Hey, ich hab noch nie mit MOSFETs gebastelt und hab mir überlegt ich probier mal ein kleines Netzteil zu bauen. Ich habe hier ein 20 Jahre altes Linearnetzteil (0-30V,0-10A) und auch ein Schaltnetzteil (0-30V,0-15A), es geht also nicht darum das ich ein Netzteil brauche, die hinweise einfach eins zu kaufen sind also überflüssig. Ich habe das ganze mal in Pspice gebaut und es scheint zu funktionieren, der Plan ist angehängt. Der LM358 oben rechts misst den Spannungsabfall an der Last, damit bei der Spannungsmessung nicht der shunt und der BUZ mit rein spielen. Dessen messung geht weiter an den OPV oben links, der sie mit einem per DAC gesetzen wert vergleicht und entsprechend versucht den BUZ anzusteuern. Unten ist im Prinzip das selbe: Ein OPV misst den Spannungsabfall am shunt und sein ausgang geht an den nächsten OPV, der vergleicht mit dem per DAC gesetzten wert und versucht den BUZ an zu steuern. Ich habe nun 2 mal "versucht" geschrieben, denn die beiden Regel OPV werden per Dioden ver-Und-et, so dass der Spannungsregel-OPV nicht mehr Ausgangsspannung steuern kann als der Stromregler zulässt. Jetzt die Große frage: Bevor ich das ganze zusammen löte... wird das was oder gibt es grobe oder nicht so grobe fehler? Gruß, Marc
Im Prinzip könnte die Schaltung so fast funktionieren. Es ist aber zu befürchten, dass sie anfängt zu schwingen - nicht unbedingt immer, aber do bei einigen Lasten am Ausgang. Es fehlt halt die Begrenzung der Bandbreite, so dass die Regelung nicht zu schnell ist, und etwa wegen Verzögerungen durch den MOSFET anfängt zu schwingen . So etwas kann man normalerweise ganz gut in der Simulation erkennen - die Neigung zur Schwingung sieht man etwa an heftigen Überschwingern bei Lastwechseln. Der Übliche Weg sind Kondensatoren in der Rückkopplung von U1A und U2B Den Shunt sollte man auch eher auf die Source Seite des MOSFETs legen: so hat man weniger Gleichtaktsignal bei der Verstärkung des Stromsignals. Ein Widerstand an Source hilft auch die Verstärkung des MOSFETs ein wenig zu reduzieren.
Marc S. schrieb: > Der LM358 oben rechts misst den Spannungsabfall an der Last, damit bei > der Spannungsmessung nicht der shunt und der BUZ mit rein spielen. > Dessen messung geht weiter an den OPV oben links, der sie mit einem per > DAC gesetzen wert vergleicht und entsprechend versucht den BUZ > anzusteuern. > > Unten ist im Prinzip das selbe: Ein OPV misst den Spannungsabfall am > shunt und sein ausgang geht an den nächsten OPV, der vergleicht mit dem > per DAC gesetzten wert und versucht den BUZ an zu steuern. Du kommst halt mit der gewählten Anordnung von FET/Widerständen nicht bis auf 0 volt. Denn auch bei gesperrtem FEt hast du ja eine deutliche Verbindung gegen GND. Dennoch ist es schon dicht am richtigen Weg sowas z ubauen. Schau mal in die Schaltpläne der moderneren Linearnetzteile der Firma Statron, da ist eine ähnliche Anordunng drin. Wesnetlich ist dort der FET im Pluszweig, er steuert dann eine Bipolarleistungsstufe an (was aber bei kleiner Leistung nicht zwingend nötig ist). wie gesagt, dort mal schauen.
