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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Labornetzgerät - Fragen zum Schaltplan


Autor: Michael H. (overthere)
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Servus miteinander,

ich habe einen Schaltplan für ein Labornetzteil auf FET-Basis gefunden, 
das ich gerne verstehen würde.

1. Wozu sind C4 und C8 gut?
2. Welchen Sinn machen die Eingangswiderstände am OPV von 10k? R3, R4, 
R6, R20? Das erhöht doch nur den Offset und der Eingangsstrom am OPV 
kann man ja doch vernachlässigen...
3. Wozu verwendet der den Widerstand R15?
4. Vielleicht kann mir jemand noch den Funktionsblock um IC1c erklären, 
die C und Widerstandsserienschaltungen sind mir hier nicht ganz klar.

Vielen Dank für eure Hilfe...

Michael

P.S. Mir ist klar, dass die CC und CV anzeige Murks ist...

Autor: MaWin (Gast)
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Tonne auf, Schaltung rein, Tonne zu.

C4 und C5 sollen die (Stromregelung-/Spannungsregelungs-)Schleife 
kompensieren damit sie nicht scheingt, sind aber hingelogen statt 
reichtig dimenioniert.

Ein OpAmp sollte auf beiden Eingängen denselben Eingangswiderstand 
sehen, damit Eingangsfehlströme auf beide Seiten gleich wirken und keine 
Abweichung produzieren. Hier ist das aber eher sinnfrei.

Für nichts. Vermutlich Relikt aus Stromregelungszeit do unten.

IC1c soll über den MOSFET an R16 dieselbe Spannung regeln wie an seinem 
Eingang. Da der MOSFET eine zusätzliche Verstärkung bringt, muss der 
OpAmp zusätzliche kompensiert werden.
Da wusste der Herr wohl nicht was er tun sollte, und hat C4 und C5 
spendiert (viel bringt viel, uns wenn manncht weiss, wo man's 
anschliessne sol, schliesst man beide Punkte an) und weil er nicht 
wisste, ob dann was kaputt geht hat er 'zur Sicherheit' noch Widerstände 
spendiert.

R14 und C6 dämpfen das gemessene Asugangssignal, damit wird die regelung 
noch träger und man muss noch mhr kompensieren. Sie ist dann schon so 
träge, dass er satte 10uF an den Ausgang hängt, um die langsamer 
Regelung halbwegs zu kaschieren.

Tonne auf, Schaltung rein, Tonne zu.

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

> Eingang. Da der MOSFET eine zusätzliche Verstärkung bringt,

Ist N-Kanal Spannungsfolger ohne Spannungsverstärkung (allerdings etwas 
leistungsarm angesteuert), was die massiv über die ganze Schaltung 
geschütteten Bremskondensatoren noch weniger verständlich macht.

> Tonne auf, Schaltung rein, Tonne zu.

Yep.

Autor: A. K. (prx)
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Michael H. schrieb:

> P.S. Mir ist klar, dass die CC und CV anzeige Murks ist...

Vielleicht stehe ich grad auf der Leitung, aber mir scheint das der 
einzige Teil zu sein, der abgesehen von R3/R4 kein Murx ist.

Autor: Michael H. (overthere)
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Okay der Schaltplan ist schon in der Tonne.

Gibt es irgendwo ein Tutorial wo man lernt, wie man solche 
Rückkopplungen etc. richtig dimensioniert? Ich simulier' das immer 
vorher in LT Spice. Eventuell ein Application Note?

Was heißt scheingt?

Ich würde gerne ein PMOS verwenden. Mein Prädestinierter OPV TLC272B 
oder TL3472 kommt da nicht ganz ran... Gibts da einen Trick?

Autor: A. K. (prx)
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Michael H. schrieb:

> Was heißt scheingt?

Das heisst, dass er die richtige Taste nicht ganz getroffen hat.

Autor: Ronny (Gast)
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eine Seite mit guter Erklärung wäre z.B.: 
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaere...

Autor: A. K. (prx)
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Irgend jemand vom Forum hatte mal eine steinalte Funkschau-Schaltung 
eines recht hübschen Labornetzteils ausgegraben. Mit MOSFET ist es anno 
1973 natürlich nicht, aber dafür hübsch erklärt.

