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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Elektronische Last


Autor: Tubie (Gast)
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Hallo,

habe heute mein Netzteil 320V 0,5A fertiggestellt. Funktioniert
eigentlich soweit ganz gut. Jetzt möchte ich es gerne mal unter
Belastung testen. Bisher habe ich nur verschiedene Lastwiderstände
drangehängt, um zu sehen, wie es mit dem restbrumm aussieht und wie die
Regelung auf Laständerungen reagiert.

Der Gedanke, dies mit einer Elektronischen Last zu testen, lässt mir
keine Ruhe. Also einen Strom einstellen und anschließend mit einem
Sinus/Rechteck das ganze zu modulieren. Leider sind diese Geräte in
diesem Spannungsbereich sündhaft teuer.

Bleibt also nur der Selbstbau. Ich möchte eines gleich klarstellen: ich
suche keinen Fertigen, überarbeiteten Schaltplan, der genau für meine
Bedürftnisse das richtige ist. Sondern vielmehr einen oder mehrere gute
Links, die nicht kommerziell ausgerichtet sind und sich mit diesem Thema
beschäftigen.

Beim Googeln stosse ich fast nur auf Kauf Geräte. Ich habe mir auch
schon die Sache von ELV angesehen ich halte dieses Gerät aber für etwas
übertrieben für das was ich machen möchte.


Gruß, Tubie

Autor: Tubie (Gast)
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Fragen über Fragen...

Also ich bin nun etwas weiter in der Materie. Habe mir mal das
Datenblatt des IRFP460 gezogen und bin der Meinung dieser Typ ist das
richtige für mich.

Möchte das ganze erstmal im Testaufbau bei Spannungen bis 30V versuchen
und dann langsam immer höher gehen (bis 450V).

Was mich an der Sache stört oder besser nicht verstehe, der IRFP460 ist
mit I=18,4A Id und U=500V angegeben. Allerdings gehen die Kurven der
Datenblätter immer nur bis 40V. Wie sieht es im oberen Bereich aus? Ich
suche eine Kurve, bei der ich niedrige Ströme (bis 1A) und hohe
Spannungen (bis 500V) dargestellt habe. Wenn alle Stricke reißen, muß
ich wohl eine Kennlinie aufnehmen.

Wie ist das eigentlich, bei einer Vds Spannung von 30V und Ug von 5V
fließen laut Datenblatt schon ca. 22A wenn ich auf 4V runtergehe
fließen nur noch ca. 2,5A. Gehe ich jetzt recht in der Annahme, wenn
ich einen Strom von 0 - 1A benötige (wenn möglich in 10mA Schritten)
muß die Ug Spannung nahe dem 0-Punkt liegen. Brauche ich hierbei auch
eine Treiberstufe für die Gate Kapazität, oder ist das mit einem OP
Ausgang erledigt?

Eine Parallelschaltung mehrerer IRFP's wird wohl nicht so einfach
gehen. Da könnte man aber für jeden einen eigenen kleinen Regelkreis
aufbauen (a la ELV). Dann sollte es Funzen.

bei max 450V und 0,5A das sind ja schon 225 Watt. Habe evtl. vor ein
paar CPU Kühler zu nehmen, und die IRFP's von hinten dranzuschrauben.



Ich hoffe ihr könnt mir helfen.

Gruß,Tubie

Autor: Benedikt (Gast)
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Also ohne Regelung wird das ganz sicher nichts.

Am einfachsen geht es so wie ELV das macht:
Widerstand in die Source Leitung, dessen Spannungsabfall mit dem
Sollwert vergleichen, fertig.

Dann brauchst du dir auch zu den (temperaturabhängigen) Kennlinien
keine Gedanken machen.

Autor: Thomas O. (Gast)
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Auf jedenfall brauchst du nen Verbraucher der auch genug Leistung in
Wärme umwandeln kann. Dann kannst du die Last per PWM regeln. Weiß ja
nicht was dein Transistor abkann denke aber bei 150W ist Ende. Verstehe
nicht ganz wie du die 22A ins Spiel bringst bei nem Netzteil das 320V
0,5A bringt?

