Hallo
Ich hab in meinem Lab ein SPS9540 von ELV stehen. Es hat eigentlich
immer einwandfrei und zuverlässig funktioniert. Da ich mir jedoch immer
eine bessere Menüführung, ein Grafik LCD- Display zum Anzeigen der
Messwerte gewünscht habe wollte ich die Frontplatine sowieso schon seit
langem durch einen Eigenbau ersetzen. Da ich auch noch einige Selbstbau
Netzteilprojekte habe, die bisher relativ unschön mit wackeligen Potis
und 7 Segmentanzeigen auskommen mussten, will ich diese auch mit einem
ansprechenden User- Interface ausstatten. Deshalb habe ich mir gedacht,
ich entwickle eine komplette Netzteil Frontplatine, die ich auch für
meine anderen Projekte universell einsetzten kann. Die Platine übernimmt
wie im originalen ELV Netzteil die ganze Benutzerführung und die Anzeige
der Messwerte auf dem GLCD, die Sollwertvorgaben über den DA Wandler und
natürlich das PC Interface und noch so manch anderen Schnickschnack :)
Soweit der Plan. Die Platine befindet sich noch in der Frühphase der
Entwicklung. Es dürfte sich also noch einige Zeit hinziehen.
Da ich gerade bei der Konzeption der DA- Schaltung bin ist mir folgende
Idee in den Sinn gekommen:
Schaltnetzteile haben ja aufgrund ihrer Topologie einen viel größeren
Ripple als vergleichbare Linearnetzteile. Hier ist auch das NT von ELV
keine Ausnahme. Da ich jedoch auch gerne eine rauscharme
Ausgangsspannung (1mVpp wäre das angepeilte Ziel) wie bei einem
Linearnetzteil haben möchte, habe ich mir gedacht ich könnte ja einen
einfachen Linearregler hinter den Ausgang des Netzteils bauen. Das
Schaltnetzteil an sich wird über zwei Spannung geregelt. Für den
Sollstrom und die Sollspannung werden zwei Spannungen von 0 bis 2.5V
verwendet, die von einem 14 Bit DAC generiert werden. Meine Idee ist es
nun auf der neuen Platine zwei weitere Sollwertvorgaben für den
dazugeschalteten Linearregler einzubauen (über Sample and Hold Glieder
ist das kein Problem). Damit der Linearregeler so effizient wie möglich
arbeiten kann wird über die Spannungssollwertvorgabe des Schaltnetzteils
eine 0.5V höhere Spannung erzeugt wie am Ausgang des Linearreglers
anliegen soll. Der Linearregler hat damit konstant nur 0.5V
Spannungsabfall, was bei 25A einer Verlusleistung von 12.5W entspricht,
die man noch relativ einfach abführen könnte. Dadurch dass der
Spannungsabfall 0.5V beträgt würde der Ripple auch problemlos
"geschluckt".
Soweit meine Idee. Die Frage die sich mir nun stellt: Ist sowas in der
Realität auch so ohne weiteres realisierbar oder gibt es irgendwo noch
versteckte Hürden.
Freu mich über eure Meinungen
Lg Gregor
Hallo Gregor,
man kann das bestimmt alles machen, wie du es denkst.
Die Frage ist aber, ob man es benötigt.
Ich habe vor ein paar Jahren auch ein Netzteil gebaut, welches
unheimlich
symmetrisch sein sollte.
Nun habe ich seit 3 jahren einen kleinen Holzkasten mit
Festsapnnungsreglern
für 3,3 und 5 Volt und den entsprechenden Bananenbuchsen.
Irgendwann habe ich das ergänzt mit einem LM317 damit noch eine variable
Quelle verfügbar ist.
Für Hochstromanwendungen verwende ich Autobatterien, damit Hochstrom
auch tatsächlich verfügbar ist.