Beitrag "Funkschau Labornetzgeraet Nachbau aus Funkschauheft 12, 1973"

Autor: Michael H. (overthere)
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Achso schwingt, nun hab ichs kapiert. Ich dachte an mir wäre ein 
modernes Wort vorbei gegangen...

Ich komm mit den Artikeln von Schaerers nicht so ganz klar. Eventuell 
gibts ja so ein paar Praxistipps wie man so schwingen reduzieren kann, 
bzw. da einen guten Artikel. Am besten wie man die R/C Kompinationen 
ungefähr berechnet, bzw. die Rückkopplung richtig dimensioniert.

Hat da jemand was hilfreiches für mich?

Autor: A. K. (prx)
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Michael H. schrieb:

> Ich würde gerne ein PMOS verwenden.

Mit PMOS, also Sourceschaltung, ist härterer Tobak. Die meisten 
Labornetzteilschaltungen bevorzugen die Drain/Kollektorschaltung, schon 
um die schwingverdächtige Spannungsverstärkung der Leistungsstufe zu 
vermeiden.

Notfalls indem man mit einer Hilfsspannung obenrum etwas zulegt, um den 
Mindestspannungsabfall der Leistungsstufe zu reduzieren.

Autor: A. K. (prx)
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Michael H. schrieb:

> Hat da jemand was hilfreiches für mich?

Da wird's leider ein bischen Hardcore:
http://focus.ti.com/lit/an/slod006b/slod006b.pdf (ch5)

Und weil das "for Everyone" des TI Textes nicht ganz so wörtlich zu 
nehmen ist, findet man viele Schaltungen im Netz, denen man dabei einen 
"trial and error" Ansatz ansieht. Eine davon hast du hier gesehen, aber 
bei ELV findet sich wohl auch so eine.

Autor: MaWin (Gast)
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> > Was heißt scheingt?

schwingt

> Das heisst, dass er die richtige Taste nicht ganz getroffen hat.

Ja, is mir ja auch peinlich... kommt aber immer wieder vor.

> Gibt es irgendwo ein Tutorial wo man lernt, wie man solche
> Rückkopplungen etc. richtig dimensioniert? Ich simulier' das immer
> vorher in LT Spice

Da man maximale Reaktionsgeschwindigkeit ohne Überschwinger haben will, 
hängt das etwas vom Aufbau und den Bauteilnebenwerten ab, also probiert 
man das mit Testimpulsen aus.
Bei Schaltreglern wie LT1073 etc. steht auch nur "ausprobieren" dabei.

> steinalte Funkschau-Schaltung

Niemals ein Netzteil mit 470uF am Ausgang (das heisst nur, dass es 
langsam regelt),
niemals eines welches die Ausgangsspannung mit einem Schalter 
umschaltet, so dass im Moment des Umschaltens kein Kontakt und damit 
kein Feedback herrscht und die Spannung auf Vollgas geht,
also der Hit ist das nicht.

Autor: ... (Gast)
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MaWin schrieb:
> niemals eines welches die Ausgangsspannung mit einem Schalter
> umschaltet,

wo siehst du da einen Umschalter für die Ausgangsspannung?

Der Schalter dient nur zur Umschaltung der Spannungs- und Stromanzeigen.

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

> Niemals ein Netzteil mit 470uF am Ausgang (das heisst nur, dass es
> langsam regelt),

Weiter unten im Thead findet sich der Originalartikel. Dort sind es 
100µF. Was ich nicht für extrem halte. Nur ist ein 2N3055 bekanntlich 
kein Rennpferd.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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@A.K.

>Dort sind es 100µF. Was ich nicht für extrem halte und wahrscheinlich
>auch keine Stabilitätsbedingung ist.

Das kommt immer darauf an, was man überhaupt machen will. Ist eine 
niederohmige Quellimpedanz auch im Bereich höherer Frequenzen erwünscht, 
schaltet man mehr als nötig an den Ausgang. Will man dagegen im Netzteil 
auch den Strom begrenzen, macht es ja wenig Sinn, wenn dann ein fetter 
Elko am Ausgang sitzt, der sich wunderbar kurzschließen läßt...