Um was für ein Netzteil handelt es sich, kannste das mal kurz
beschreiben. Soll es die 320V konstant halten oder kannst du es von x
V-320V regeln?

Autor: Tubie (Gast)
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Es ging mir darum, der Transistor ist bei den Output Characteristics in
der 5V Kurve und 30Vds bei ca. 22A diese benötige ich garnicht sondern
viel viel weniger also an der unteren Grenze 0-1A max. Hierfür fehlt im
Datenblatt ein bereich 0-1A, 0-500V.

Benedikt hat ja schon geschrieben, was meine vermutung war durch einen
Widerstand in der Source Leitung den Spannungsabfall messen und dann
das Dingens mittels OP Amp auf und zu regeln.

Jetzt aber noch eine kleine Frage:
ich möchte das Netzteil mit Rechteck/Sinus belasten von 0 - ca 20kHz.
Brauche ich hierfür einen MOSFET Treiber oder packt ein OP Amp das auch
noch? sind ja nur wenige Volt oder gar mV die hier hoch und runter
gehen.


Zum Netzteil selber:
Mein Verstärker benötigt 320VDC Versorgungsspannung bei max. 450mA und
diese habe ich stabilisiert. Bei Widerstandsbelastung bin ich momentan
bei 20mVpp Restbrumm. Allerdings weis ich nicht, wie das Teil unter
wechselnder Last reagiert (schwingneigung). Bevor ich jetzt meinen
Verstärker anschließe, möchte ich es erstmal so versuchen. Das Netzteil
ist vom Gleichrichter über den Regelkreis mit Uref bis zum Ausgang
komplett OHNE Halbleiter aufgebaut. Und läuft wie gesagt momentan noch
recht anständig. Ich will aber wissen, was es wirklich kann oder auch
nicht.


Gruß,
Tubie

Autor: Freak5 (Gast)
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Wieso hast du keine Halbleiter verwendet??? Besonders beim Gleichrichter
frage ich mich das? Hast du den Regelkreis mit Röhrentechnik gebaut? Das
ist doch unnötige Verlustleistung...

Autor: Benedikt (Gast)
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Hast du ein Oszilloskop ?
Wenn nein dann vergiss das mal ganz schnell mit den 20kHz moduliert.

Viel schwerer als die Schaltungung selbst, ist es diese stabil zu
bekommen.
Vor allem schnelle Recheckimpulse sind für eine Regelung meist schwer
zu verdauen.

Autor: Tubie (Gast)
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@Freak5
Ja es ist alles in Röhrentechnik aufgebaut. Also auch passend zu meinem
Verstärker in Röhrentechnik. Das mit der Verlustleistung sehe ich nicht
so eng. Sind mit den Verlusten im Netzteil den ganzen Heizungen ca.
200W alleine der Quecksilber Dampf Gleichrichter zieht schon 30W nur
für die Heizung. Es ist wahrlich eine "alte" Technik aber es passt
zum Stil des ganzen Verstärkers. Klar hätte ich das Netzteil in ein
kleines Gehäuse verschwinden lassen können, SI-Brücke, große Siebe
Elkos und irgend einen BUZ zur Stabilisierung. Aber so geht es auch.
Und sieht auch noch gut aus :-) Bringt auch gewisse Vorteile, falls mal
die Heizung ausfallen sollte.

Mann 200W so viel dachte ich am Anfang. Wenn man aber überlegt, das ein
Halogen System auch mit 150-200W zuschlägt - da denkt man aber meistens
nicht daran.

@Benedikt
Ja ein Oscar habe ich. Desshalb interessiert mich ja auch die
Regelcharakteristik des Netzteils. Wenn Musik läuft, habe ich ja auch
die schwankende Belastung des Netzteils. Möchte mal versuchen, durch
ändern einiger C's da nochwas rauszuholen.