Klaus
> Da ich jedoch auch gerne eine rauscharme Ausgangsspannung (1mVpp wäre> das angepeilte Ziel) wie bei einem Linearnetzteil haben möchte,
Warum eigentlich? Bzw. warum zum Geier bei 25A? 1-3A wären ja OK für so
Analog/Audiokram, aber 25A? Kann mir da gerade keinen normalen
Anwendungszweck vorstellen... Da darf man ja ausser Glühbirnen oder
Lastwiderständen quasi nichts dynamisches betreiben, ohne allein über
den Spannungsabfall an den Zuleitungen mehr Dreck zu bekommen.
Gregor R. schrieb:> Schaltnetzteile haben ja aufgrund ihrer Topologie einen viel größeren> Ripple als vergleichbare Linearnetzteile. Hier ist auch das NT von ELV> keine Ausnahme. Da ich jedoch auch gerne eine rauscharme> Ausgangsspannung (1mVpp wäre das angepeilte Ziel) wie bei einem
1mVpp? Wo benötigst Du sowas?
Das schuckt selbst ein µC core mit 0,8V
Du solltest mit 10-5mVpp zufrieden sein.
> ist das kein Problem). Damit der Linearregeler so effizient wie möglich> arbeiten kann wird über die Spannungssollwertvorgabe des Schaltnetzteils> eine 0.5V höhere Spannung erzeugt wie am Ausgang des Linearreglers> anliegen soll. Der Linearregler hat damit konstant nur 0.5V> Spannungsabfall, was bei 25A einer Verlusleistung von 12.5W entspricht,> die man noch relativ einfach abführen könnte. Dadurch dass der> Spannungsabfall 0.5V beträgt würde der Ripple auch problemlos> "geschluckt".
Ehm das funktioniert so gut wie nicht und 1-2V währen schon
realistischer. Ich setze in meinem Schaltnetzteil ebenfals
einen Linearregler ein, allerdings eine fertigen und es ist
ein sogenannter High-Efficiency Low-Drop Regulator.
Mein Netzteil hat 0-30V und 0-5A und das ist so gut das
maximale, bei dem man ohne größeren Aufwand 0,5mVpp bekommt.
Bei größeren Strömen ist die Vpp nicht mehr relevant. Das
gillt übrigends auch für die 3,3/5,0/12V Ausgänge eines ATX
Netzteils
> Soweit meine Idee. Die Frage die sich mir nun stellt: Ist sowas in der> Realität auch so ohne weiteres realisierbar oder gibt es irgendwo noch> versteckte Hürden.
Also 1mVpp benötigst Du nur, wenn Du High-End Anwendungen baust
aber ein End-Gerät muß auch mit einer größeren Ripple-Spannung
fertig werden.
> Freu mich über eure Meinungen
1mVpp ist ein nettes Mess-Labor Netzteil
> Lg Gregor
Grüße
Michelle
> Schaltnetzteil mit nachgeschaltetem Linearregler ausstatten sinnvoll?
Nein.
Die Ripple-Freqeunz ist so hoch, daß normale Spannungsregler sie sowieso
nicht mehr ausregeln können, sondern die Glättung den Kondensatoren
überlassen, und die hat das Schaltnetzteil schon drin, sogar als CLC PI
Glied.
MaWin schrieb:>> Schaltnetzteil mit nachgeschaltetem Linearregler ausstatten sinnvoll?>> Nein.>> Die Ripple-Freqeunz ist so hoch, daß normale Spannungsregler sie sowieso> nicht mehr ausregeln können, sondern die Glättung den Kondensatoren> überlassen, und die hat das Schaltnetzteil schon drin, sogar als CLC PI> Glied.
Doch!
die Ripple kann jedenfalls nicht schlechter sein, aber die Stromreglung
für kleineren Strom funktioniert besser, SNT hat bekanntlich großes
Ausgangkondensator, für manche Schaltung wäre dann zu spät, bevor die
Strombegrenzung von SNT greift.
Der zusätliche Aufwand und Platzdafür halten sich in Grenzen.
Gruß
Tany
Gregor R. schrieb:> Soweit meine Idee. Die Frage die sich mir nun stellt: Ist sowas in der>> Realität auch so ohne weiteres realisierbar oder gibt es irgendwo noch>> versteckte Hürden.
Nein, kann man genauso machen. Woei du dem Linearregler lieber 2...4
Volt zugestehen solltest.
