mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Projekt Doppelnetzteil


Autor: Kent (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo zusammen,

ich habe gerade das abgebildete Doppelnetzteil auf dem Steckbrett gebaut 
(2x12V, 3A).

Der grüne Teil zeigt die Gleichrichterschaltung; verwendet wird ein 
100VA Ringkern-Trafo mit 2x12V wobei die Sekundärwicklungen in der Mitte 
zusammengelegt sind.

Der gelbe Teil basiert von der Idee her auf dem Netzteil mit 
Komplementärdarlingtonstufe von Hr. Schaerer:

http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaere...

Viel geändert wurde nicht, allerdings ein anderer Op-AMP (TL081CP) 
verwendet und die Regelgung für den negativen Zweig hab ich mir selbst 
ausgedacht.

In der Simulation (LTSpice) sah alles prima aus...

Nach dem Aufbau habe ich nun einmal mit einem 33R-Widerstand bei 
verschiedenen Ausgangsspannungen den positiven Zweig belastet (Spannung, 
Strom, (in Klammern:)Spannungseinbruch, 
Spannungsänderung/Stromänderung):

2.5V => 75.8mA   (1mV)  dU/dI = 0.013mV/mA
5V   => 152mA    (6mV)  dU/dI = 0.039mV/mA
8V   => 242mA    (11mV) dU/dI = 0.045mV/mA
10V  => 303mA    (13mV) dU/dI = 0.043mV/mA
12V  => 364mA    (23mV) dU/dI = 0.063mV/mA

Bei einem 10R-Widerstand sahen die Werte so aus:

2.5V => 250mA     (21mV)  dU/dI = 0.084mV/mA
5V   => 500mA     (37mV)  dU/dI = 0.074mV/mA
8V   => 800mA     (63mV)  dU/dI = 0.079mV/mA
10V  => 1000mA    (64mV)  dU/dI = 0.064mV/mA
12V  => 1200mA    (75mV)  dU/dI = 0.063mV/mA

Sind das "brauchbare" bzw. übliche Werte für ein Labornetzteil?
Und wir könnte man den Restbrumm ohne Oszi bestimmen, geht das auch mit 
einer Soundkarte?

Da ich noch nicht viel von analoger Elektronik verstehe würde ich mich 
über Feedback & Verbesserungsvorschläge freuen. Falls Interesse besteht 
kann ich auch gerne die Spice-Datei anhängen.

Autor: Kent (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achso noch eine Anmerkung, die Referenzspannung am nichtinvertierenden 
Eingang von U1 stammt in der richtigen Schaltung aus einer 6.8V 
Zenerdiode (mit 6.8K zwischen positiver Spannung & Ground in 
Sperrichtung); die Spannung geht dann auf einen Tiefpass aus 6.8K & 
10uF.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das Netzteil hat natürlich keine Strombegrenzung oder Absicherung. Ein 
Kurzschluss, und es ist kaputt (und lässt volle Spannung durch).

Daß die Spannung bei steigender Belastung prozentual zurückgeht, ist in 
Ordnung, es muß ja eine Regelabweichung vorliegen, damit etwas 
auszuregeln ist. Sie müsste vielleicht nicht ganz so hoch sein, aber 
letzlich egal denn du würdest es ja an einem Anzteigeinstrument 
ausregeln.

Der TL081 ist ziemlich an der Grenze, 2 x 12V gleichgerichtet im 
Leerlauf könnten 37V werden, bei 36V die der TL081 aushält. Also nicht 
weiter aufbohren. Die Eingänge halten 15V Differenzspannung aus, passt 
also auch gerade eben.

Du möchtest 3A ziehen, sonst hättest du nicht zum 100VA Trafo gegriffen. 
Schau mal, ob das Netzteil die auch liefert, ohne daß die 
Ausgangsspannung einbricht und den Netzbrumm durchlässt. Den Brumm misst 
du mit einem Voltmeter im Wechselstrommmessbereich (und eventuell einem 
Vorgeschalteten Folienkondentaor, 100nF reichen, falls es Gleichspannung 
mitmisst.