Gruß,
Tubie

Autor: Tubie (Gast)
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So habe mir zu dem ganzen mal meine Gedanken gemacht (siehe Anhang):

Der IRF840 (hab ich noch welche da) hat 500V / 8A und hat eine Ptot von
125W. Ich verwende 4 Stück von denen und montiere sie auf 2 ausgedienten
CPU Kühlern. Das wären bei 320 Volt und 0.5A ca. 40 Watt pro MOSFET.
Wenn man ein paar Reserven dazuzählt möchte ich im gesamten nicht über
200 Watt kommen.

Ein MEGA16 soll das ganze Steuern und überwachen (LCD + LED's +
Tasten, ...) Der Sollwert wird über einen 8-Bit PWM Kanal hergestellt.
Muß mal testen sehen, ob ich mit der RC-Siebung noch einen sauberen
Rechteck hinbekomme. Evtl. einen Externen DA-Wandler. Desweiteren hat
er dafür sorge zu tragen, das die Lüfter ein und aus geschaltet werden
und bei Übertemperatur bzw. Überlast die MOSFET'S zumachen.

Habe gerade mal so eine Schaltung mit einem IRF840 und einem LM324
aufgebaut und ich muß sagen der Strom ist sehr konstant. Was ich aber
noch nicht beurteilen kann, ob dem IRF der OP Augang genügt, oder ob
ich hier eine Treiberstufe mit einbauen sollte. Der Spannungshub bei
600mA und 300mA liegt bei ca. 2V bei 55V Lastspannung.


Wenn jemand Anregungen für dieses Projekt hat bitte melden. Es ist mein
erstes Projekt mit MOSFETS.

Gruß,
Tubie

Autor: Thomas O. (Gast)
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@Tubi: Die Auflösung hättest etwas geschickter wählen können, so 640x480
oder 800x600 damits auch bei jedem auf den Bildschirm passt.

Autor: Tubie (Gast)
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Sorry da habe ich überhaupt nicht dran gedacht. Mein Grafik Prog hat es
bei der Ansicht automatisch verkleinert...

hier nochmal

Autor: Benedikt (Gast)
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Ich würde vor jedes Gate noch einen kleinen Widerstand von etwa 100Ohm
bauen, damit die MOSFETs nicht im MHz Bereich schwingen.

Wiso nimmst du einen mega16 ? Ein mega8 sollte für sowas reichen.

Autor: Tubie (Gast)
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Hallo Benedikt,

Danke für den Tip mit den 100Ohm - die Erfahrung hat mir in der
Vergangenheit gezeigt, das man nie genug Portleitungen frei haben kann.
Den M16 habe ich hier noch mehrfach rumfliegen und genug Platz auf der
Euro Karte habe ich auch noch. Sind ja bisher nur 2 OP-Amps vorgesehen.


Kann ich den MOSFET direkt über den OP-Amp steuern, oder soll ich
lieber einen Treiber vorsehen? Wie gesagt, ich möchte den Strom etwas
modulieren. Hierbei ist der Spannungshub am Gate bei ca. 2V

Gruß,
Tubie

Autor: Benedikt (Gast)
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Ich würde es erstmal so ausprobieren. Je kräftiger der Treiber wird,
desto schwingfreudiger wird das ganze.
Um von wenigen mA auf einige 100mA zu kommen, reichet eine
Spannungsänderung von nicht mal 1V. Das sollte der LM324 schaffen.

Autor: Tubie (Gast)
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Guten Abend,

ich bin einfach begeistert, was so ein 'billiger' CPU-Kühler alles
wegbraten kann. Habe mal die Elektronische Last aufgebaut. Momentan
noch ohne µC. 3x IRF840 auf einem Duron Kühler von Cooler Master +
Regelkreis auf eine kleinen Platine mit Abstandshaltern auf den Kühler
geschraubt.

Habe alle meine Netzteile und Akkus in reihe geschaltet und komme auf
75V bei 1,4A das sind knapp 100W die er wegbraten kann. Und dabei kann
man die IRF's noch problemlos anfassen. Werde jetzt noch einen 2.
Kühler hinzunehmen, damit ich auf 200W komme.

