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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Einfach nur eine Erklärung gesucht.


Autor: Dennis (Gast)
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Hallo zusammen,

im Anhang ist ein Schaltplan des Netzteils, das ich mir gebaut habe.
Das Ding läuft auch einwandfrei. Ich kann mir nur eine Sache nicht 
erklären und hoffe, dass Ihr mir da Auskuft geben könnt:

Warum misst man an der Basis des Transistors V2 ein Sägezahnsignal?

Im nächsten Beitrag poste ich das Bild der Messung.

Grüße und Danke für jeden Tipp! ;)

Dennis

Autor: Dennis (Gast)
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Hier die Messung!
Es geht sich (wer hätte das gedacht) um Kanal 2!

Autor: holger (Gast)
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>Warum misst man an der Basis des Transistors V2 ein Sägezahnsignal?

Weil V6 kaputt ist ;)

Autor: Dennis (Gast)
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Hä?! Der Gleichrichter hat damit nichts zu tun...Wäre dem so, müsste das 
Eingangssignal am nichtinvertierenden Eingang vom OP auch Mist sein und 
die ganze Regelung nicht funktionieren. Und nebenei auch der Atmega32, 
der an disesem Kreis dran hängt.
Das alles funktioniert aber. Da ist nichts kaputt.

Autor: holger (Gast)
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>Das alles funktioniert aber. Da ist nichts kaputt.

Dann hast du den Gleichrichter falsch eingezeichnet,
aber richtig eingebaut.

Autor: A. K. (prx)
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Wenn ich das Oszibild richtig lese, dann hast du an der Basis einen 
Sägezahn mit 15V Amplitude bei 2,5KHz. Und trotzdem hast du am Ausgang 
glatte 15V? Das erscheint wirklich etwas eigenartig.

Was ist eigentlich V5?

Autor: holger (Gast)
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>Was ist eigentlich V5?

Neumodischer Kram für einen OP?

Autor: Dennis (Gast)
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>> Dann hast du den Gleichrichter falsch eingezeichnet,
>> aber richtig eingebaut.

Ja ;) Ist mir noch gar nicht aufgefallen!

>> Wenn ich das Oszibild richtig lese, dann hast du an der Basis einen
>> Sägezahn mit 15V Amplitude bei 2,5KHz. Und trotzdem hast du am Ausgang
>> glatte 15V? Das erscheint wirklich etwas eigenartig.

Es sind 7,5V. Und das Ausgangssignal ist auch unter Last absolut sauber! 
Ich kann das auch gerne posten.

>> Was ist eigentlich V5?
Der Operationsverstärker, der die Ausgangsspannung regelt. Der ist an 
der Stelle, wo normalerweise eine Z-Diode eingebaut ist.

Autor: Dennis (Gast)
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>> Wenn ich das Oszibild richtig lese, dann hast du an der Basis einen
>> Sägezahn mit 15V Amplitude bei 2,5KHz. Und trotzdem hast du am Ausgang
>> glatte 15V? Das erscheint wirklich etwas eigenartig.

Sorry! Klar sind das 15V..!

Autor: holger (Gast)
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>Es sind 7,5V. Und das Ausgangssignal ist auch unter Last absolut sauber!

Wie sieht es denn an der Basis von V3 aus? Ähnlich?
Ich vermute einfach mal: Falsch gemessen.

Autor: A. K. (prx)
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Apropos kleine Fehler: Wenn es einen 1N3442 gibt, dann ist das ganz 
bestimmt kein Transistor.

Was hängt dahinter als Last dran? Wenn nix oder nur Kondensator: häng 
was dran, 20mA LED oder sowas. Könnte die Ursache sein.

Darlingtons funktionieren mit BE-Widerstand besser.

Autor: Dennis (Gast)
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>Es sind 7,5V. Und das Ausgangssignal ist auch unter Last absolut sauber!

>>Wie sieht es denn an der Basis von V3 aus? Ähnlich?
>>Ich vermute einfach mal: Falsch gemessen.

Siehe Bild! Aber hat sich erledigt. Siehe unten.

>Apropos kleine Fehler: Wenn es einen 1N3442 gibt, dann ist das ganz
>bestimmt kein Transistor.

Ja, auch ein kleiner Fehler. 2N3442 ...!

>Was hängt dahinter als Last dran? Wenn nix: häng was dran, 20mA LED oder
>sowas. Könnte die Ursache sein.

Jep! :D Unter Last ist das glatt. Und dann ist mir auch klar, warum da 
dann ein Sägezahn ist.