Autor: Kent (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hier die Ergebnisse für den negativen Zweig:

33 Ohm:

2.5V => 75.8mA   (16mV)  dU/dI = 0.211mV/mA
5V   => 152mA    (21mV)  dU/dI = 0.138mV/mA
8V   => 242mA    (38mV)  dU/dI = 0.157mV/mA
10V  => 303mA    (37mV)  dU/dI = 0.122mV/mA
12V  => 364mA    (43mV)  dU/dI = 0.118mV/mA

10 Ohm:

2.5V => 250mA     (25mV)  dU/dI = 0.10mV/mA
5V   => 500mA     (45mV)  dU/dI = 0.09mV/mA
8V   => 800mA     (62mV)  dU/dI = 0.085mV/mA
10V  => 1000mA    (72mV)  dU/dI = 0.072mV/mA
12V  => 1200mA    (74mV)  dU/dI = 0.062mV/mA

Autor: oszi40 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kent schrieb:
> über Feedback & Verbesserungsvorschläge freuen

Eine Sicherung würde wenigstens den Trafo vor dem Ausbrennen schützen 
bei Kurzschluss. Eleganter wäre natürlich ein Netzteil mit 
Überstrombegrenzung um die Längstransistoren vor der vorzeitigen 
Siliziumschmelze zu bewahren.

Autor: Kent (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Mawin, danke für die Tips!

>Das Netzteil hat natürlich keine Strombegrenzung oder Absicherung. Ein
>Kurzschluss, und es ist kaputt (und lässt volle Spannung durch).

Ja zur Strombegrenzung hatte ich mir schon was überlegt, dass per Relais 
das Netzteil komplett vom Verbraucher getrennt wird. Der TL081 ließ sich 
zumindest in der Simulation prima als Highside-Differenzenverstärker 
verwenden (die Betriebsspannung ist ja sogar etwas höher als die 
Eingangsspannungen da der Op direkt vom Gleichrichter betrieben wird). 
Ich hatte vor 2 0.1R Shunts in den positiven/negativen Ausgang zu legen 
und die verstärkte Differenzspannung auf ein RS-Flipflop zu geben 
welches das Relais schaltet.

>Daß die Spannung bei steigender Belastung prozentual zurückgeht, ist in
>Ordnung, es muß ja eine Regelabweichung vorliegen, damit etwas
>auszuregeln ist. Sie müsste vielleicht nicht ganz so hoch sein, aber
>letzlich egal denn du würdest es ja an einem Anzteigeinstrument
>ausregeln.

Hast Du einen Vorschlag wie man den Spannungseinbruch verkleinern 
könnte? Hat der Offset des Op-Amp damit etwas zu tun?

>Der TL081 ist ziemlich an der Grenze, 2 x 12V gleichgerichtet im
>Leerlauf könnten 37V werden, bei 36V die der TL081 aushält. Also nicht
>weiter aufbohren. Die Eingänge halten 15V Differenzspannung aus, passt
>also auch gerade eben.

Für die Versorgung der Op-Amps ist jeweils eine kleine Diode vorgesehen, 
die beim "oberen" OpAmp ca. 0,6V der negativen Versorgungsspannung 
"abknapst" und beim "unteren" OpAmp ca. 0,6V der positiven.

>Du möchtest 3A ziehen, sonst hättest du nicht zum 100VA Trafo gegriffen.
>Schau mal, ob das Netzteil die auch liefert, ohne daß die
>Ausgangsspannung einbricht und den Netzbrumm durchlässt. Den Brumm misst
>du mit einem Voltmeter im Wechselstrommmessbereich (und eventuell einem
>Vorgeschalteten Folienkondentaor, 100nF reichen, falls es Gleichspannung
>mitmisst.

Hab es bei 1A eben probiert (3A trau ich mich noch nicht da nur 
Breadboard-Aufbau ohne anständige Kühlung) und das Voltmeter zeigt 
0.00VAC an, allerdings ist das auch nur so eine billige Gurke aus dem 
Baumarkt.

Autor: Kent (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So hab jetzt mal bei 3.2A getestet (beide Leistungstransistoren sind nun 
auf einen 13x10x5cm Kühlkörper geschraubt). Die Ausgangsspannung von 8V 
ist um 1.24V zusammengebrochen (dU/dI = 0,3875mV/mA). Hinter einem 100n 
Folienkondensator war immer noch keine Wechselspannung zu messen. Der 
Trafo hat schon leicht angefangen zu brummen.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Die Ausgangsspannung von 8V ist um 1.24V zusammengebrochen
> Hast Du einen Vorschlag wie man den Spannungseinbruch verkleinern
> könnte? Hat der Offset des Op-Amp damit etwas zu tun?

Es liegt an der Belastung des OpAmp-Ausgangs.
Entweder weniger Strom ziehen, ein leistungsfähigerer OpAmp, oder höher 
stromverstärkende Transistoren in der Endstufe.
Ein Schaltungsumbau (dritter Transistor) ändert leider das Verhalten.

> Für die Versorgung der Op-Amps ist jeweils eine kleine Diode vorgesehen,
> die beim "oberen" OpAmp ca. 0,6V der negativen Versorgungsspannung
> "abknapst" und beim "unteren" OpAmp ca. 0,6V der positiven.

