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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltnetzteil Ve= 24VDC , Va= +15V/-15V


Autor: Andi B. (andi23528)
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Hallo zusammen,

ich möchte ein Schaltnetzteil bauen, das als Eingangsspannung 24VDC 
verwendet und die Ausgangsspannungen +15V und -15V liefert.
möchte damit OPV betreiben können.

Kann mir jemand beim Aufbau behilflich sein?
Was benötige ich für Bauteile?

Grüße

Autor: E. B. (roquema) Benutzerseite
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Die wichtigste Angabe fehlt: welcher Ausgangsstrom?
Fertigen DC/DC Converter verwenden. Traco ua...

Autor: Michael K. (Gast)
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Beispiel:

http://www.mik-music.org/tiki/image688.jpg

LM2575-15, Spulen aus irgendnem rumliegenden Elektronikschrott 
ausgelötet, weil sie halbwegs passten (Resonanzmethode zum Messen der 
Induktivität, Strombelastbarkeit kann man ein wenig aus der Drahtdicke 
schätzen, speicherbare Energiemenge wird dann schwieriger, lieber nen zu 
grossen Kern nehmen, ausser, Du hast Kerne, die über 50KHz packen, dann 
kannst es aus der Schaltfrequenz holen - gibt aber mehr Verluste im 
Schalttransistor und der Diode), Rest sind Standardteile.
Spulen kann man auch recht fix selber auf T80 oder T106 (26er-Material, 
Amidon) wickeln, bei den paar Windungen geht das, ist aber schon Arbeit. 
Geht gut vorm Fernseher :)

Wenn Du nur die 24VDC hast, und nicht an die AC rankommst, um Dir +-24V 
zu machen, wirds aber etwas schwieriger, weil Du dann für die -15V nen 
invertierenden Schaltregler brauchst, der braucht deutlich höhere 
Schaltströme, da könnte ein LM2575 eventuell schon überfordert sein, 
wenn Du hintenraus 500mA oder sowas brauchst.

Alternativ - bau Dir nen Gegentaktwandler oder Flusswandler, 
Sperrwandler geht zur Not auch - da kannst Du dann nen Trafo wickeln und 
mehrere Outputs dran bauen. Wenn Du nur +-15V brauchst und nicht noch 
andere Spannungen, ists wenigstens mit dem Rechnen einfach - die beiden 
Sekundärwicklungen sind identisch.

Und wenn Du es einfacher haben willst - es gibt auch schöne fertige 
Wandler, schau mal bei Reichelt. Mit wenigen Watt kommst da mit ein paar 
Euros hin, grössere Leistungen kosten entsprechend grösseres Geld und 
sind etwas schwerer zu bekommen.

Autor: Michael K. (Gast)
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Hallo Andi,

ich antworte bewusst hier, weil ich mir aufgrund einer extrem schlechten 
Erfahrung abgewöhnt habe, die Kommunikation von der Öffentlichkeit 
plötzlich auf PM umzustellen, ausserdem dient ein Forum auch dem Zweck, 
dass Alle etwas davon haben und der nächste mit dem gleichen Problem 
eine fertige Lösung oder zumindest Anhaltspunkte finden kann, so er denn 
in der Lage ist, die Suchfunktion zu benutzen :)

Also, das Update ist - Du hast nur die 24VDC. Du brauchst Die Versorgung 
für OpAmps. Das ist jetzt immer noch sehr sehr wenig, wie viele Opamps 
sinds denn? Mein erster Synthesizer hat sehr sehr viele Opamps und kommt 
so mit 300mA rum auf den +-15V aus, wenn Du recht wenige hast und mit 
100mA auskommst, kann ich Dir nur so eine Fertiglösung ans Herz legen. 
Weil:

- Mein Netzteil funktioniert zwar, braucht aber +-24V. Genauer gesagt 
klappts nichtmal damit, es braucht 2 separate 24V-Teile, weil ich die 
-15V der Einfachheit halber auch als Positiv-Regler aufgebaut habe, und 
dessen + halt an meinen GND klemme, das würde gar nicht so toll 
funktionieren, wenn auf der Primärseite schon Potentiale verbunden 
wären. Ist für Deinen Zweck also ungeeignet.
- Der komplette Synthesizer mit seinen ca. 1300 Bauteilen mitsamt dem 
Netzteil sind quasi aus dem Kopf hingelötet, keine Schaltpläne, keine 
Layouts, nix. Ich habe erst knappe 2 Jahre später mal Schaltpläne 
gemalt, bevor ich den ganzen Kram vergesse. Allerdings nicht vom 
Netzteil, das ist sowas von simpel - an für sich einfach aufgebaut, wie 
die Applikationen im Datenblatt von dem LM2575.
- Wie viele Schaltregler hast Du in Deinem Leben schon gebaut? Sollte 
die Antwort kleiner 1 ausfallen, wirst Du nicht "einfach so" jetzt einen 
24VDC->+-15V bauen.

Schaltregler sind diese Schaltungen, vor denen ich auch immer noch 
ziemlich Respekt habe, weil ich selber erst 2 so 3-kanalige Dinger 
gebaut habe, vor dem ersten einige Brandlöcher in mein Billig-Breadboard 
gemacht hatte und doch eine nicht unerhebliche Menge MC34063 und 
Transistoren vernichtet habe während der Lernphase. Aktuell muss ich 
einen 20V->80V/0.6A bauen, das hat jetzt auch schon einige IRF740 
gekostet, weil der z.B. aufgrund seinen vergleichsweise hohen Rds(on) 
toll für hohe Spannungen im Primärkreis ist, jedoch schalte ich ja 20V 
mit ein paar Amperes, da merkst Du die Verluste schon recht deutlich.
Wenn Deine Drossel nicht sauber dimensioniert ist, bricht das Ding 
entweder bei Last gleich mal zusammen, oder es raucht halt auch der 
Transistor ab.

Was Du brauchst, ist im einfachsten Fall eine Kombination aus Step-Down 
für die +15V, der ist mit so einem SimpleSwitcher (LM2575 oder andere 
der Familie) noch einfach zu bauen, und einen weiteren, anders 
aufgebauten für die -15V. Eine passende Applikation gibts glaub auch im 
Datenblatt.

Lies Dir bitte mal aufmerksam die folgenden Datenblätter durch (findest 
Du alle via Google):
- MC34064
- AN920 (sind application notes zum MC34063)
- LM2575

Wenn Dich das noch nicht genug abschreckt, nimm ein schlechtes 
Breadboard, so eins von Pollin oder so, weil Dein Gutes willst Du nicht 
verheizen, und bau mal einen Step-Down auf. Miss da mit dem Oszilloskop 
dran rum, verstehe die Schaltung. Wenn Du dann ganz genau weisst, wie 
das Zusammenspiel zwischen Spule und Kondensator arbeitet, wie die 
Ladungen rumgeschaufelt werden - dann solltest Du keine Probleme mehr 
haben, den für Dich geeigneten Schaltregler zu entwickeln.

Alternativ gib mal bei Reichelt "SIM5-2415D" ein und schau Dir das Ding 
an.

Ich möchte Dir das Thema Schaltregler auf keinen Fall madig machen, und 
ich bin selber eigentlich auch einer derer, die gern mal viel Zeit und 
Geld in einen Eigenbau investieren, wo Kaufen deutlich effizienter 
gewesen wäre, aber überleg Dir das an dieser Stelle gut. Wenn Du Dich 
mit dem Thema intensiver auseinander setzen willst, empfehle ich einen 
Sperrwandler mit 2 Sekundärwicklungen, z.B. auf Basis des beliebten 
MC34063, das ist die Einfachste Topologie für Deinen Anwendungsfall. 
Aber um stundenlanges Trafowickeln kommst dann da vermutlich nicht 
drumrum :)

Solltest Du aber wirklich selber bauen wollen, versuche ich gerne, Dir 
weiter zu helfen, wenn Du irgendwo Schwierigkeiten hast. Eine komplette 
Step-by-Step-Anleitung kann ich Dir aber auch nicht geben, hab auch noch 
selber genug Projekte in Arbeit :)

...Michael

Autor: Gast (Gast)
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>möchte damit OPV betreiben können.