Autor: Dennis (Gast)
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ääh .. nee doch nicht. Denn: Woher diese hohe Frequenz?

Autor: A. K. (prx)
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Und verpass dem V2 einen BE-Widerstand.

Autor: holger (Gast)
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>ääh .. nee doch nicht. Denn: Woher diese hohe Frequenz?

Von deiner PWM?

Autor: Dennis (Gast)
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>Und verpass dem V2 einen BE-Widerstand.

Mit welchem Widerstandswert?
Und wozu genau wird der da eingebaut?

Kannst du mir auch noch erklären, wie diese Frequenz zustande kommt?

Autor: Dennis (Gast)
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>Von deiner PWM?

Ist kein Schaltnetzteil. Da ist keine PWM.

Autor: holger (Gast)
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>Ist kein Schaltnetzteil. Da ist keine PWM.

Und wo geht Opout hin? Oder regelst du mit den Potis?

Autor: Dennis (Gast)
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>Ist kein Schaltnetzteil. Da ist keine PWM.

>>Und wo geht Opout hin? Oder regelst du mit den Potis?

Mit den Potis stelle ich die Ausgangsspannung ein.
Über den Wechsler kann ich auf eine weitere Schaltung umschalten (da 
geht opout hin), mit der ich ein Sprungsignal mit einstellbarem Offset 
auf die eingestelle Ausgangsspannung geben kann.

Autor: A. K. (prx)
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Dennis schrieb:

>>Und verpass dem V2 einen BE-Widerstand.
> Mit welchem Widerstandswert?
> Und wozu genau wird der da eingebaut?

So dimensioniert, dass V2 erst laufen lernt, wenn der Strom einige mA 
beträgt, also beispielsweise 100 Ohm.

> Kannst du mir auch noch erklären, wie diese Frequenz zustande kommt?

Möglicherweise eine Folge des Abschaltverhaltens von V2. Kann sein, dass 
der ohne Ableitwiderstand eine ganze Weile braucht, bis der Reststrom 
hinreichend weit abgesunken ist. Das müsste sich verifizieren lassen, 
indem du V2 in der ursprünglichen lastfreien Variante mal etwas einheizt 
oder abkühlst, und sich dann was ändert.

Autor: Dennis (Gast)
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>So dimensioniert, dass V2 erst laufen lernt, wenn der Strom einige mA
>beträgt, also beispielsweise 100 Ohm.

Also dient der Widerstand nur dazu, den Transistor später aufzusteuern?

> Kannst du mir auch noch erklären, wie diese Frequenz zustande kommt?

>>Möglicherweise eine Folge des Abschaltverhaltens von V2. Kann sein, dass
>>der ohne Ableitwiderstand eine ganze Weile braucht, bis der Reststrom
>>hinreichend weit abgesunken ist. Das müsste sich verifizieren lassen,
>>indem du V2 in der ursprünglichen lastfreien Variante mal etwas einheizt
>>oder deutlich abkühlst, und sich dann damit Frequenz ändert.

Ich hab den erwärmt. Auch so, dass ich den nicht mehr anpacken konnte. 
Die Frequenz ändert sich nicht.

Autor: A. K. (prx)
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Dennis schrieb:

> Also dient der Widerstand nur dazu, den Transistor später aufzusteuern?

Auch. Aber vor allem auch um ihn sauber und reststromarm abzudrehen.

Generell ist ein 160V/10A Klotz nix für kleine Mikroamperes. Denn dessen 
einzige Last ist ja der Spannungsteiler R3+R4+R5.

Autor: holger (Gast)
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Vieleicht kommt der Schrott ja aus deinem DC/DC Wandler.
Hast du am Ausgang vom OP schon mal gemessen?

Autor: Dennis (Gast)
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Ich hab nen 100-Ohm-Widerstand von B nach E angeschlossen. Wird deutlich 
besser.

Danke für die Tipps!!

Autor: Dennis (Gast)
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>Vieleicht kommt der Schrott ja aus deinem DC/DC Wandler.
>Hast du am Ausgang vom OP schon mal gemessen?

Ich messe dieses Signal nur an der Basis des Transistors. Wäre das auch 
am Ausgang des OP zu messen, könnte die Ausgangsspannung nicht so glatt 
sein, bzw. ich würde zumindest die Sägezahncharakteristik an der 
Ausgangsspannung erkennen können. Das ist nicht der Fall.