Die ist nicht um aus 37V 36V zu machen, sondern um im Einschaltmoment, 
wenn die Versorgungsspannungen nicht gleichmässig hochlaufen, eine 
Zerstörung eines der OpAmps zu verhindern.

> Ja zur Strombegrenzung hatte ich mir schon was überlegt, dass per Relais
> das Netzteil komplett vom Verbraucher getrennt wird.

So was halte ich für zu langsam (und unelegant).

Autor: Kent (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Es liegt an der Belastung des OpAmp-Ausgangs.

Glaube ich nicht. In der Simulation fliessen da grad mal 5mA maximal. 
Ich habe mal einen OPA551 eingesetzt (ist pinkompatibel), der liefert 
200mA dauerhaft. Hat keinerlei Verbesserung gebracht.

>Die ist nicht um aus 37V 36V zu machen, sondern um im Einschaltmoment,
>wenn die Versorgungsspannungen nicht gleichmässig hochlaufen, eine
>Zerstörung eines der OpAmps zu verhindern.

Die gabs in der Originalschaltung nicht und ich hab sie nur reingemacht 
um die Spannung etwas zu verkleinern. Ist sicherlich keine tolle 
Lösung...

Autor: mhh (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kent schrieb:
> So hab jetzt mal bei 3.2A getestet (beide Leistungstransistoren sind nun
> auf einen 13x10x5cm Kühlkörper geschraubt). Die Ausgangsspannung von 8V
> ist um 1.24V zusammengebrochen

Da fehlt dann ganz einfach Eingangsspannung bei der Belastung.
So ca. 2,6A kannst Du regulär an den Ausgängen erreichen mit Deinem 
Trafo.

Autor: mhh (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
(bei symmetrischer Belastung, einzeln mehr)

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Da fehlt dann ganz einfach Eingangsspannung bei der Belastung.

Dann müsste er einen Brumm bekommen haben.
Da waren aber angeblich glatte 6.76V.

Autor: mhh (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Da wäre günstig, wenn er die Testreihe mit den 3A bei z.B. 5V 
Ausgangsspannung noch mal wiederholen würde.

Autor: mhh (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Es könnte auch daran liegen, daß der Aussteuerbereich des OPV sich 
auswirkt. Bei höherem Strom verringert er sich und die Betriebsspannung 
für den OPV sinkt gleichzeitig.

Autor: Kent (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich habe mir mal "Soundcard Oszilloscope" runtergeladen und damit die 
Ausgangsspannung geprüft. Erste Erleichterung: Es schwingt schonmal nix 
:)
Bei Belastung von >3A war ein deutlicher Sinus zu erkennen; die 
Amplitude zu bestimmen scheint mir aber ziemlich unmöglich, zumindest 
mit diesem Programm.

>Da wäre günstig, wenn er die Testreihe mit den 3A bei z.B. 5V
>Ausgangsspannung noch mal wiederholen würde.

5V brechen auf 4,14V zusammen bei 1,3A. Ist doch Käse...

Autor: mhh (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kent schrieb:
> 5V brechen auf 4,14V zusammen bei 1,3A. Ist doch Käse...

4,14V nach 3 m 0,14 mm² an der Last oder direkt am Kollektor von Q1?

Autor: oszi40 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bei anderen Netzteilen wird die ISTSpannung möglichst nahe am 
Verbraucher gemessen, um die Leitungsverluste auszuregeln.

Autor: mhh (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tausche Q2 und Q4 gegeneinander. Dabei natürlich auch C und E tauschen, 
so daß normaler Darlington daraus wird. Dann noch bei den OPVs + und - 
Eingang tauschen, C2 und C6 aber an den invertierenden Eingängen 
belassen. Dann mache mal die nächste Testreihe. (ich würde dann noch 
paar Ohm von den Ausgängen der OPVs zu den Transistoren einfügen)

Autor: Kent (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke das war's! :)))

Hab eben mal direkt an der Regelschaltung gemessen (also da wo es auch 
der Op-Amp "sieht") und dort bricht die Spannung nur noch unmerklich 
ein. Bei 10V und 1A zum Beispiel nicht mehr messbar. Das Netzteil 
liefert max. 13,36V und bei 1,3A ist kein Spannungseinbruch erkennbar. 
Bei 4,5A gingen die 8V Ausgangsspannung auf 7,91V zurück aber damit kann 
ich leben :)

glücklich sei :)

Autor: mhh (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Na dann viel Spass.  :)

Autor: michael (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:
  • preview image for 8.jpg
    8.jpg
    114 KB, 1425 Downloads
  • preview image for 10.jpg
    10.jpg
    154 KB, 646 Downloads

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wäre bei 3A nicht ein kleiner Umbau des Pollin-Bausatzes ( 
http://www.pollin.de/shop/dt/ODc4OTgxOTk-/Bausaetz... 
) eine viel einfachere Lösung ?

