hat der 2N3055 einen Wärmewiderstand von 1,5 °C/W von 
Sperrschicht zu Gehäuse. Selbst wenn du das Gehäuse mit Wasserkühlung 
auf 0°C hältst, wird der Transistorchip bei dieser Leistung auf 720°C 
aufgeheizt, das ist so ca. Zigarettenglut-Temperatur. Wird vermutlich 
nicht so wirklich funktionieren.

In dieser Leistungsklasse kann man ein Netzteil sinnvoll nur mehr als 
Schaltnetzteil bauen. Es gibt füer diesen Zweck Schaltregler-ICs, die 
bis zu 10A können, z.B. den L4970A. Das ist aber sicher kein Projekt für 
Anfänger und bei deinem Wissensstand vermutlich eine Nummer zu groß.

Autor: L. B. (power_uiser)
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Da hst du warscheinlich recht

Autor: L. B. (power_uiser)
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kann ich aber zb. 5 LM117 Parallel schalten (mit Bioden die Regler 
absichern damit keine Spg zuruck fließt zu den Reglern mögen die 
Spg-Reglern was ich weiß nicht) hatt halt höllische Verluste aber zum 
Anfangen müssts ja gehen zumindes für die Spannungsregelung.

Autor: so nicht (Gast)
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Mit passenden Gruenden kann es schon Sinn machen ein 500W Netzteil 
laengsgeregelt auszufuehren. Eine Frage der Anforderungen an den 
Ausgang, um da mal Bandbreite & Stoeramplitude zu nennen. 2N3055 sind 
eine gute Wahl. Nur braucht es mehr als ein, zwei Stueck. Ich wuerd 
zwischen 30 und 50W pro Stueck bleiben. Ab einer gewissen Leistung kann 
es Sinn machen einen Variac vor dem Laengsregler zu haben. Eine Frage 
des Aufwandes. Ich kenn 6kW Linearnetzteile, die den Rest verbraten, und 
ich kenn 100kW Linearnetzteile, die einen Variac vornedran haben. Das 
100kW bringt 300V/300A und haelt ca 3-5V ueber den Transistoren.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Selbst wenn es eine Vorregelung gibt: Die Transistoren müssen trotzdem 
noch die volle Spannung und den maximalen Strom vertragen, zumindest 
solange bis die Vorregelung reagieren kann und die Siebelkos entladen 
sind. Und das sind worst case eben die 50V 10A oder sowas in der 
Richtung. Es wird also auf mehrere 2N3055 parallel oder gleich einen 
Mosfet hinauslaufen. Mosfets sind nämlich zumindest kurzzeitig, weitaus 
stärker überlastbar.

Autor: Jens G. (jensig)
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Einen 3055 zu nehmen ist inzwischen aber auch schon etwas altbacken.
Da gibt's doch sicherlich inzwischen bessere Typen (nicht nur 
leistungsmäßig, sondern auch Sättigungsspannung, Stromverstärkung, usw.)
Oder eben Mosfets ...
Aber ansonsten stoimme ich meinen "Vorrednern" zu - die Wärmeleistung im 
Kurzschlußfall bei voller Last ist nicht zu vernachlässigen ...

Autor: L. B. (power_uiser)
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ok ich werf die Längsregelung weg und nimm stadtdessen 4 L200 können 
Strom und Spannungen regeln und kosten pro Stück nur 1,70€
verlust trozdem groß.

Autor: L. B. (power_uiser)
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trotzdem wüde mich intressieren wie genau eine Längsregelung 
funktioniert und was für Vor und Nachteile sie hatt.

Autor: Matthias Larisch (matze88)
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Das ist exakt das Gleiche, ob du nun nen L200 oder eine diskret 
aufgebaute Längsregelung nimmst. Allesamt verbraten die restliche 
Leistung, man spricht vom Linearregler.

Mit weniger Verlusten geht das hier nur per Schaltregler. Allerdings 
würde ich ebenfalls sagen, dass das kein Anfängerprojekt ist. Bei 10A 
braucht man da schon ganz schön dicke Spulen, Fets, alles zusammen... 
Dann willst du auch noch ne Stromregelung, die bei Schaltnetzteilen 
wieder nicht ganz so trivial wie bei nem Linearregler zu machen ist.

cu
Matze

Autor: Jens G. (jensig)
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jo, inzwischen würde ich auch sagen, daß das eine Nummer zu groß ist für 
Dich. Wenn Du noch  nicht mal weist, auf welchen Prinzipien eine 
Linearregelung basiert, solltest Du erstmal am Verständnis derselben 
arbeiten. Denn Spannungabfall mal Strom über solch einen Regler ist 
immer Wärme - egal ob nun L200 oder irgendein Mosi ...