Autor: A. K. (prx)
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Nebenbei: Hast du mal ausgerechnet, was V3 leisten muss, wenn 
Ausgangsstrom maximal und Ausgangsspannung minimal? Dass du dem V2 in 
der Grössenordnung von 50W einheizt wird dir wohl klar sein. Aber 
vielleicht nicht, dass V3 auch einiges abkriegt. Bei hFE(V2) von im 
Extremfall nur 20 könnte V3 deutlich wärmer werden als ihm gut tut.

Autor: Dennis (Gast)
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>Nebenbei: Hast du mal ausgerechnet, was V3 leisten muss, wenn
>Ausgangsstrom maximal und Ausgangsspannung minimal? Dass du dem V2 in
>derGrössenordnung von 50W einheizt wird dir wohl klar sein. Aber
>vielleicht nicht, dass V3 auch einiges abkriegt. Bei hFE(V2) von im
>Extremfall nur 20 könnte V3 deutlich wärmer werden als ihm gut tut.

Es sind 45 Watt. Und V3 ist genau wie V2 auf Kühlkörper geschraubt. Und 
der bleibt auch immer schön handwarm ;) Alles im Griff ;)

Autor: holger (Gast)
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>Wäre das auch
>am Ausgang des OP zu messen, könnte die Ausgangsspannung nicht so glatt
>sein, bzw. ich würde zumindest die Sägezahncharakteristik an der
>Ausgangsspannung erkennen können.

Hä? Der Op steuert doch V2 über V3. Und an der
Basis von V3 misst du auch die Störung ;)

Autor: A. K. (prx)
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Dennis schrieb:

> Es sind 45 Watt. Und V3 ist genau wie V2 auf Kühlkörper geschraubt. Und
> der bleibt auch immer schön handwarm ;) Alles im Griff ;)

Ich weiss nicht, was als Mindestspannung vorgesehen ist. Also kann ich 
nur beispielhaft rechnen: 18V rein, 1V raus, mal 3A/20 sind 2,5W. Für 
nen BC140 wäre das heftig. Also wird es sich wohl, der bisherigen 
Erfahrung mit deinem Sinn für Prazision folgend, wohl um einen anderen 
Typ handeln - ausserdem schrubt sich der BC140 ungern auf einen KK fest.

Autor: Dennis (Gast)
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Die Ausgangsspannung des OP ist ohne diese Störung. Muss ja auch, da der 
Basis-Spannungsteiler von V4 an der geglätteten Ausgangsspannung hängt 
und mit der Ausgangsspannung des OP eine Masche bildet.

Schau auf das Bild im Anhang ;) Kanal 1 ist die Ausgangsspannung mit 
kleiner Last. Kanal 2 die Ausgangsspannung am OP.

Autor: Dennis (Gast)
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hier das Bild ;)

Autor: A. K. (prx)
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Dennis schrieb:

> Die Ausgangsspannung des OP ist ohne diese Störung.

Bezogen auf Variationen der OP-Spannung arbeitet V4 in Basisschaltung, 
d.h. schon eine um hFE(V4) verringerte Welligkeit des OPV würde reichen. 
Die man auf dem Oszibild bei 5V/div nicht erkennen könnte. Geh auf AC 
und schraub den Oszi solange hoch bis man was erkennt.

Autor: Dennis (Gast)
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>>Ich weiss nicht, was als Mindestspannung vorgesehen ist. Also kann ich
>>nur beispielhaft rechnen: 18V rein, 1V raus, mal 3A/20 sind 2,5W. Für
>>nen BC140 wäre das heftig. Also wird es sich wohl, der bisherigen
>>Erfahrung mit deinem Sinn für Prazision folgend, wohl um einen anderen
>>Typ handeln - ausserdem schrubt sich der BC140 ungern auf einen KK fest.

Es ist defintiv ein BC-140. Und da habe ich mich nicht präzise 
ausgedrückt: er sitzt auf einem Kühlkörper, sondern der Kühlkörper um 
das Gehäuse / auf dem Gehäuse. Und schön weit weg von anderen Bauteilen.

Der wird nicht heiss. Weder bei den 5V Mindestspannung noch bei 15.

Autor: holger (Gast)
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>Schau auf das Bild im Anhang ;) Kanal 1 ist die Ausgangsspannung mit
>kleiner Last. Kanal 2 die Ausgangsspannung am OP.

Also ich sehe da eine Welligkeit, wenn auch sehr klein.

Autor: Dennis (Gast)
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mmh ... okay. Aber ohne diese Sägezahncharakteristik. Das entspricht 
doch dann mehr der normalen Welligkeit eines Gleichrichters oder nicht?

