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Forum: HF, Funk und Felder Stromversorgung für HF Anwendungen


Autor: Andreas Riegebauer (blackpuma)
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Ein fröhliches Hallo euch allen!

Wie ihr im Betreff schon erkennt geht es mir um die Stromversorgung für 
HF Anwendungen. Im speziellen geht es mir um die Stromversorgung von 
Selbstbau Empfängern bzw. Sendern.

Wie sollte so eine Stromquelle aussehen bzw. was sollte diese haben?

Am Netz mal einen Netzfilter.
Dann kommt Gleichrichter, Glättungskondensatoren, Spannungsreglern.

Was kann man danach noch machen damit ich eine saubere Gleichspannung 
habe ohne Störungen? Das ganze vielleicht noch in ein Metallgehäuse und 
dann erden?!

BG
Andreas Riegebauer
OE6RAF

Autor: Dönermeister (Gast)
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Erden und Kurzschließen - ist wichtig!
Das hab ich damals in der Ausbildung gelernt :)

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Andreas,

>Was kann man danach noch machen damit ich eine saubere Gleichspannung
>habe ohne Störungen? Das ganze vielleicht noch in ein Metallgehäuse und
>dann erden?!

Oft wird die Versorgungsspannung an verschiedenen Stellen noch 
verdrosselt, also LC-gefiltert. Manchmal findet man auch Pi-Filter.

In welchem Frequenzbereich arbeitest du?

Kai Klaas

Autor: Sebastian H. (electrician)
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Hallo,

wie wäre es mit einem Akku?

Du hast ein Rufzeichen der Bewilligungsklasse 1, ist so etwas nicht 
Stoff für die Prüfung?


73

Sebastian

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Sebastian H. schrieb:

> Du hast ein Rufzeichen der Bewilligungsklasse 1, ist so etwas nicht
> Stoff für die Prüfung?

Wie man eine optimale Stromversorgung aufbaut?  Nein. :-)

Was mir noch zum Thema einfällt ist, dass ich mal gelesen habe, dass
einige Spannungsregler-ICs fürchterlich viel rauschen.  Habe aber
vergessen, welche es waren.

Autor: Olaf (Gast)
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> Habe aber vergessen, welche es waren.

Man sagt das von 78xx im Vergleich zum LM317.

Aber ob das so allgemein stimmt? Ich meine es gibt die Teile
doch von den unterschiedlichsten Herstellern und man kann
doch wohl davon ausgehen das ein heute gekaufter 78xx intern
etwas anders aussieht wie einer von 1975 oder?

Olaf

Autor: Andreas Riegebauer (blackpuma)
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Sebastian H. schrieb:

> Du hast ein Rufzeichen der Bewilligungsklasse 1, ist so etwas nicht
> Stoff für die Prüfung?

Nein. Da wird das Thema Netzteil nur kurz angeschnitten mit 
Brückengleichrichter und Einweggleichrichtung.

Ich möchte mir einen Empfänger bauen für das 20m Band. Ich bin aber noch 
auf der Suche nach einer "relativ" einfachen Schaltung. Ich habe zwar 
schon ein paar gefunden aber da sind immer wieder Teile drinnen die ich 
nicht ganz verstehe.

Sollte das Pi Glied direkt ins Netzteil oder sollten die einzelnen 
"Module" damit abgesichert werden? Also zB. der ZF Verstärker einen 
eigenen Filter und der Vorverstärker einen eigenen Filter?

(Ist es der Filter oder das Filter?)

Wie kann man das Rauschen von Spannungsreglern messen oder sichtbar 
machen?

BG
Andreas

Autor: Blackbird (Gast)
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Naja, ob das Rauschen eines 78xx-Reglers Bedeutung für einen 
vollständigen Empänger hat, das glaube ich nicht. Für eine 
Empfänger-Vorstufe sieht das schon anders aus.
Viel wichtiger finde ich, dass Netzteile, an denen Sender (Geräte, aber 
auch Teile davon) betrieben werden, HF-fest sind. Sind sie es nicht, 
gerät die Regelung durcheinander und die Spannung kann sonstwelche Werte 
annehmen.

Blackbird

Autor: Blackbird (Gast)
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Nachtrag:
Vorstufen (von Sendern und Empfängern) sind fast immer mit RC-Gliedern 
extra entkoppelt, LC-Glieder gehen auch. Jedenfalls bei den üblichen 
Frequenzen bis 144MHz.