Autor: Erik D. (dareal)
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Vllt. solltest du mal im ELV-Sortiment nach den Eigenbaunetzteilen von 
ELV suchen, zu denen es im Regelfall die Datenblätter/Schaltpläne zum 
Download gibt. Die haben u.a. auch ein 30V / 10A Netzteil, das 
Leistungsmäßig schon ne Hausmarke ist. Das Ganze lineargeregelt und ohne 
Variac davor, jedoch mit einer Umschaltung der Trafowicklungen, soweit 
ich mich erinnern kann.

Welche Nachteile ergeben sich eigentlich, wenn man Mosfets 
lineargeregelt betreibt? ... muss doch einen Grund geben, warum in 
lineargeregelten Netzteilen fast ausschließlich Transistoren zum Einsatz 
kommen.

Autor: Jens G. (jensig)
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heutige Mosfets haben mit Sicherheit keine Nachteile mehr, solange man 
diese nicht als Sourcefolger betreibt (weil dann gibt's eben relativ 
hohe Spannungsabfälle wegen der G-S-Schwellspannung, sprich großer 
nötiger Unterschied zw. Ein- und Ausgangsspannnug).

Übrigens sind Mosfets auch Transistoren ...

Autor: Erik D. (dareal)
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ja, ich weiß :D

Autor: so nicht (Gast)
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Zum Vorteil der Laengsregelung. Sie ist schneller im Regeln als ein 
Schaltregler und die Ausgangsspannung, resp Strom ist viel sauberer was 
die Stroeungen angeht. Es gibt gewisse Anwendungen, wo das beides 
wichtig sein kann. Wenn man zB einen HF Verstaerker mit dieser DC 
speist, so erscheinen die Stoerungen des Netzteils im Ausgangsspektrum.

Autor: crazy horse (Gast)
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mein geliebtes altes Heinzinger hat genau diese Daten, 30V, 10A.
Und das bringt auch 10A im Kurzschlussbetrieb. Statt normalem 
Gleichrichter gesteuerter Gleichrichter mit Thyristoren. Funktioniert 
wirklich bestens.
Heute würde man wohl eher auf einen Schaltregler und nachgeschaltetem 
Linearregler bauen, Überspannung nur ein paar Volt. Reiner Schaltregler 
ist für ein Laborgerät auch nicht das Wahre. Schon ziemlich gut 
geworden, manchmal nicht gut genug.

Autor: L. B. (power_uiser)
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könnte mir bitte noch jemand erklären wie die Längsregelung 
funktioniert??

mfg Lukas

Autor: Erik D. (dareal)
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sagen wir es mal ganz einfach: das Netzteil reguliert den eigenen 
Innenwiderstand ...

Bei kleinen Ausgangsspannungen muss die Spannung zwischen Trafo und 
Ausgang über den Transistoren abfallen. Da der Strom in Reihenschaltung 
bekanntlich überall gleich ist fließt im Netzteil/über die Transistoren 
der gleiche Strom wie durch die angeschlossenen Verbaucher.

Das könnte man vereinfach so darstellen:

Pverlust = (Uin - Uout) * Iout

Das macht bei deinem 500VA Netzteil bei 5 V / 10 A Last einen 
Spannungsfall von >25 V bei 10A ... was über 250W ergibt. Um 250W an 
Wärme abzuführen braucht man schon einen recht großen Kühlkörper mit 
Lüfter.
Das ergibt einen Wirkungsgrad von unter 17% !!!

Autor: L. B. (power_uiser)
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Hallo
Danke  Erik D.  für die Erklärung.
Also ich bin von meinem Großenwahnsinn abgekommen und habe die 
Empfehlungen für ein Schaltnetzteil versucht anzuwenden habe einen 
Schaltplan gemacht (siehe Anhang) nun bin ich mir allerdings nicht 
sicher ob bei der negativen Regelung die Elkos und die Dioden richtig 
sind

Grüß Lukas

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Hmm Hmm (power_uiser)

>Also ich bin von meinem Großenwahnsinn abgekommen und habe die

Nicht wirklich . . .

>Empfehlungen für ein Schaltnetzteil versucht anzuwenden habe einen

. . . Eben deshalb.

Bau erstmal ein KLEINES, lineares Netzteil auf, sagen wir 2A.
DANN reden wir weiter.

