Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Beratung und Hilfe beim Bau eines Netzteils


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von André M. (killroymenzel)


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Hallo.....

Ich bräuchte Hilfe bei meinen nächsten Projekt.

Ich möchte ein µC-gesteuertes Netzteil bauen, was sowohl mit dem PC und 
auch mit einer Tastatur zu steuern ist.

Erst hatte ich ein Netzteil mit einem LM723 im Auge, aber da tue ich 
mich ein wenig schwer mit der µC- Regelung, ausser evt. mit nem Digipoti 
über SPI oder I²C.

Dann habe ich ein PWM-gesteuertes Netzteil gesehen, allerdings soll das 
mehr Wärme als Leistung produzieren.

Gemeinsam haben diese nur die Steuerung über einen Längsttransistor wie 
2N3055 oder BD249 o.ä....

Ich möchte ein Netzteil mit 5V fest mit 1-2A, 12V bzw 13,8V mit 5A und 
einen regelbaren Ausgang von 1-30V mit min. 10A.

Alle sollen eine Spannungs und Stromüberwachung (Strombegrenzung) haben.

Generell möchte ich ein ATMega48 für die Steuerung benutzen und in 
Assembler programmieren.
Ich werde 3 Trafos benutzen.
Einen kleinen Flachtrafo für die 5V
einen mittleren für die 12V
und einen großen Ringkern für die großen Leistungen.

Für die Strommessung wollte ich im Ausgang einen 0,1 Ohm in Reihe 
schalten und den Spannungsabfall über ADC messen.
d.h. für jeden Ausgang 2 ADC-Leitungen für Strom und Spg-messung.

Jetzt stellt sich für mich die Frage:
Fertige regler ICs wie LM723, PWM gesteuert,
Schaltnetzteil (wobei die wegen der hohen Frequenz störungen gerade in 
der Daten und Funkübertragung verursachen)
oder doch vielleicht was ganz anderes.

Danke im Vorraus für Tips und Anregungen.

PS: Leider muss ich jetzt ins Bett, da um 3:45Uhr der Wecker klingelt.
Also habt Nachsicht, wenn ich heute nicht mehr an der Diskussion 
teilnehmen kann.


André

von Marian  . (phiarc) Benutzerseite


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Schau dir mal hybride Designs an.

Da wird die Spannung von einem Buck-Wandler grob vorgeregelt, sodass am 
nachgeschalteten Linearregler etwas mehr als Vziel + Vdropout anliegt.
Dadurch erhältst du annähernd die Effizienz eines SMPS mit den guten 
Regeleigenschaften eines Linearreglers.

Blöde Frage: Willst du keine Spannungs/Stromanzeige haben? Ein großes 
Display (soll dann ja alles draufpassen) mit evtl. großen SChriftarten 
mit einem ATmega48 stelle ich mir sportlich vor.

0.1 Ω Messshunt ist ein wenig viel. Bei 10 A verbrätst du 10 W am 
Messshunt, der wird sich also signifikant erwärmen und damit seinen 
Widerstand ändern. Nimm besser 0.010 Ω.

von MaWin (Gast)


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> Ich möchte ein Netzteil mit 5V fest mit 1-2A, 12V bzw 13,8V mit 5A und
> einen regelbaren Ausgang von 1-30V mit min. 10A.

Nun ja, bis dahin ist der Weg noch weit.

Computerprogrammierbar:
http://avrs-at-leipzig.de/dokuwiki/projekte/labornetzteil

30V/10A:
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/190180-as-01-de-Hochleistungsnetzplatine_Bausatz.pdf

> Schaltnetzteil
Kann man natürlich auch bauen
http://www.gb97816.homepage.t-online.de/40a_snt.htm

Kleiner aber besser
http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5964-8275.pdf

Wir freuen uns auf deine WebSite, die dein erfolgreich umgesetztes 
Projekt zeigt...

von Stephan B. (matrixstorm)


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Hallo.

Ggf. schau dir mal die Produkte der Firma POWER Integrations 
(http://www.powerint.com/) an.
Im Heimbastelbereich sind deren Chips eine unglaubliche Vereinfachung 
und sparen eine Vielzahl externer Komponenten.