Blackbird

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Olaf schrieb:
>> Habe aber vergessen, welche es waren.
>
> Man sagt das von 78xx im Vergleich zum LM317.
>
> Aber ob das so allgemein stimmt?


Nein, es kommt auf den Frquenzbereich an. Je nachdem wo Dich das 
Rauschen interessiert, schneidet der 78xx bzw. der 317 besser ab.

Da der 317 aber einige andere verbesserte Eigenschaften gegenüber dem 
78xx hat wie z.B präziser definierte Stromlimitierung, auch über einen 
größeren Temperaturbereich, würde ich zum 317 tendieren. So als 
Gesamtbetrachtung.


> Ich meine es gibt die Teile
> doch von den unterschiedlichsten Herstellern und man kann
> doch wohl davon ausgehen das ein heute gekaufter 78xx intern
> etwas anders aussieht wie einer von 1975 oder?

Warum sollte er anders aufgebaut werdne? Das Design hat sich bewährt, 
die Belichtungsmasken passen: Da investiert man nicht in Änderungen - 
ich habe zum Vergleichen noch ein paar alte 78xx aus den 1974ern, den 
1982ern, den 1990ern und 1996ern, und die rauschen nicht anders als die 
heutigen (charge 2009) bei RS gekauften.

Messung- und -Apparatur analog dem Aufbau bei Walt Jung.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Jörg,

>Was mir noch zum Thema einfällt ist, dass ich mal gelesen habe, dass
>einige Spannungsregler-ICs fürchterlich viel rauschen.  Habe aber
>vergessen, welche es waren.

Ohne diesen speziellen Bypaßkondensator rauscht der 317 erheblich mehr 
als der 78xx. Mit Bypaßkondensator ist das Verhalten recht ähnlich. Da 
sind die Schwankungen von Chip zu Chip wahrscheinlich größer als die 
zwischen 78xx und 317. Hängt auch noch etwas von der konkreten 
Ausgangsspannung und dem interessierenden Frequenzbereich ab. Ist auf 
jeden Fall unsinnig statt des 317 einen 78xx zu verwenden, nur weil der 
317 vielleicht ein bißchen stärker rauscht. Dafür sind die anderen 
Regeleigenschaften des 317 nämlich überragend, wenn man mal von der 
etwas höheren Drop-Out-Spannung absieht.

Kai Klaas

Autor: Marcus (Gast)
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Hallo Andreas,

>Was kann man danach noch machen damit ich eine saubere Gleichspannung
>habe ohne Störungen? Das ganze vielleicht noch in ein Metallgehäuse und
>dann erden?!

Rinkern-Trafo wenn's wenig Brummeinkopplung geben soll.
Parallel zu jeder Diode des Brückengleichrichters einen kleinen 
Kondensator (100n-470n) SMD bevorzugt. Parallel zu dem Glättungs-C noch 
ein zwei C's in ähnlicher Größe wie über dem Gleichrichter. Wieder am 
besten in SMD. Den/die Spannungsregler mit den Standart- 
Bypass-Kondensatoren (100n) und zusätzlich noch Tantal-SMD-C's (47-100µ) 
am Ausgang. Bitte keine Spulen in Serie zum Ausgang(PI-Filter)!! Darauf 
reagieren Spannungsregler fast immer mit wilden Schwingungen.. Wenn 
dann, ein PI-Filter mit kleinem ohmschen Anteil. Je nach Strom. 2-3 Ohm 
können bei dem max.Strom des Spannungsreglers schon ordentlich warm 
werden (Pmax der Widerstände beachten). Wenn es besonders Raucharm sein 
soll mal bei Linear schauen. Da fällt mir spontan der LT1086-CT ein. 
(regelbar bis 20V, 1,5A).
Und das Ganze dann weit weg von der Eigangs- bzw. ZF-Stufe im Gehäuse. 
Am Wichtigsten bei einem sauberen Empfänger-Design ist allerdings ein 
einziger Massepunkt (Sternmasse) an dem alles, inklusive Gehäuse, 
dranhängt. Das ist aber ein Thema für sich, da auch der PE bei einem 
Selbstbau-Gerät im Metallgehäuse nie fehlen darf !!

Viel Erfolg bei der weiteren Planung deiner Schaltung
Gruß Marcus

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Marcus,

>Parallel zu jeder Diode des Brückengleichrichters einen kleinen
>Kondensator (100n-470n) SMD bevorzugt.