Lurchi schrieb: > Im Prinzip könnte die Schaltung so fast funktionieren. Es ist aber > zu > befürchten, dass sie anfängt zu schwingen - nicht unbedingt immer, aber > do bei einigen Lasten am Ausgang. > > Es fehlt halt die Begrenzung der Bandbreite, so dass die Regelung nicht > zu schnell ist, und etwa wegen Verzögerungen durch den MOSFET anfängt zu > schwingen . So etwas kann man normalerweise ganz gut in der Simulation > erkennen - die Neigung zur Schwingung sieht man etwa an heftigen > Überschwingern bei Lastwechseln. > > Der Übliche Weg sind Kondensatoren in der Rückkopplung von U1A und U2B > > Den Shunt sollte man auch eher auf die Source Seite des MOSFETs legen: > so hat man weniger Gleichtaktsignal bei der Verstärkung des > Stromsignals. Ein Widerstand an Source hilft auch die Verstärkung des > MOSFETs ein wenig zu reduzieren. habe mal versucht das umzusetzen. wie sollte man die Cs wählen? gibt es da ne regel oder ausprobieren? Andrew Taylor schrieb: > Marc S. schrieb: >> Der LM358 oben rechts misst den Spannungsabfall an der Last, damit bei >> der Spannungsmessung nicht der shunt und der BUZ mit rein spielen. >> Dessen messung geht weiter an den OPV oben links, der sie mit einem per >> DAC gesetzen wert vergleicht und entsprechend versucht den BUZ >> anzusteuern. >> >> Unten ist im Prinzip das selbe: Ein OPV misst den Spannungsabfall am >> shunt und sein ausgang geht an den nächsten OPV, der vergleicht mit dem >> per DAC gesetzten wert und versucht den BUZ an zu steuern. > > Du kommst halt mit der gewählten Anordnung von FET/Widerständen nicht > bis auf 0 volt. > Denn auch bei gesperrtem FEt hast du ja eine deutliche Verbindung gegen > GND. Das war mir nicht klar :O aber hab jetzt mal genauer drauf geachtet, leider hast du recht ;) > Dennoch ist es schon dicht am richtigen Weg sowas z ubauen. > Schau mal in die Schaltpläne der moderneren Linearnetzteile der Firma > Statron, da ist eine ähnliche Anordunng drin. Wesnetlich ist dort der > FET im Pluszweig, er steuert dann eine Bipolarleistungsstufe an (was > aber bei kleiner Leistung nicht zwingend nötig ist). > > wie gesagt, dort mal schauen. Kann/darf ich den BUZ11 theoretisch in den Plus Zweig hängen oder brauche ich da einen anderen (P-Kanal?) FET? Kannst du einen Typ empfehlen nach dessen Schaltplan ich mich umsehen soll? Danke Schonmal, Gruß, Marc
Also AFAIR den Statron Schaltplan: Da war ein BUZ11 bzw. BUZ21 drin. Der hängt dann im Plus Zweig. Evtl. finde ich noch den Link zur Statron schaltung. Damals hat mich googel Statron schaltplan... dahin geleitet .-) Der "clou" ist aber, die Regelschaltung mit einem (kleinen) hilfsnetzteil zu versorgen, dessen Bezugspunkt auf dem postiven Ausgangspol des Hauptnetztiels liegt. Also wie z.b. hier im Forum im LNG unter Gerhard O. als Suchbegriff zu finden (Gerhard O. Nachbausicheres Labornetzgerät...)
Andrew Taylor schrieb: > Der "clou" ist aber, die Regelschaltung mit einem (kleinen) > hilfsnetzteil zu versorgen, dessen Bezugspunkt auf dem postiven > Ausgangspol des Hauptnetztiels liegt. Aber bringen die FETs an der Stelle so viele Vorteile, dass sich der Aufwand lohnt, verglichen mit z.B. einem prähistorischen 2N3055 Emitterfolger?
Marc S. schrieb: > Jetzt die Große frage: Bevor ich das ganze zusammen löte... wird das was > oder gibt es grobe oder nicht so grobe fehler? Diese Schaltung mit dem MOSFET nach der Last ist besonders schwierig stabil zu bekommen, ähnlich einem low drop Regler. Und du hast GAR KEINE kleinen Kondensatoren zur Stabilität drin. Zudem sind die Differenzverstärker nicht so besonders genau, zumal der LM358 Probleme hat unter 0.6V an Masse zu kommen, was in kleinem Strom- und Spannungsbereich Probleme liefern wird. Trotzdem wäre die Schaltung natürlich elegant, wenn sie funktionieren würde, das dachte sich auch Elektor als sie ein solches Netzteile veröffentlichten (so 1997) und danach eine Ausgabe Fehlersuche mit dem Netzteil einplanen musste. Selbst wenn du also gut gewählte Kompensationsnetzwerke einbaust, wird das Netzteil nur bei bestimmten Lasten stabil sein, z.B. nur von 10-1000uF, nicht bei 330uH, oder so. http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.1
Angehängte Dateien:
-
BUZ11test.png
7,4 KB