Aber da man fertige 0-30V 0...30A Netzgeräte mit nachgeschaltetem
Linearregler und dadurch einer Störspannung unter 1mV eff sowie 100us
Ausregelzeit für unter 300 euro kaufen kann:
Da lohnt der Selbstbau meiner Meinung nach mehr.
Denn für die "Freude" ein Einzelstück soweit zu entwickeln gibt man
schnell 4 stellige Eurobeträge aus. Denn sowas in der Leistungsklasse
baut man nicht mehr an einem Wochenende mal eben auf.
D.h. wäre ich in der Situation, das ich sowas wirklich gern haben
möchte, dann: sowas kaufe ich lieber fertig.
Gregor R. schrieb:> Ich habe mir gedacht, ich könnte ja einen> einfachen Linearregler hinter den Ausgang des Netzteils bauen.
Grundsätzlich ist die Idee nicht schlecht, wenn es sich um ein
Netzteil im Daueerbetrieb für empfindliche Schaltungen handelt.
Bei einem Labornetzteil wird aber m.E. ein solcher Aufbau zu
einem langsamen Regelverhalten führen. Da empfindliche Schaltungen
meist auch weniger Strom brauchen, würde ich da ein extra Linear-
Netzteil für ca. 1A bauen und mit dem Schaltnetzteil nur leistungs-
hungrige Aufbauten versorgen.
Gruss
Harald
>Da ich jedoch auch gerne eine rauscharme Ausgangsspannung (1mVpp wäre das
angepeilte Ziel) wie bei einem Linearnetzteil haben möchte, habe ich mir gedacht
ich könnte ja einen einfachen Linearregler hinter den Ausgang des Netzteils bauen.
Schau dir mal den Graphen zur Powersupply Rejection Ratio PSRR eines
Spannungsregler an. Da sieht man, dass die PSRR bei DC zB bei 65dB
steht, welche dann bei 10kHz auf 10dB absackt und bei 100kHz 0dB
schneidet. Damit kriegt man dann Stoerungen von 100kHz die ueber den
Eingang kommen nicht mehr weg.
Vielleicht sind die Werte etwas besser oder schlechter wie angedeutet
...
Mikro Oschi schrieb:>>Da ich jedoch auch gerne eine rauscharme Ausgangsspannung (1mVpp wäre das> angepeilte Ziel) wie bei einem Linearnetzteil haben möchte, habe ich mir gedacht> ich könnte ja einen einfachen Linearregler hinter den Ausgang des Netzteils
bauen.
>>> Schau dir mal den Graphen zur Powersupply Rejection Ratio PSRR eines> Spannungsregler an. Da sieht man, dass die PSRR bei DC zB bei 65dB> steht, welche dann bei 10kHz auf 10dB absackt und bei 100kHz 0dB> schneidet. Damit kriegt man dann Stoerungen von 100kHz die ueber den> Eingang kommen nicht mehr weg.> Vielleicht sind die Werte etwas besser oder schlechter wie angedeutet> ...
@Mikro: Du setzt voraus/nimmst an das der TE einen integrierten
Standardregler einsetzen würde.
Das ist aber nicht so zu erwarten (siehe Daten des 9540). Ein 78xx fällt
da raus.
Die Aussage des TE "einfacher Linearregler" ermöglicht durchaus
hochwertige, bei 200 kHz noch mit hohem PSRR arbeitende Regler ohne
übermäßig viel Schaltungs Aufwand.
Die Kombination von Schaltregler und Linearregler ist durchaus
praktisch. Allerdings mußt du etwaigen HF-Ripple vor dem Linearregler
mit einem LC-Filter aussieben, sonst erscheint dieser am Ausgang des
Linerareglers.
Um Resonanzen zu vermeiden brauchst du in der Regel ohmsche Widerstände
in diesem LC-Filter, was wiederum zu Spannungsabfällen des Laststroms
führt. Deswegen brauchst du schon genügend Spannungsreserve vor dem
Linearregler. Wie verwenden gerne die Kombination LM2674 + RLC-Filter +
LM7815 und erzeugen mit dem LM2674 eine Vorspannung von 18,5V.