Dann scheint der Strombedarf gering (<50mA) zu sein. Elegant wäre ein 
Schaltregler von 24V->15V. Die negative Spannung kann man dann mit den 
zerhackten 24V durch eine Ladungspumpe und anschließendem Linearregler 
erzeugen.

Brauchst Du denn wirklich noch die heutzutage eher unüblichen +/-15V?

Thomas der Ungläubige

Autor: Michael K. (Gast)
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Wirklich unüblich sind +-15V nicht. Ich verwende sie ausschliesslich, es 
ist quasi der Standard bei Modularsynthesizern. Es gibt da noch +-12V, 
das ist eher so die europäische "Norm" für den gleichen Einsatzfall.

Aber die Frage ist durchaus berechtigt. Ungeregelte 24VDC (vielleicht 
sind sie ja sogar geregelt) lassen sich mit fast nix in schöne +-12V 
verwandeln, wenn man keine grossen Lasten hat. Spannungsteiler, Opamp 
als Unity-Gain-Amp und gut. Dann ist GND vom Netzteil halt -12V und 
nicht GND der Schaltung.

Ein Opamp kann ganz hervorragend auch mit nem single supply arbeiten - 
das Ding hat schliesslich keinen Masseanschluss und weiss ja nicht, dass 
die 24VDC da draussen gar nicht +-12V sind. Es ist ihm völlig egal. Für 
einfache Schaltungen wäre also eine virtuelle Masse oder einfach ne 
AC-Kopplung über Kondensatoren natürlich der einfachste Weg.

...Michael

Autor: Gast (Gast)
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>Ungeregelte 24VDC (vielleicht
>sind sie ja sogar geregelt) lassen sich mit fast nix in schöne +-12V
>verwandeln, wenn man keine grossen Lasten hat.

Bei Deinem langem Atem ist Dir die Doppeldeutigkeit Deiner Aussage wohl 
nicht aufgefallen ;-)

Autor: Michael K. (Gast)
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Shit happens :)

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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Hallo,
ich habe grade ein ähnliches Problem wie Andi.
Und zwar habe ich einen Audioverstärker gebaut. Den will ich mit +-24 V 
betreiben (hat am Ausgang eine Gegentakt-Stufe mit DC-Kopplung).
Da er im Auto betrieben werden soll, ist die Eingangsspannung 12V.
Lässt sich da was machen?

Autor: Michael K. (Gast)
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Hi Tobias.

Da brauchst Du ordentlich Leistung. Ich hab da aber neulich was beim 
Rumsuchen gefunden:
http://sound.westhost.com/project89.htm

Vielleicht hilfts.

Spare hier nicht an der Pufferung hinter dem Spannungswandler und bau 
ruhig noch ein wenig Entstördrosseln mit ein, Du brauchst eine 
Impulsbelastbare und möglichst Störfreie Versorgung für nen 
Audio-Verstärker, wenn Deine Lautsprecher ne Weile leben sollen.

Und da der Wandler selber natürlich auch deftig Pulst, sind gute Elkos 
davor auch nicht schlecht. Also nicht diese 
Pimp-my-Stromversorgungs-Schwachsinns-Teile mit blauen LED-Anzeigen 
drin, sondern einfach zivilisierte Elkos mit möglichst niedrigem ESR, um 
die Impulsspitzen des Schaltreglers abzufangen.

...Michael

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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Hallo Michael,
danke für den Link, sowas hab' ich gesucht.
Nur noch ne kleine Frage: Kennst du einen IC, mit dem ich den SG3525 
ersetzen könnte, der in dieser Anwendung eingesetzt wird? Das wär cool, 
vielleicht hab' ich ja sowas noch rumliegen.
Gruss

Autor: Michael K. (Gast)
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Hi,

also ich hab den 3525 ja auch nicht da, dachte zuerst an den 3524, der 
auch Gegentakt-tauglich ist, bin dann aber beim TL494 (nicht verwechseln 
mit TL497!) gelandet, von dem hab ich aus alten PC-Netzteilen einige da. 
Hab meinen Wandler noch nicht fertig entwickelt, aber ich denke, das 
wird funktionieren. Der kann halt nur 200mA treiben, was aber normal auf 
reichen muesste. Notfalls musst halt noch ne Treiberstufe dahinter 
klemmen mit anderen BJTs.
Denk dran, dass Du die Schaltung eventuell auch im Dickstromteil etwas 
umdimensionieren musst - natuerlich musst Du auch den Kram um den Regler 
selber neu machen, aber da helfen die Datenblaetter hoffentlich weiter.