Billiger geht es wirklich nicht. Die Dinger werden ja bei Ebay für
teilweise 5€ angeboten. Und zudem sind sie noch absolut leise.

Gruß,
Tubie

Autor: Profi (Gast)
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Die R1-R4 (10 Ohm) bewirken eine Gegenkopplung.
Falls die OpAmps schwingen sollten, kannst Du evtl. ganz ohne
Rückkopplung arbeiten, nur mit der Gegenkopplung.

Meine Idee war, die Rs ein wenig größer zu machen und den Strom nur
über die Gatespannung zu steuern. Durch die Gegenkopplung regelt sich
der Strom von selbst.

Vorsicht auch bei den C1-C4, deren Gegenkopplung wirkt auf alle 4
OpAmps, sollte mit Widerständen nochmal entkoppelt werden, sodass ein C
nur auf "seinen" Eingang wirkt. Sollten die Cs nicht auf den -Eingang
des OpAmps gehen?

Um die FETs zu entlasten, könntest Du einen Teil der Leistung über eine
Lampe oder einen Heizlüfter / Fön vernichten. Den Lüftermotor natürlich
extern speisen, also Dauerlauf.

Bau' doch die Last auch mit Röhren auf, ein paar EL34 oder PL519...
Anodenstrom sollte relativ proportional zur Gitterspannung sein.

Quecksilberdampfgleichrichter ist ja voll krass.
http://www.quecksilberdampfgleichrichter.de
http://www.hts-homepage.de/Klingerpark/Klinger5.html


OT: ein Bekannter tüftelt schon seit längerem an einem Schaltnetzteil
für seinen Röhrenverstärker. Sollte ca. 400V 1A bringen. Hat jemand
dafür eine Quelle  Pläne  Bauanleitung?

Autor: Tubie (Gast)
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Morgen Profi,

Also ein Schwingen konnte ich bisher noch nicht feststellen.

Aber ich muß erstmal sehen, wenn der µC Programmiert ist und der erste
Rechteck/Sinus draufgegeben wird, was dann passiert.

Momentan ist einfach ein kleines Poti angeschlossen und erzeugt eine
Spannung von 0-12V am + Eingang des OPV's diese Spannung ist Prop. zum
Strom, der durch die FET's fließt.

Mit den C's hast du natürlich recht - falsch gezeichnet aber
komischerweise richtig eingelötet. ?!?

Eine Last mit Röhren?? Höchstens mit der EL504 von denen habe ich hier
noch 5 Stück rumfliegen. Das wären allerdings erst 80W den rest müsste
ich über R's verbraten.  ;-) Sollte aber wenn über einen richtig alten
Keramik Drahtwiderstand im Bakelit Gehäuse gemacht werden. Spaß
beiseite.

Aber mal im ernst. Ich habe momentan wirklich großes Interesse daran,
die Schaltung richtig sauber aufzubauen und zu Testen um ihr dann einen
Platz in meinem 19" - Gehäuse zu gönnen.


Wenn es denn unbedingt ein Schaltnetzteil sein muß, dann sollte er es
allerdings in einem extra und geschirmten Gehäuse unterbringen.
Normalerweise haben Schaltnetzteile im Röhrenamp nichts zu suchen. Was
spricht gegen eine Längsregelung mit Transistor/MOSFET? Der
Wirkungsgrad kanns ja nicht sein bei einem Röhrenverstärker. Wenn der
1A bei 400V schluckt, dann wird er sehr grob geschätzt vielleicht 100W
an Heizung ziehen. Dann sind die 15-30W für die regelung doch ne
kleinigkeit...  Einen Schaltplan habe ich leider nicht.


Gruß,
Tubie

Autor: Profi (Gast)
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Es geht ihm ums Gewicht, der Ausgangstrafo ist schwer genug...
Habe gerade das hier im Forum gefunden, scheint sehr tauglich zu sein:
http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/3676...
(Sehr schöne professionelle Beschreibung!)

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