Autor: holger (Gast)
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>Das entspricht
>doch dann mehr der normalen Welligkeit eines Gleichrichters oder nicht?

Aber nicht mit 2,5kHz. Papp mal nen 10uF an den Schleifer vom Poti
gegen Masse. Und miss mal auf deinen 12V. Da dürftest du den
Störer auch finden.

Autor: Dennis (Gast)
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Hier. Die 12V sind sauber!

Autor: holger (Gast)
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>Hier. Die 12V sind sauber!

Hmm, was macht der DC/DC? Negative Spannung für den OP?
Dann kommt der Müll aus den -12V.

Autor: Dennis (Gast)
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Respekt! Es ist echt der DC-DC-Wandler. Hier sind beide 
Ausgangsspannungen dargestellt. Ich hatte eben die 12V gemessen, die die 
Eingangsspannung für das Poti und den DC-DC-Wandler sind.

Und nun?!

Autor: Dennis (Gast)
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Ah so, noch zu Deiner Frage:

Der DC-DC-Wandler macht beide Spannungen für den OP!

Autor: Dennis (Gast)
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Aber sollten sich die Schwingungen nicht gegenseitig aufheben?! Die sind 
doch 180° phasenverschoben...

Autor: holger (Gast)
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>Der DC-DC-Wandler macht beide Spannungen für den OP!

Und wo ist bei dem DC/DC der Masseanschluss?

Autor: Dennis (Gast)
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Die Masse der Eingangsspannung ist auch die Masse der Ausgangsspannung. 
Und der Anschluss ist zwischen den beiden Ausgangsspannungen.

Das Datenblatt habe ich angehängt!

Autor: holger (Gast)
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>Die Masse der Eingangsspannung ist auch die Masse der Ausgangsspannung.
>Und der Anschluss ist zwischen den beiden Ausgangsspannungen.

Kann man in deinem Schaltplan leider nicht sehen.

>Das Datenblatt habe ich angehängt!

Pin 7 und 8 gibt es da nicht.

Was mich auch stört ist das du nur 15mVs Störung auf +12V und -12V hast.
Am Ausgang vom OP sind es ca. 150mVs. Wie kommt das?

Autor: Dennis (Gast)
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Ja, an dem Schaltplan muss ich noch was machen :) 7 und 8 sind Klemmen.

>Was mich auch stört ist das du nur 15mVs Störung auf +12V und -12V hast.
>Am Ausgang vom OP sind es ca. 150mVs. Wie kommt das?

Das weiss ich leider auch nicht.

Autor: holger (Gast)
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>>Was mich auch stört ist das du nur 15mVs Störung auf +12V und -12V hast.
>>Am Ausgang vom OP sind es ca. 150mVs. Wie kommt das?

>Das weiss ich leider auch nicht.

Läuft die Masseleitung erst zum OP und dann zum DC/DC?
Das könnte es sein.

Autor: holger (Gast)
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>Läuft die Masseleitung erst zum OP und dann zum DC/DC?

Ach Quatsch zum OP! Der hat ja keinen Masseanschluss.
Ungünstige Masseführung allgemein könnte es sein.

Autor: MaWin (Gast)
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Is das Problem jetzt gelöst oder nicht?

Ich sag mal: Du würdest das Signal auch am OpAmp und am Ausgang messen, 
wenn du richtig messen würdest, denn es ist dort auch, nur viel kleiner.

Was du dort mit 2.5kHz siehst, ist direkt die Geschwindigkeit der 
Regelschaltung, die übrigens schneller in die eine Richtung regelt als 
in die andere, daher Sägezahn.

Es schwingt, weil du einen OpAmp noch nachträglich mit 3 Transistoren 
verstärkst, und der OpAmp in dieser Schleife nicht stabil kompensiert 
ist.

Denn der Schaltung fehlt ein kleiner aber wichtiger Kondensator

Schau einfach mal in andere Netzteilschaltungen (die funktionieren).
Überall findest du einen kleinen C am OpAmp mit 100pF bis 1nF.
Den brauchst du auch. An der richtigen Stelle und ausgemessen auf deine 
Schaltung.

Autor: A. K. (prx)
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MaWin schrieb:

> Es schwingt, weil du einen OpAmp noch nachträglich mit 3 Transistoren
> verstärkst, und der OpAmp in dieser Schleife nicht stabil kompensiert
> ist.

Dem wäre so, wenn der OPA in der Schleife drin wäre. Was er nicht ist, 
der liefert nur die Referenzspannung.