> die Ripple kann jedenfalls nicht schlechter sein, aber die Stromreglung> für kleineren Strom funktioniert besser, SNT hat bekanntlich großes> Ausgangkondensator, für manche Schaltung wäre dann zu spät, bevor die> Strombegrenzung von SNT greift.
Humnbug.
Runterregeln geht einfach, klar, aber raufregeln be erhöhtem
Strombedarf kann so ein nachgeschalteter Linearregler kein Stück,
da ist wieder die ganze Langsamkeit des Schaltreglers vorhanden.
So eine Lösung ist also keine Lösung, sondern Augenwischerei.
Nun, bei 150 kHz SMPS ist der Zeitbedarf für's "Raufregeln" überschaubar
== kurz.
Das ist heute eh kein Thema mehr, wenn man submikrosekunden
Stromänderungen von mehreren zig Ampere bei CPUs per SMPS handhaben
kann.
Letztlich wird der TE deutlich bescheidenere Anforderungen haben, und
somit verläuft dieser Thread da wo 99% der Threads in diesem Forum
verlaufen: Im Nichts.
Dafür kommt dann spätestens nächste Woche wieder ein toller neuer
Thread in der Art:
"Suche 0-90V 60A Labornetzteil, 99,9% efficency, 0,001 mV ripple and
noise - wer kann mir den Schaltplan geben?"
scnr
Andrew Taylor schrieb:> @Mikro: Du setzt voraus/nimmst an das der TE einen integrierten> Standardregler einsetzen würde.
Richtig erkannt, in diesem Fall kommt ein Standardregler natürlich nicht
in Frage. Im Prinzip sollte ein oder auch mehrere entsprechend
leistungsfähige Längstransistoren verwendet werden, die von einer
Regelschaltung angesteuert werden.
Andrew Taylor schrieb:> Letztlich wird der TE deutlich bescheidenere Anforderungen haben, und> somit verläuft dieser Thread da wo 99% der Threads in diesem Forum> verlaufen: Im Nichts.
Wie ich bereits im 1. Post geschrieben hab, will ich nur einmal ein paar
Meinungen aus dem Forum einholen, ob so etwas vernünftig ist. Die
Mikroprozessor- Steuereinheit wie ich oben bereits beschrieben hab werde
ich sicher bauen, ob ich nun noch eine zusätzliche Erweiterung für ein
nachgeschaltetes Linearnetzteil einbaue steht jetzt halt noch zur
Diskussion.
Ein Ripple von 1mVpp wäre natürlich schön, wobei rund 10mVpp auch noch
akzeptabel währen. Derzeit hat das Netzteil ja einen Ripple laut
Datenblatt von 50mVpp, jedoch scheint dies eher der Optimalwert zu sein.
Bei meinem Netzteil ist dieser jedoch bis zu 80mVpp.
Das mit dem linearen Regler hinter dem Schaltregler wird durchaus
gemacht. Wie schon geschrieben aber mit etwas mehr Spannungsabfall für
den Linear-regler und nicht unbedingt ein klassischer low Drop regler,
sondern nur der Laststrom (letzte Transistorstufe bzw. MOSFETs) aus dem
Schaltregler und separater Versorgung für den Rest.
Durch die Reserve von 2-4 V kann der Linearregler für eine schnellere
Reaktion sorgen, als man es mit dem Schaltregler so einfach hinbekommt.
Der Linearregler sollte dann aber auch mit weniger Spannungsabfall
auskommen, damit er auch einen Spannungseinbruch des Schaltregler
kompensieren kann. Ein Spannungsabfall am LC Filter stört so auch nicht
so stark. Für die Dämpfung kann man den Widerstand auch parallel zur
Induktivität haben.
So lange es nur ein 1-fach Netzteil ist, sollte es auch leicht möglich
sein den Rippel klein zu bekommen. Schon der LC Filter entfernt den
größten Teil der HF Störungen. Der Linearregler muss vor allem den
Spannungsabfall an der Spule kompensieren und den Regler schneller
machen.