Wenn mein Wandler mal fertig ist (Gegentakt-Halbbruecke, also 
Primaerseite ohne Mittelanzapfung), kann ich den Schaltplan mal posten.

Ansonsten - wenn alte PC-Netzteile rumliegen, schau da mal rein. Ob das 
Ding DBL494, TL494 oder wie auch immer heisst, koennte egal sein. Google 
kann helfen, um rauszufinden, ob es doch der gleiche ist oder vielleicht 
sogar ne verbesserte Version. Aber gerade alte PC-Netzteile arbeiten 
scheinbar gern mal mit Halbbruecken. Erkennen kannst Du das auf einen 
Blick daran, dass 2 Schalttransistoren drin sind statt einem.

...Michael

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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Hmm, das scheint mir keine allzu kritische Sache zu sein.
Evtl. bau ich den PWM-Regler auch diskret auf, jetzt, da ich das 
Datenblatt vom 3525 gefunden habe, schauts mir nicht danach aus, als ob 
der was wahnsinnig kompliziertes tut.
Nur eins ist mir nicht klar: wie wird hier die Ausgangsspannung 
geregelt? Ich seh' bei dem Netzteil keine Rückführung der 
Ausgangsspannung zum Regler.
Gleicht man den einfach mal mit nem Trimmer ab, und gut ist? Oder wie?

Autor: Michael K. (Gast)
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Hi,

bin grad am Sofaterminal, das hat arg wenig RAM, da gugg ich jetzt nicht 
in den Schaltplan :) Ich hatte aber gestern 2 so Dinger gefunden, einer 
hatte auf den +35V nen Feedback. Reicht auch, die -35V sind damit 
automatisch mitgeregelt, Windungszahlen machens aus.

Ansonsten steht vielleicht was im Text von wegen muss man nicht regeln, 
weil ne Audio-Endstufe in sich ja ne Art Spannungsregler ist, nur halt 
fuer schwankende Spannungen.

Die Regler arbeiten normalerweise mit Pulsweitenmodulation, haben aber 
heutzutage gar nicht wenig Intelligenz drin, was Ueberstrom-Abschaltung 
und sowas angeht, die Pulse0 koennten also bei Ueberstrom vorzeitig 
abgebrochen werden, und dann gibts noch haufenweise weitere Features.

Den diskreten Aufbau wuerde ich nur in Angriff nehmen, wenn Du wirklich 
Ahnung von Schaltreglern hast. Gerade bei derartigen Leistungen und 
einer auch recht schwankenden Last, die Du in einer Audio-Endstufe 
nunmal hast, koennen Fehler recht brachiale Auswirkungen haben. Mit 
+-24V kannst Du bei ner Gegentaktendstufe ueber 500W an 4 Ohm 
rauslassen, wenn Du ne Vollbruecke hast, bei ner Halbbruecke sinds immer 
noch 140W rum, also 280W, wenn Du das Ding in Stereo baust. Das sind 
dann auf Primaerseite schon mal ueber 20A im Schnitt bei Vollast, und da 
Du weniger als 50% Pulsweite hast, sind das mal locker an die 50A, die 
Du da an Peaks schaltest. Wenn ich mich jetzt nicht irgendwo beim groben 
Ueberschlagen verrechnet habe.

Mir ist einmal ne 2x100W-Endstufe um die Ohren geflogen, weil die 
Treiber vor den dicken Endtransistoren ne Macke hatten. Die Pins dieser 
dicken Transistorgehaeuse sind einfach mal schlagartig zu kleinen 
Kuegelchen verschmolzen.

Moechte sagen - ehrgeiziges Projekt. Erfordert die entsprechende 
Vorsicht im Design. Und wenn Du so nen Wandler diskret aufbauen willst, 
teste den Regler erstmal mit was Harmloseren. Und bau vor allem 
unbedingt ne Ueberstromabschaltung rein, indem Du z.B. den Spannungsfall 
an nem Widerstand (Miliohm-Bereich) misst und z.B. bei ueberschreiten 
von geeigneten 0,6-0,7V ueber nen Transistor sofort die Gates 
runterreisst. Schuetzt Dich nicht, wenn schon eon MOSFET abgeraucht ist, 
aber schuetzt Dich, wenn der Regler durchdreht.