Ich selbst bin ein grosser Fan des LNK304, der aber, zugegeben, in einem 
ordentlichem Netzteil nichts zu suchen hat.
PI bietet aber auch zahlreiche (steuerbare) Loesungen mit/fuer galv. 
Entkopplung an.

MfG

von André M. (killroymenzel)


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Marian B. schrieb:
> Blöde Frage: Willst du keine Spannungs/Stromanzeige haben? Ein großes
> Display (soll dann ja alles draufpassen) mit evtl. großen SChriftarten
> mit einem ATmega48 stelle ich mir sportlich vor.

Die Anzeige ist erst mal optional, da ich ja auch die Sache mit nem PC 
Steuern und messen will.
Der PC stellt dann die Messwerte dar.
Was meinst du mit "sportlich"? wegen der Flashgröße?
Naja, den Mega48 hab ich hier noch rumliegen, genauso wie ein AT89Cxx.
Villeicht ist der die bessere Wahl.

Marian B. schrieb:
> 0.1 Ω Messshunt ist ein wenig viel. Bei 10 A verbrätst du 10 W am
> Messshunt, der wird sich also signifikant erwärmen und damit seinen
> Widerstand ändern. Nimm besser 0.010 Ω.

Ok, das ist richtig, da werde ich auf kleinere shunts zurückgreifen.
Vielleicht sogar 2x 0.01ohm parallel. Wobei ich die Angst habe, bei 
einem sehr kleinen Messshunt und wenig geforderter Leistung, dass zu 
wenig Spannung abfällt um genau messen zu können.
Zugegebenermaßen ist das mein erstes Projekt mit Nutzung von ADCs.

MaWin schrieb:
> Nun ja, bis dahin ist der Weg noch weit.

Stimmt.....aber ich möchte meinen Messpark, den ich gerade am aufbauen 
bin, weitestgehend selber bauen.
Mir ist schon beweusst dass das Projekt "Werkstatt" ein größeres wird.

Und da ich alles in Assembler programmieren möchte/muss wird es leider 
auch nicht wenig Zeit verschlingen.
Es ist ja aber zum Glück keine Eile geboten - für ein Hobby opfert man 
ja gerne Zeit.
Die Links habe ich schon mal grob durchgeschaut, und werde auch bestimmt 
die eine oder andere Anregung nutzen.

Stephan B. schrieb:
> Ich selbst bin ein grosser Fan des LNK304, der aber, zugegeben, in einem
> ordentlichem Netzteil nichts zu suchen hat.

Warum bist du der Meinung dass das in einem ordentlichen Netzteil nichts 
zu suchen hat?

MaWin schrieb:
> Wir freuen uns auf deine WebSite, die dein erfolgreich umgesetztes
> Projekt zeigt...

Eine eigene WebSite werde ich wahrscheinlich nicht erstellen, aber ich 
werde es hier im Forum dann veröffentlichen. Versprochen.
Aber ich glaube dass es noch ein weilchen dauern wird, da ich nicht so 
viel Zeit mit meinem Hobby verbringen kann wie ich eigentlich möchte 
(Familie/Beruf/Aussendienst/etc.)...leider.....

Dank an alle für eure Anregungen......



André

von Harald W. (wilhelms)


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André Menzel schrieb:

> Stimmt.....aber ich möchte meinen Messpark, den ich gerade am aufbauen
> bin, weitestgehend selber bauen.

Ein solches Netzgerät braucht man eigentlich nur, wenn man spezielle,
computergesteuerte Meßstände aufbauen will. Als Gerät zum Testen
von neuen Schaltungen ist es eher ungeeignet. Da ist ein einzelnes
Gerät mit Drehpotis und Anzeige wesentlich besser zu benutzen.
Gruss
Harald

von Stephan B. (matrixstorm)


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André Menzel schrieb:
> Warum bist du der Meinung dass das in einem ordentlichen Netzteil nichts
> zu suchen hat?

Weil der LNK304 nicht entkoppelt! (Ist nur fuer die Versorgung mit 
kleinen Leistungen angedacht.)

http://www.powerint.com/sites/default/files/product-docs/lnk302_304-306.pdf

MfG

von André M. (killroymenzel)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Ein solches Netzgerät braucht man eigentlich nur, wenn man spezielle,
> computergesteuerte Meßstände aufbauen will. Als Gerät zum Testen
> von neuen Schaltungen ist es eher ungeeignet.