Kai Klaas

Autor: Eddy Current (chrisi)
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A. K. schrieb:
> Nur ist ein 2N3055 bekanntlich kein Rennpferd.

Selbst bei sehr geringer Lastimpedanz von - sagen wir mal 0.1 Ohm - 
würde sich mit 100uF eine Eckfrequenz von 16kHz ergeben. Ich vermute 
(ohne in ein Datenblatt zu sehen), dass die Transitfrequenz des 2N3055 
außerhalb des menschlichen Hörbereichs liegt. Vor allem dann, wenn er 
als Emitterfolger zum Einsatz kommt. Insofern hat ein 
Ausgangskondensator von 100uF einen anderen Zweck:

Entweder Stromspitzen zu liefern, die weit oberhalb des spezifizierten 
Ausgangsstroms des Netztteils liegt (so ein dicker Kondensator sollte 
dann aber Teil der angehängten Last sein)

Oder zur Kaschierung von Designschwächen.

Autor: A. K. (prx)
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Kai Klaas schrieb:

> schaltet man mehr als nötig an den Ausgang. Will man dagegen im Netzteil
> auch den Strom begrenzen, macht es ja wenig Sinn, wenn dann ein fetter
> Elko am Ausgang sitzt, der sich wunderbar kurzschließen läßt...

Im Originalartikel steht was dazu drin. Scheint doch was mit der 
Stabilität zu tun zu haben. Wenn man den aus den erwähnten Gründen 
reduzieren will, dann soll man einen Kondensator über C-B des 
Leistungsteils schalten.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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@Eddy

>Oder zur Kaschierung von Designschwächen.

Ein wirklich gutes Netzteil kommt ganz ohne Elko aus...

Kai Klaas

Autor: A. K. (prx)
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Was dann aber wohl sämtliche Varianten mit Source/Emitterschaltung im 
Leistungsteil ausschliesst. Solche wie man sie in LDO-Reglern findet. 
Denn soweit mir bekannt haben solche Regler stabilitätsbedingt immer 
einen Elko am Ausgang. Wobei man solche Reglertypen, wie oben schon 
erwähnt, in Labornetzteilen allerdings nicht so oft sieht.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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@A.K.

>Wenn man den aus den erwähnten Gründen reduzieren will, dann soll man
>einen Kondensator über C-B des Leistungsteils schalten.

Ja, die üblichen 10...100nF. In dem Artikel sind es 4,7nF.

>Was dann aber wohl sämtliche Typen mit Source/Emitterschaltung im
>Leistungsteil ausschliesst, wie man sie in LDOs findet, denn soweit mir
>bekannt haben solche Regler stabilitätsbedingt immer einen Elko am
>Ausgang.

Ja, die üblichen LDOs spielen in einer anderen Liga. Die benötigen den 
Ausgangsskondensator in der Tat zur Stabilität, weil sie intrinsisch 
instabil sind. Da spielt sogar das genaue ESR dieses Kondensators eine 
erhebliche Rolle. So ein kritisches Design wird man eher nicht in einem 
Labornetzteil wiederfinden...

Kai Klaas

Autor: MaWin (Gast)
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> Der Schalter dient nur zur Umschaltung der Spannungs- und Stromanzeigen.

Oh, ok. Trotzdem eine miese Schaltung.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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A. K. schrieb:
> Irgend jemand vom Forum hatte mal eine steinalte Funkschau-Schaltung
> eines recht hübschen Labornetzteils ausgegraben. Mit MOSFET ist es anno
> 1973 natürlich nicht, aber dafür hübsch erklärt.
>
> Beitrag "Funkschau Labornetzgeraet Nachbau aus Funkschauheft 12, 1973"

Kann man aber wenn man unbedingt will problemlos auf Leistungs-FET 
Endstufe "aufbohren/pimpen"  ;-))

Und bei der Gelegenheit die OPV auf einen etwas moderneren Typ.


Ist aber auch schon in der Originalform noch immer eine der problemlosen 
und zuverlässigen Netzgeräteschaltungen für den Nachbau.

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