Und gerade am Anfang immer schoen den Finger auf den FETs, um die 
Temparatur zu beobachten, und dabei beten, dass die Dinger nicht richtig 
explodieren, das kann dem Finger ziemlich weh tun :)

Solltest Du in dem Thema erfahren sein, darfst Du das alles ignorieren, 
aber es gilt auch entsprechend fuer alle, die spaeter mal die Posts 
lesen. Schaltregler werden so ab >50W echt unentspannt :)

...Michael

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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Ja danke für die Sicherheitshinweise :D
Sicher teste ich da vorher jede Komponente einzeln - den Regler und die 
Schaltstufe und den Trafo.
20A brauch ich nicht, die Hälfte reicht (auch wenn schon das nicht wenig 
ist, ich weiss).
Überstromabschaltung werde ich realisieren, indem ich mit nem Hallsensor 
(so nen LEM-Teil) den Strom messe, das gefällt mir besser als nen Shunt 
(Hab mir schon an paar Shunts die Finger verbrannt, einige [Shunts 
natürlich] sind schon abgeraucht ;-)).

Den Finger auf den FETs kann ich übrigens nicht empfehlen - mir ist da 
mal was recht hässliches passiert:
Bei nem Stepup-Regler (20 -> 80V, 40W, 20 kHz Frequenz) wollte ich eben 
so die FET-Temperatur kontrollieen. Also griff ich beherzt nach dem FET. 
Naja, ich habe nicht daran gedacht, dass bei TO-220 der Flansch ja mit 
Drain (oder war's Source?) verbunden ist.... auf jeden Fall hat mir das 
deftig einen geschmiert. So nen Schock wie da hatte ich selten :D
Der FET ist übrigens immer kalt geblieben. Einziges Teil, was warm 
wurde, war der 100Ohm-Lastwiderstand, über dem ich die 40W verheizt 
hatte... Naja, es lagen halt nur 4W-Zementwiderstände in meiner 
Schublade. Dementsprechend warm wurden die Dinger... funktioniert hats 
;) Das Gerät läuft heute noch.

Bei Intresse werde ich die Schaltpläne auch hier posten, wenn ich mal 
soweit bin.
schönen Gruss
 Tobias

Autor: Michael K. (Gast)
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Hi,

okay, Du hast also schon mindestens einen gebaut, dann hast Du 
ausreichend Erfahrung :) Das mit dem Drain am Blech ist natuerlich wahr, 
das kann bei den Induktionsspannungen in der Tat ziemlich beissen, ja. 
Erinnert mich an meine 400V Anodenspannung bei meinen 
Roehrenexperimenten, die hat auch zuenftig gebissen :)

Schaltplan waer definitiv interessant. Ich selber hab zwar vermutlich 
wenig Einsatzzweck fuer sowas, aber so ein paar Referenzdesigns fuer 
Schaltregler koennte man im Wiki durchaus mal aufnehmen.

Auto-Endstufen hab ich eh eine zuviel, son altes 400W-Ding. Kommt wegen 
Firmenwagen halt nimmer zum Einsatz...

Ich denke, meine 80V/0.6A, die ich gerade baue, wird wohl einer der 
groessten in meinem Leben - aber man weiss ja nie.

...Michael

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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Ja eigentlich hab ich ja auch wenig Einsatzzwecke für so ein 
Schaltnetzteil. Ausser halt so nen Audioverstärker ;-)
Joa, wie du sagst könnte man das dann ins Wiki stellen... Mal schauen, 
obs nicht schon sowas gibt.
Nützlich könnte es auf alle Fälle sein.

Autor: Michael K. (Gast)
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Moin,

ich hab grad nochmal kurz in den Schaltplan geschaut wegen 
Feedback/Regelung. Schau mal unten rechts. Da gehen die 35V ans Poti. 
Ist halt nicht die Linie von oben runter gezeichnet, der 
Übersichtlichkeit halber. Aber da ist der Feedback für die Regelung.

...Michael

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