Die Regelschleife besteht aus V4,V3,V2 und das ist einer der Klassiker 
unter den einfachen diskreten Regelschaltungen, wenn man sich an Stelle 
von V5 eine Z-Diode denkt. Diese Schaltung kommt auch ohne Kompensation 
aus, zumal in ihr nur V4 verstärkt, V3+V2 sind Spannungsfolger.

Warum die Referenz also die Schwankungen in ihrer Versorgungsspannung 
nicht unterdrückt sondern verstärkt ist noch unbekannt. Liegt vielleicht 
am Aufbau (z.B. DC/DC hat Spule drin und die induziert). Oder am anderen 
Eingang, was immer dieses Rfg ist.

Autor: holger (Gast)
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>Eins kapiere ich an dem DC/DC aber nicht: Wozu braucht man einen 12V zu
>+/-12V Wandler wenn man die Massen davor und dahinter koppelt?

Der lag vermutlich halt grad rum ;)
Allerdings ist das ein 3W Teil. Der könnte schon
ordentlich Spannungen auf irgendwelchen Leitungen einstreuen.

Unter schwingen stelle ich mir auch was ganz anderes vor
als das was MaWin beschreibt.

Autor: etabetapi (Gast)
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@A. K.
Liegt der OPA nicht doch in der Regelschleife, da R7 auf Rfg gelegt ist? 
Und Rfg ist doch die Aussgangsspannung.

Sinkt Rfg, steigt die Ausgangsspannung von V5 und das Potential des 
Emitters von V4 wird angehoben. Damit muesste dann doch V3 weiter 
aufgesteuert werden (also weiter als es ohnehin durch die Absenkung der 
Basisspannung geschehen wuerde), oder?

Autor: A. K. (prx)
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etabetapi schrieb:

> Liegt der OPA nicht doch in der Regelschleife, da R7 auf Rfg gelegt ist?
> Und Rfg ist doch die Aussgangsspannung.

Recht hast du. Dass Rfg vom Ausgang kommt hatte ich übersehen. Wohl auch 
weil's dermassen wenig Sinn ergibt. Wer baut schon einen Regler mit 
gleich 2 Regelschleifen für den gleichen Parameter? Und macht dann mit 
R5 und R12+R13 gleich drei 3 Potis für die Spannungseinstellung rein?

Nope, eine Schleife muss reichen. Entweder die Basis von V4 auf festes 
Potential legen um V5 regeln zu lassen (mit besagtem Oszillationsrisiko) 
oder V5 aus der Schleife rausnehmen und V4 regeln lassen.

Allerdings erscheint mir 2,5KHz für eine dadurch hervorgerufene 
Regelschwingung als eher wenig.

Autor: A. K. (prx)
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Sorry, war noch zu früh, vergesst den Mist den ich grad verzapft habe.

Autor: Dennis (Gast)
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>Schau einfach mal in andere Netzteilschaltungen (die funktionieren).
>Überall findest du einen kleinen C am OpAmp mit 100pF bis 1nF.
>Den brauchst du auch. An der richtigen Stelle und ausgemessen auf deine
>Schaltung.

"Am OpAmp" ist leider etwas unpräzise. Muss der an die Eingänge oder an 
den Ausgang?

>>Eins kapiere ich an dem DC/DC aber nicht: Wozu braucht man einen 12V zu
>>+/-12V Wandler wenn man die Massen davor und dahinter koppelt?

>Der lag vermutlich halt grad rum ;)

Der lag nicht rum.

Bezüglich derselben Masse: Das Ausgangssignal des OP muss doch auf Masse 
bezogen sein. Ich kann doch nicht mit zwei unterschiedlichen 
Bezugspotentialen arbeiten?! Oder doch? Bitte erklären! :)

Zurück zum Problem":
Die Schwingung wird nicht von den beiden Regelkreisen hervorgerufen. 
Wenn ich die anderen OPs (nicht auf dem hier geposteten Schaltplan 
drauf) von der Versorgung abtrenne und wirklich nur das Netzteil an sich 
betreibe, dann ist alles okay. Entweder wird der Wandler überlastet (was 
ich nicht glaube, denn die 4 Ops erzeugen nicht 3W Verlustleistung) oder 
das Signal wird über den Leitungsweg zur anderen Platine eingefangen. 
Oder oder oder ... auf jeden Fall ist es nicht das Netzteil an sich, das 
diese Schwingung erzeugt.

Danke auf jeden Fall für Eure Hinweise und Tipps. Man fängt ja klein an 
;) Kann nicht alles perfekt sein beim ersten Versuch.

Schönes Wochenende Euch allen!

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