MFg
Falk

Autor: L. B. (power_uiser)
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habe ich schon gebaut aber mit 3A Ausgangsstrom und bis zu 33V 
Ausgangsspannung (mit einem LM 350
Wenn du den Schaltplann sehen möchtest hänge ich in noch dran...

Autor: Gast (Gast)
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Warum hast du 7,5A Gleichrichter drin??

Autor: Mike (Gast)
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Was spricht dagegen im Schaltplan für das 3A Teil den Ausgangstransistor 
durch 4 oder mehr parallelgeschaltete Transistoren zu ersetzen. Jeder 
Transistor sollte einen kleinen Emitterwiderstand zur Symetrisierung der 
Ströme bekommen. Sicher einfacher aufzubauen als ein Schaltnetzteil.
Grösstes Problem dürfte die Wärmeabfuhr sein, ohne Kühltunnel mit Lüfter 
dürfte es nicht gehen. Gibt's z.B. bei Reichelt unter 
"Hohlrippen-Lüfteraggregat". Das hat den Vorteil, dass sich das Gerät an 
kalten Tagen auch als Heizlüfter einsetzen lässt.

Während meiner Schulzeit haben wir mal irgend so eine 
Kernforschungsanlage besichtigt. Dort gabs ein Linearnetzteil für 7500A. 
War alles mit parallelgeschalteten TO3-Transistoren aufgebaut, die 
säuberlich aufgereiht auf einer wassergekühlten Schiene sassen. Ist aber 
ca. 25Jahre her, da zählte Energiesparen noch nicht.

Gruss
Mike

Autor: L. B. (power_uiser)
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Mike wrote:
> Was spricht dagegen im Schaltplan für das 3A Teil den Ausgangstransistor
> durch 4 oder mehr parallelgeschaltete Transistoren zu ersetzen. Jeder
> Transistor sollte einen kleinen Emitterwiderstand zur Symetrisierung der
> Ströme bekommen. Sicher einfacher aufzubauen als ein Schaltnetzteil.
> Grösstes Problem dürfte die Wärmeabfuhr sein, ohne Kühltunnel mit Lüfter
> dürfte es nicht gehen. Gibt's z.B. bei Reichelt unter
> "Hohlrippen-Lüfteraggregat".

Falls du oben gelesen hast ist das keine so gute Idee, dass mit 
Transistoren aufzubauen weil die Verlusste sind wirklich gigantisch.
Darum nehme ich ja Schaltregler.


>Warum hast du 7,5A Gleichrichter drin?? weil Ich von denen 30stk geschenkt 
bekommen habe und ich denke die halten es mit kühlung sicher aus.
Auserdem habe ich einen Kühltunnel aus Alu mit gutem Lüfter

mfg

Autor: Gast (Gast)
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Hallo,
Würde die Schaltung von Hmm Hmm (power_uiser) im prinzip funktionieren?

Ich möchte mir nur die Positive Versorgung nachbauen in der 
größenordnung von ca. 100W, da ich bisher nur 2 Linearnetzteile mit ca. 
30W gebaut habe

Autor: rudell (Gast)
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ich denke es ist im prinzip nachbaubar allerdings würde ich gute spulen 
verwenden und eine strombegrenzung nachrüsten
mfg rudell

Autor: Christoph Z. (rayelec)
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Schaltregler im Labornetzteil (auch wenn es ein so fettes Exemplar sein 
soll), machen mir generell Bauchschmerzen. Der (Filter-) Aufwand, die 
Störungen vom Schaltregler wieder von der Ausgangsspannung wegzukriegen, 
sind nicht ohne.

In Elektor 7/8,1990 wurde das mal mit einer Trafovorregelung gemacht. 
Mit einem dem Spannungseinstellpoti folgenden Phasenabschnittsteller 
wurde der Trafo so "gedimmt", dass über den Längstransistoren immer nur 
ca. 10V abfallen. Damit wurde die Verlustleistung auf ein erträgliches 
Mass reduziert.

Ehrlicherweise muss man aber sagen, dass die Bauteilzahl sicher das 
5-10fache der hier vorgeschlagenen Schaltung beträgt!

Gruss
rayelec

Autor: user (Gast)
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Autor: basteler (Gast)
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Hallo,
eine Frage der Artikel ist zwar schon was älter aber ich bin durch 
googlen darauf gestoßen, oben habe ich einen Schaltplan gesehen, würde 
der vom Prinzip her funktionieren oder sind Grawierende Mängel drin?

ICh beschäftige mich eigentlich nur mit µC und kleinen "Leistungen" und 
ein Schaltnetzteil hab ich noch nicht selbst aufgebaut.

Grüße

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