Das Netzteil soll ja nicht nur für die Entwicklung dienen.
Ich bin u.a. Funkelektroniker und wollte auch die Möglichkeit haben evt. 
auch wieder Funkgeräte zu reparieren bzw zu betreiben.

Zugegeben fehlt mir zum "tieferen" Einblick der FGs ein vernünftiger 
Meßplatz, aber für die einfacheren Reparaturen reicht ein 
Funktionsgenerator, Frequenzmesser und ein Oscar.....

Deswegen die Leistung......

Zum testen der neuen Schaltungen reicht der 5v und 12v Zweig.
Was mich auf die Idee bringt noch ein 3,3V Zweig dazuzufügen.

Harald Wilhelms schrieb:
> Da ist ein einzelnes
> Gerät mit Drehpotis und Anzeige wesentlich besser zu benutzen.

Da gebe ich dir schon recht, aber ich möchte ein µC-Projekt daraus 
machen mit Annehmlichkeiten der PC-Nutzung/steuerung und ohne mechanisch 
Komponenten wie Potis.

Stephan B. schrieb:
> Weil der LNK304 nicht entkoppelt! (Ist nur fuer die Versorgung mit
> kleinen Leistungen angedacht.)

Aber der Spannungsregler kommt mir gerade für andere Projekte gerade 
recht.
Danke für den Hinweis auf diese platzsparende möglichkeit ein einfaches 
Netzteil zu bauen. :-)

von Harald W. (wilhelms)


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André Menzel schrieb:

> mit Annehmlichkeiten der PC-Nutzung/steuerung

Welche Annehmlichkeiten sind das?
Gruss
Harald
PS: Ich überlege gerade, wo ich auf meinem sowieso schon übervollen 
Basteltisch noch einen PC stellen sollte. :-)

von André M. (killroymenzel)


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Da ich gerade erst dabei bin mir eine Werkstatt einzurichten, habe ich 
derzeit noch sehr viel Platz.
"Noch" sind 2,56m² Arbeitsfläche da, die sinnvoll genutzt werden sollen.
Und für meinen Sohn(11) habe ich ein extra Tisch, für seine ersten 
elektronischen Gehversuche eingerichtet.
Ausserdem ist der PC bzw Laptop meines Erachtens sowieso Pflicht für 
Eagle, AtmelStudio und Datasheets.
Ich überlege, ob ich mir noch einen 2ten Monitor an die Wand pinnen 
soll.
Ich habe die Erfahrung gemacht (bei meinem alten Arbeitgeber) dass 3 
Monitore am Werkstatttisch optimal sind. Die waren auch etwas höher an 
die Wand genagelt.

Was die Annehmlichkeiten der PC-Steuerung angeht: Ich steh drauf alles 
mit dem PC steuern zu können. (auch wenn es nicht immer sinnvoll sein 
mag)
Ausserdem werde ich die Geräte schon alle optional mit Display und 
Tastatur versehen. (Wenn auch nur zum anstecken-oder so)

Naja jetzt kommt erst mal das Netzteil, dann andere Messgeräte wie z.B. 
den AVR-Transistortester und Frequenzcounter usw. usw.

Aber da werden wohl noch ein paar Monde vergehen, bis das alles fertig 
ist.

..... :-) .....

von MaWin (Gast)


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> Ich steh drauf alles mit dem PC steuern zu können

Und alle 2 Jahre neu machen zu müssen, weil das Betrübssystem nun nur 
noch Kacheln hat und von deiner bisherigen Software nichts mehr wissen 
will....

von Marian  . (phiarc) Benutzerseite


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Uff. Also reine PC-Steuerung ist murks, glaub mir und den anderen da 
ruhig mal.
Dedizierte Eingabegeräte sind schneller und sicherer (vertipper etc.) zu 
bedienen… Drehencoder kosten ~2 € das Stück. Da kannst du ruhig jedem 
Kanal zwei spendieren.


Gerade da du bei einem >400 W Netzteil ja eh sehr viel Geld für 
Prototypen verpulvern wirst.

von Harald W. (wilhelms)


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MaWin schrieb:

> Und alle 2 Jahre neu machen zu müssen, weil das Betrübssystem nun nur
> noch Kacheln hat und von deiner bisherigen Software nichts mehr wissen
> will....