Besser 10...47n nehmen.

>Parallel zu dem Glättungs-C noch ein zwei C's in ähnlicher Größe wie
>über dem Gleichrichter.

Hier muß es ein großer Foliencap sein, das ist richtig, sonst kommt es 
aufgrund von Resonanzen zu gefürchteten Impedanzmaxima (siehe Anhang). 
Ein 470n Kondensator ist dann eine gute Wahl. Der Elko sollte allerdings 
schon einen induktivitätsarmen Aufbbau gestatten, also unbedingt ein 
radialer Typ sein, sonst läßt sich der 470n Cap nicht induktivitätsarm 
anschließen.

>Bitte keine Spulen in Serie zum Ausgang(PI-Filter)!! Darauf reagieren 
>Spannungsregler fast immer mit wilden Schwingungen.

Das habe ich noch nie gesehen! Was dann gewöhnlich schwingt, ist 
natürlich ein falsch dimensioniertes LC-Filter, wenn die Serienresonanz 
nicht geeignet unterdrückt wird. Aber daß ein Festspannnungsregler 
schwingen soll, ist mir neu.

Wichtig ist natürlich, daß der Ausgang des Festpannungsreglers gut 
entkoppelt ist. Ich nehme bei den gewöhnlichen Festspannungsreglern 
gerne 100nF/X7R parallel zu 47µF/25V. Das hat sich bewährt.

Um die Serienresonanz eines LC-Filters zu unterdrücken, sollten die 
Verluste der Spule die Bedingung R > SQRT(2L/C) erfüllen. Also bei 10µH 
und 47µF beispielsweise sollte die Spule einen Serienwiderstand von rund 
0,7Ohm aufweisen. Falls sie das nicht tut, einfach einen 0,68 Ohm 
Widerstand in Serie zur Spule schalten. Oft reicht allerdings schon der 
unvermeidbare Ersatzserienwiderstand des Elko, der in der selben 
Größenordnung liegt, um die Resonanz hinreichend zu bedämpfen. Deswegen 
ist die Verwendung von Elkos in LC-Filtern durchaus von Vorteil. Die 
Hochfrequenzeigenschaften lassen sich ja bequem durch Parallelschalten 
kleinerer Caps verbessern.

Kai Klaas

Autor: Marcus (Gast)
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Hallo Kai,

das mit der Unterdrückung bzw. Dämpfung der Serienresonanz leuchtet mir 
ein. Hab ich bei meinen basteleien mit den Spannungsreglern nicht 
bedacht. Das der Regler nicht allein schwingt ist schon klar. Das macht 
er schon in Verbindung mit dem LC-Kreis. Kannst du eine Quelle für die 
Bedingung R > SQRT(2L/C) angeben ? Würd das gern etwas vertiefen. Wie 
sollte denn die Dämpfung für so einen Kreis genau aussehen bzw. die 
Sprungantwort ? Hab da die Beziehung R = 2*D/SQRT(C/L) gefunden.

Marcus

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Marcus,

>Kannst du eine Quelle für die Bedingung R > SQRT(2L/C) angeben ?

Im Anhang habe ich das mal aufgeschrieben. Zuerst berechne ich den 
Frequenzgang des RLC-Filters. Dann leite ich ihn ab, um die Bedingung 
für die Existenz eines Maximums, also einer Resonanz herzuleiten. Und 
dann schaue ich einfach, wann eine Resonanz gerade nicht existiert.

Im zweiten Bild ist der Frequenzgang eines Filters mit TINA von Texas 
Instruments simuliert, unter der Annahme, daß R = SQRT(2L/C) ist.

Im dritten Bild ist die zugehörige Sprungantwort simuliert.

Man findet in der Literatur auch andere Herleitungen zu diesem Thema, 
mit etwas anderen Aussagen. Da wird oft beispielsweise gefordert, daß 
für das Ausbleiben der Resonanz R > SQRT(L/C) sein soll.

Die obige Rechnung gilt natürlich nur, wenn die Spannungsquelle einen 
vernachlässigbaren Innenwiderstand und die Last einen vernachlässigbaren 
Lastwiderstand besitzt.

Diese kleinen Formelchen sind ja auch nur dazu gedacht, dir einen 
Anhaltspunkt zu liefern, in welcher Größenordnung R liegen sollte, um 
eine Resonanz zu verhindern. Da gibt es nämlich beachtliche 
Unterschiede, selbst bei gleicher Grenzfrequenz:

L=1µH, C=100µF -> R > 0,14 Ohm.
L=10mH, C=10nF -> R > 1400 Ohm!