Es gibt schon mal Anwendungen wo man wenig Rippel und viel Strom
braucht. Gerade wenn man was messen will, hilft eine ruhige
Spannungsquellen.
>Ein Spannungsabfall am LC Filter stört so auch nicht so stark. Für die>Dämpfung kann man den Widerstand auch parallel zur Induktivität haben.
Wenn man beim C einen Elko hat, kann man die Resonanzfrequnez drücken,
den Mindestwiderstand zur Unterdrückung von Resonanz gemäß R > SQRT(L/C)
verkleinern und den ESR des Elkos mit zur Dämpfung verwenden. Den 200kHz
Ripple verkleinert man mit einem 10µF/X7R parallel zum Elko.
>Wenn man beim C einen Elko hat, kann man die Resonanzfrequnez drücken,>den Mindestwiderstand zur Unterdrückung von Resonanz gemäß R > SQRT(L/C)>verkleinern und den ESR des Elkos mit zur Dämpfung verwenden.
Als könnte man nur so dämpfen. Wohl noch nichts mit viel "dampf" gebaut.
Zum Dtämpfen braucht man keinen Verlusreichen Widerstand in Serie. Man
kann durch ein RC-Glied parallel zum Hauptkondensator oder durch ein
LR-Glied parallel zur Filterdrossel genauso eine Dämfung erzielen. Bei
hohen Leistungen gehts nicht anders.
Und das ein Schaltnetzteil langsam ist kann man nichtpauschalisieren.
Hängt nur von L, fsw, Topologie usw ab. Was ist langsam? 100µs kann auch
irre langam sein.
Netzteile für große Leistungen (>xkW) mit definietem Stromlimit haben
alle ein Linearglied nachgeschaltet um den hohen Entladestrom zu
begrenzen.
Nachteil bei jeder Art von nachträglicher Filerung ist der
Spannungsansteig bei Lastabwurf. Dabei geht die ganze Enerie in der
Fiterdrossel in den kleinen Filterkondesator was die Spannng ansteigen
lässt, machma zuviel. Die charakteristische Impedanz des Filters ändern
macht nur das C groß. Abhilfe ist ein "Bleeder",ein weiteres Linearglied
parallel zum Drosselstrom schlucken.
Also Linearglieder machen durchaus Sinn, im Gegensatz zum
"rückspeisenden RCD-Snubber" ;)
Ob man viel Strom und supersauber als Bastler braucht ist eine andere
Frage. Meisten nimmt man was lineares mit ein paar A und wenn Leistung
gebraucht wird ein entsprechendes SNT.
MFG
>Als könnte man nur so dämpfen.
Leg mir doch nicht Sachen in den Mund, die ich garnicht gesagt habe.
Wenn man diesen Elko verwendet, reicht oft schon sein ESR zur
ausreichenden Dämpfung und man kann auf einen zusätzlichen Widerstand in
Serie zur Induktivität verzichten.
Gregor R. schrieb:> Die>> Mikroprozessor- Steuereinheit wie ich oben bereits beschrieben hab werde>> ich sicher bauen, ob ich nun noch eine zusätzliche Erweiterung für ein>> nachgeschaltetes Linearnetzteil
ok.
Wenn die Steuereinheit fertig ist, wäre ich daran interessiert.
Ich habe hier ein Linearnetzteil mit vorgesetztem Schaltregler.
Das würde ich gerne mit Deinem Steuerteil kombinieren, wenn's recht ist.
USB port wäre am Steuerteil eine feine Sache.
Melde Dich doch dann bitte mal.
> Ein Ripple von 1mVpp wäre natürlich schön, wobei rund 10mVpp auch noch>> akzeptabel währen.
Den Wert an Störspannung hätte ich bei mir, bzw. drunter.
> Derzeit hat das Netzteil ja einen Ripple laut>> Datenblatt von 50mVpp, jedoch scheint dies eher der Optimalwert zu sein.>> Bei meinem Netzteil ist dieser jedoch bis zu 80mVpp.
Nun, sowas soll öfter bei ELV vorkommen, sagte man hier .-((