Wo ist das Problem? Eine Kachel für die Spannung und eine Kachel
für den Strom. Man muss nur eine stabile Wandbefestigung nehmen,
damit die schweren Kacheln nicht runterfallen. :-)

> Betrübssystem

Ja, da kann man schon betrübt werden, wenn man alle Augenblicke sein
System ändern muss wegen einem neuen Betrübssystem. :-)
Gruss
Harald

von André M. (killroymenzel)


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MaWin schrieb:
> Und alle 2 Jahre neu machen zu müssen, weil das Betrübssystem nun nur
> noch Kacheln hat und von deiner bisherigen Software nichts mehr wissen
> will....

Diese Gefahr besteht leider.....hab ich, wenn ich ehrlich bin, gar nicht 
daran gedacht.

Marian B. schrieb:
> Gerade da du bei einem >400 W Netzteil ja eh sehr viel Geld für
> Prototypen verpulvern wirst.

Ich glaube auch dass ich den "großen" Kanal erst mal nur "nachrüstbar" 
plane.
Des Geldes wegen, und auch weil die anderen Kanäle derzeit wichtiger für 
mich sind.

Marian B. schrieb:
> Uff. Also reine PC-Steuerung ist murks, glaub mir und den anderen da
> ruhig mal.

mach ich... also plane ich ein 2x20 Display und Drehencoder mit ein.
Aber einen RS232 oder USB werde ich auf jeden Fall auch vorsehen.


Hmmm.... je länger ich darüber nachdenke und mir schon die ersten 
Flussdiagramme der Programmierung im Kopf schweben, desto 
wahrscheinlicher wird es mir dass ein Mega48 nicht ausreichen wird.

Was meint ihr...... würde ein Mega128 besser passen, oder ist der schon 
etwas "oversized" ?

von Marian  . (phiarc) Benutzerseite


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Ich würde einen Mega328 nehmen, allerdings würde ich das ganze etwas 
modularer bauen und z.B. für jeden Kanal einen tiny461 o.ä. per I2C 
ranhängen. I2C kann man sehr gut isolieren, sodass die Ausgänge auch 
zueinander floating sind. Was anderes will man bei einem Labornetzteil 
ja eigentlich sowieso nicht haben…

von André M. (killroymenzel)


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Marian B. schrieb:
> allerdings würde ich das ganze etwas
> modularer bauen und z.B. für jeden Kanal einen tiny461

Die Idee ist sehr gut, das werde ich auch so machen.
Wobei ich dann kein Tiny nehme sondern meinen vorhandenen mega48.

Ich denke an folgendes:

Modul1 12V    Modul2 5V    Modul3 3.3V   Modul4 0-30V(optional)
    |_____________|____________|_____________|
                        |                    |
                        |                    |_______weitere module
                    Steuerung                        Funktionsgenerator
                    mit Display                      Frequenzzähler usw.
                    Tastatur und
                    Drehencoder
                        |
                        |
                       PC



Angebunden über I²C oder SPI.
Das ganze dann hübsch in 19" Einschübe im Gehäuse verpacken.. :-)

Marian B. schrieb:
> sodass die Ausgänge auch
> zueinander floating sind. Was anderes will man bei einem Labornetzteil
> ja eigentlich sowieso nicht haben…

ganz ehrlich kann ich dieser Aussage nicht ganz folgen.... was meinst du 
mit "zueinander floating sind"?
(sorry wenn das eine Anfängerfrage sein sollte)

von tom16 (Gast)


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Das meint, dass alle Module (12V, 5V, 3,3V und Optional) galvanisch(!) 
voneinander getrennt sein sollen. D.h. jeweils eine eigene 
Regelschaltung, gespeist aus eigener Trafowicklungen oder eigenem 
Vorregler. Nur dann ist es universell - z.B. Serienschaltung der 
einzelnen Versorgungspannungen oder Einspeisung in verschiedene 
Potentialebenen einer Schaltung. Wenn alles auf eine (!) Masse im NT 
bezogen ist, greifen diese Vorteile nicht.

von Route_66 H. (route_66)