Außerdem kann man oft eine gewisse Resonanz zulassen, wenn sie nicht zu 
stark ausgeprägt ist und wenn man sich dafür an anderer Stelle einen 
Vorteil verschaffen kann.

Kai Klaas

Autor: Marcus (Gast)
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Hallo Kai,

da hast du dir aber viel Mühe gemacht.
Danke.
Für den Zwischenschritt mit der Ableitung hab ich mir dann doch den 
"Bronstein" geschnappt. Ist schon etwas länger her...
Diese Überlegungen könnte man ja so eigentlich auch auf Snubber anwenden 
oder ? Da möchte man ja auch einen bedämpften LC-Kreis ohne 
Resonanzüberhöhung haben.

Gruß Marcus

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Marcus,

>da hast du dir aber viel Mühe gemacht.
>Danke.

Gerne. Macht doch Spaß! Die meiste Zeit habe ich darauf verwendet, mich 
daran zu erinnern, wie ich das vor Jahren mal gerechnet habe. Nach dem 
"Ableitung gleich Null setzen" habe ich nämlich zuerst alles nach R 
aufgelöst, bin dann aber nicht richtig weitergekommen. Erst, wenn man 
das nach "w" auflöst, geht es, bei mir jedenfalls. Tja, wer rastet, der 
rostet...

>Für den Zwischenschritt mit der Ableitung hab ich mir dann doch den
>"Bronstein" geschnappt. Ist schon etwas länger her...

Wenn du die Wurzel in Potenzschreibweise schreibst, dann geht das noch 
ziemlich einfach mit der Kettenregel, also äußere Ableitung mal innere 
Ableitung. Nur, daß es eben zwei Verkettungen sind, weil die "Innereien" 
auch noch im Quadrat stehen. Ich habe den Rechengang extra so 
geschrieben und nicht gleich zusammengefaßt, damit du die zweifache 
Anwendung der Kettenregel erkennst.

>Diese Überlegungen könnte man ja so eigentlich auch auf Snubber anwenden
>oder ? Da möchte man ja auch einen bedämpften LC-Kreis ohne
>Resonanzüberhöhung haben.

Theoretisch ja. Allerdings mußt du dann in der Regel noch andere 
Impedanzen mitberücksichtigen, was recht schwierig sein kann, wenn 
beispielsweise die Netzspannung mit ins Spiel kommt. Außerdem stimmst du 
einen Snubber oft nach anderen Kriterien ab als nach Resonanzfreiheit, 
beispielsweise, um eine Ansteigszeit auf einen bestimmten Wert zu 
begrenzen, um dadurch zu verhindern, daß ein Thyristor von selbst 
durchschaltet. Snubber sind eine Wissenschaft für sich!

Kai Klaas

Autor: arno nyhm (Gast)
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Mal ein kurzer Kommentar zu einer exotischen Lösung, die ich für einige 
Anwendungen als optimal empfinde!

Ich habe zwei Yuasa NP-12V/38Ah Bleigelakkus mit einem 
Automatik-Controller versehen, welcher die Akkus in der Nacht, bzw. wenn 
die angeschlossenen Geräte ausgeschaltet sind, lädt. Das funktioniert 
vollautomatisch und ist so dimensioniert, dass alle angeschlossenen 
Geräte einen Tag lang dauerhaft (von 08:00 bis 20:00) eingeschaltet sein 
können und die Akkus in der Nacht direkt wieder zu 100% geladen werden 
können. Dazu ausreichende reserven...
Des weiteren sind Akkupflege-Funktionen implementiert, ein automatisch 
ausgelöster Desulfatierungszyklus (Hochstrom-Impulsladung und 
Hochstrom-Entladepulse).
Das gesamte System funktioniert wunderbar, macht keinen zusätzlichen 
Aufwand (den man ja sonst mit Akkus/Batterien stets hat) und liefert 
sauberste +/-12V - Spannung, Stromentnahme sowie Symmetrie werden 
überwacht, die angeschlossenen Geräre ansich filtern nochmal (LC-Filter) 
und verfügen über Schmelzsicherungen.
Oftmals sind Operationsverstärker danach direkt an die Spannungen 
angeschlossen, bei einigen kommen noch Spannungsregler zum Einsatz.

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