Ich habe auf Basis zweier solcher Platinen ein kleines Doppel-Netzteil 
gebaut (1,5 -37V /3A= und 1,5 -37V= /2A).

Im Moment fehlt nur noch der AVR für die Visualisierung auf LCD und 
diverse Mess- und Steueraufgaben.

Gruß,
Michael

Autor: mhh (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
michael schrieb:
> Wäre bei 3A nicht ein kleiner Umbau des Pollin-Bausatzes (
> http://www.pollin.de/shop/dt/ODc4OTgxOTk-/Bausaetz...
> ) eine viel einfachere Lösung ?
>
> Ich habe auf Basis zweier solcher Platinen ein kleines Doppel-Netzteil
> gebaut (1,5 -37V /3A= und 1,5 -37V= /2A).

Schaltnetzteil ist nicht mit Labor-/ Bastel-/ SonstWasNetzteil 
gleichsetzbar. Gerade bei analogen Basteleien ist das problematisch.

Also es ist Deine Lösung, aber nicht unbedingt für andere die "Bessere". 
:)

Autor: Axel Ro. (axelroro)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sorry, off topic:

@Michael - wo gibts denn dieses Gehäuse? War das teuer?
Der stabile Rahmen gefällt.

Grüsse
Axel

Autor: michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
mhh: Ich beschäftige mich hauptsächlich mit Digital-Technik. Ich dachte 
nur "einfacher" auf keinen Fall "besser". Der Bausatz von Pollin ist 
sowieso nur eine Minimal-Beschaltung des Reglers. Bei Analog-Technik 
muss ich passen, da kenne ich mich kaum aus. Da wirst Du sicher recht 
haben.

Axel Ro.: Das Gehäuse hatte ich vor einiger Zeit bei Ebay für ein paar 
Euro gekauft. Da war scheinbar schon mal etwas eingebaut. Die 3mm 
Alu-Frontplatte mit Löchern hatte ich ausgetauscht.
Unter "Ebay: TV, Video & Elektronik > Für Bastler > Sonstige" habe ich 
mittlerweile drei ganz brauchbare Alu-Gehäuse für kleinstes Geld 
gekauft. Vielleicht ist wenigstens der OffTopic-Tipp etwas hilfreich.

Gruß,
Michael

Autor: Axel Ro. (axelroro)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Michael, danke für den Tip. Grüsse Axel

Autor: Kent (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Neben der Tatsache dass man sich mit so einem Schaltnetzteil allen 
möglichen hochfrequenten Müll einhandelt hat meine Schaltung noch den 
Vorteil dass sie sauber bis auf 0V runterregelbar ist. Außerdem lassen 
sich beide Spannungen mit nur einem Poti symmetrisch einstellen. Den 
Spannungsteiler für den negativen Zweig hab ich um einen Wendeltrimmer 
erweitert und damit konnte ich die Spannungen bis auf 1mV genau 
aufeinander abstimmen!

Die Schaltung wird noch weiterentwickelt, u.a. ist jetzt eine 
hochstabile gepufferte Referenzdiode verbaut sodass die Spannung auch 
bei starker Erwärmung nicht driftet. Im Moment bastle ich an dem 
Überstromschutz, der gleichzeitig auch noch 2 Spannungen ausgeben soll 
welche dem Strom im pos. & neg. Zweig (in Ampere) entsprechen. Damit 
kann man dann direkt auf einen uC oder einen 
LCD/7Segment-Treiberbaustein um sich ein schönes digitales Ampermeter 
aufzubauen.

Autor: kennie (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Falls es jemanden interessiert, hier ist der aktuelle Plan meines 
Doppelnetzteils. Es ist als Prototyp aufgebaut und läuft bislang im 
Probebetrieb ganz nett.
Ausgangsspannung +/- 14V, 3A, Kurzschlussicherung, einstellbare 
Überlastabschaltung. 2 Ausgänge geben eine Spannung aus, die dem Strom 
in Ampere entspricht (für Digitalanzeige).

Ich hab das zur Lesbarkeit mal farbig gemacht:

Hellbraun: Gleichrichtung + Siebung
Dunkelbraun: Versorgungsspannungen für die OP's (TL081)
Lila: Referenzspannung
Hellblau: Regelung mit Längstransistoren
Dunkelblau: Stromspiegel zur Strommessung mit nachgeschalteten 
Impedanzwandlern
Rot: Überstrom/Kurzschlussabschaltung mit Relais und RS-Flipflop

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.