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Hallo!
zueinander floating heißt galvanisch getrennt. Dann kannst Du z.B. aus 
den festen 12 V und den einstellbaren 0... 30 V eine symmetrische 
Spannungsversorgung von +/- 12 V stöpseln.

von Thomas J. (tom16)


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Zu ergaenzen ist noch, dass die Spannungsfestigkeit zwischen den Modulen 
zu beachten wäre. Nicht dass z.B. bei einer Hochspannungsanlage an 
verschiedenen Potentialen eingespeisst wird und die resultierende 
Differenzspannung im Netzteil zwischen den Modulen anliegt ;-)

von André M. (killroymenzel)


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Ahja... das verstehe ich.
Ich konnt nur mit dem Begriff nichts anfangen...danke....

von André M. (killroymenzel)


Angehängte Dateien:

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Anbei meine erste version meines Netzteilmoduls....

Mit bitte um konstruktive Kritik und verbesserungsvorschläge.
Ich weiss dass es sehr unübersichtlich ist. Das liegt unter anderem 
daran, das ich ein 4fach Digipoti verwende, wo all Leitungen 
zusammenführen.

Danke.

André

von udo (Gast)


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Murks. Schaltplan in ein
Bildformat hochladen.
Was sollen denn die viereckigen
Klötze sein ?

von MaWin (Gast)


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Wolltest du nicht 30V/10A ?
Da reichen 2 BD648 aber lange nicht.
Mindestens 4 weitere müsste man parallel schalten.
http://pdfdata.datasheetsite.com/web/42063/BD646.pdf

Und 30V in den AD8406 stecken ? Da platzt der, der
kann nur 5V ab. Insofern erübrigt sich die ungeschickte
Verwendung der Potis am Differenz-OpAmp ebenfalls.
http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD8400_8402_8403.pdf

Isses wirklich zu viel verlangt, vor dem Zusammenzeichenen
mal einen Blick ins Datenblatt der verwendeten Bauteile
zu werfen ?

'nen Siebelko von 3300uF machst du nur an den Ausgang des Reglers,
und nicht hinter den Brückengleichrichter ? Na ob das so klug ist,
der 78L05 wird damit jedenfalls keine stabile 5V liefern.

Welchen Wert hat D1, und meinst du wirklich, daß ein LM723
mit IN- noch so nah an 0V messen kann, wenn schon im Datenblatt
steht daß mindestens 2V reinkommen sollten ?

und vieles andere...

von udo (Gast)


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Da reichen auch keine 4 Transistoren.
Die bekommt er nie gekühlt.
Der rest der Schaltung ist nur murks.

von Marian  . (phiarc) Benutzerseite


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Thomas J. schrieb:
> Zu ergaenzen ist noch, dass die Spannungsfestigkeit zwischen den
> Modulen
> zu beachten wäre. Nicht dass z.B. bei einer Hochspannungsanlage an
> verschiedenen Potentialen eingespeisst wird und die resultierende
> Differenzspannung im Netzteil zwischen den Modulen anliegt ;-)

Allerdings: Für Labornetzteile sollte man ausschließlich 
Zweikammertrafos° mit Prüfspannung >>> 2 kV verwenden. Kapazative oder 
induktive Bus-Isolierer (TI resp. ADUM) können theoretisch >1 kV 
Potentialdifferenz ab, hier wird es aber (mit Sicherheit) am Aufbau 
scheitern.

° Wenn ich mich richtig erinnere: Da die Sekundärseite des Trafos nicht 
geerdet ist, muss der Trafo SELV liefern. Oder so.

von André M. (killroymenzel)


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@mawin
Ja der ursprünglich plan waren 30V 10A. Da bin ich aber wieder von 
abgerückt,  nachdem ich mir Gedanken gemacht habe "wofür?"....... 
jetzt habe ich ein trafo mit 12V/6A.
Der muss erst mal reichen.
Ok..das mit dem 8406 war blöd....... hab das Datenblatt nicht "komplett" 
durchgearbeitet.

Die Werte der Rs und Cs sind noch nicht alle richtig....... (vorgestern 
vergessen zu speichern).....ups

ich sehe schon.....ich muss nochmal (fast) von vorne anfangen........

von MaWin (Gast)


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> jetzt habe ich ein trafo mit 12V/6A.

Super. Reicht für ein Netzteil von 0V bis 7.5V / 3.75A.

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