Andrew Taylor schrieb: > Also AFAIR den Statron Schaltplan: Da war ein BUZ11 bzw. BUZ21 > drin. > > Der hängt dann im Plus Zweig. > > Evtl. finde ich noch den Link zur Statron schaltung. Damals hat mich > googel Statron schaltplan... dahin geleitet .-) > > Der "clou" ist aber, die Regelschaltung mit einem (kleinen) > hilfsnetzteil zu versorgen, dessen Bezugspunkt auf dem postiven > Ausgangspol des Hauptnetztiels liegt. > > Also wie z.b. hier im Forum im LNG unter Gerhard O. als Suchbegriff zu > finden (Gerhard O. Nachbausicheres Labornetzgerät...) ich hab jetzt einfach mal versucht den BUZ in den Pluszweig zu hängen. die folge ist, dass an meiner Last immer ungefähr 2/3 der gate spannung an liegen.. Im anhang ein minimal beispiel. MaWin schrieb: > Marc S. schrieb: >> Jetzt die Große frage: Bevor ich das ganze zusammen löte... wird das was >> oder gibt es grobe oder nicht so grobe fehler? > > Diese Schaltung mit dem MOSFET nach der Last ist besonders schwierig > stabil zu bekommen, ähnlich einem low drop Regler. Also den FET vor die last, wie Andrew Taylor schreibt? > Und du hast GAR KEINE kleinen Kondensatoren zur Stabilität drin. sowas in richtung abblock kondensatoren oder wo genau meinst du? ersteres habe ich nicht mit in die simulation gepackt weil das ja ideale spannungsquellen sein sollten, kommt aber später dran > Zudem sind die Differenzverstärker nicht so besonders genau, zumal der > LM358 Probleme hat unter 0.6V an Masse zu kommen, was in kleinem Strom- > und Spannungsbereich Probleme liefern wird. Letzteres könnte ich mit einer negativen versorgungsspannung beheben oder? > Trotzdem wäre die Schaltung natürlich elegant, wenn sie funktionieren > würde, das dachte sich auch Elektor als sie ein solches Netzteile > veröffentlichten (so 1997) und danach eine Ausgabe Fehlersuche mit dem > Netzteil einplanen musste. > > Selbst wenn du also gut gewählte Kompensationsnetzwerke einbaust, wird > das Netzteil nur bei bestimmten Lasten stabil sein, z.B. nur von > 10-1000uF, nicht bei 330uH, oder so. bezieht sich das nur auf den FET nach der last oder gilt das allgemein für meinen aufbau? Gruß, Marc
Die Schaltung oben hat das Problem, dass über den Differenzverstärker für die Spannung immer etwas Strom in Richtung GND fließen kann. Da braucht man also so etwas wie eine Grundlast und kommt trotzdem nicht ganz bis 0. Da hat die Schaltung mit fliegender Hilfsspannung Vorteile. Die Schaltung ist nicht so einfach stabil zu bekommen, aber auch nicht so unmöglich. Die Schaltung mit dem schwebenden Hilfsnetzteil für die Regelung ist von der Stabilität her sehr ähnlich. Die klassische Schaltung mit Emitterfolger ist da ggf. etwas gutmütiger, aber auch nicht so viel - auch ein Emitterfolger kann schwingen. Die Anordnung als Emiterfolger geht noch relativ einfach, solange der OP den Spannungshub schafft, also bis etwa 30 V. Die Größenordnung der Kondensatoren von 1 nF kommt so etwa hin. In der Regel fängt man etwas mit etwas größeren Kondensatoren an, reduziert dann, bis es gerade schwingt und vergrößert dann vom kritischen Wert um etwa den Faktor 2-4. Die Auslegung für die Kondensatoren ist genau der Punkt, den man gut mit der Simulation überprüfen kann. Bei einer sehr schnellen Regelung muss man aber aufpassen, reale Modelle zu nehmen und z.B. auch parasitäre Induktivitäten mit zu berücksichtigen. Neben dem Kandensatoren an den OPs braucht man meist auch noch eine Kapazität am Ausgang.
Marc S. schrieb: > sowas in richtung abblock kondensatoren oder wo genau meinst du? > ersteres habe ich nicht mit in die simulation gepackt weil das ja ideale > spannungsquellen sein sollten, kommt aber später dran Abblocken tut man eben nur so wenig wie man muss mit einem Elko am Ausgang, denn je mehr Kapazität dort ist, um so langsamer wird das Netzteil. Der Regler davor darf nur noch langsamer regeln, sonst führt das zu Überschwingen und Oszillation. Also bremst man den Regler so weit wie nötig durch einen kleinen Kondensator vom Ausgang zum -Eingang. Natürlich passt man das experimentell oder durch Berechnungen nach Grundlagen der Regeelungstechnik an den Regler an. > Letzteres könnte ich mit einer negativen versorgungsspannung beheben > oder? Könnte, aber das löst noch nicht das Problem des Stromflusses. Dazu braucht man echte Instrumentenverstärker. Besser als die sind jedoch Stromspiegel und Spannungsspiegel, so was wie http://www.linear.com/product/LTC6101 > bezieht sich das nur auf den FET nach der last oder gilt das allgemein > für meinen aufbau? Dein (erster) Aufbau HAT den FET nach der Last. > ich hab jetzt einfach mal versucht den BUZ in den Pluszweig zu hängen. Bei so wenig Grundkenntnissen über Bauteile brauchst du mit dem Entwurf eines eigenen Labornetzteils noch nicht mal anfangen.
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