Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Netzteil, Prinzipfrage


von Ofenlenkrad (Gast)


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Hi,

ich bin schon seit längerem über ein Netzteil am nachgrübeln als 
Eigenbau. Mir geht es NICHT darum etwas billiger zu bauen wie was 
gekauftes, sondern mir geht es um das lernen und verstehen.
Ich hab schon einiges Digitales gemacht, das sitzt mittlerweile auch 
recht gut. Die Analoge gegend hab ich noch nicht so sehr betreten.

Ich hab schon einige Zeit den Schaltplan von 
http://stegem.de/Elektronik/Labornetzgeraet/ auf der Festplatte 
rumgeistern (und hier die Tage auch nochmal drauf gestoßen)

Ich würde das ganze eigentlich sehr gerne über einen µC steuern.
Nun gibt es ja die Möglichkeit das entweder halb/halb zu machen, sprich 
Analoger Regelteil und mein µC gibt die Stellgröße vor oder aber der 
Controller übernimmt alles. Also er misst Strom/Spannung und passt 
entsprechend den Ausgang an.
Den "Hybriden" zu erstellen ist weniger schwer, mit z.B. PWM die 
Stellgröße vorgeben, glätten, fertig.

Meine Frage ist jetzt, wie sinnvoll es ist alles über den Controller 
laufen zu lassen. Wie schnell müsste der A/D Wandler z.B. sein um 
entsprechend schnell ausregeln zu können? Bzw wie schnell sollte eine 
Peak-Bealastung von 50% der Leistung ausgeregelt werden?
Das ganze wäre für mich dann ein Langzeitprojekt. Einarbeitung in 
Reglungstechink, Leistungselektronik etc...
Zuhause schlummert noch ein großer Ringkerntrafo (2x15V 16A) der gerne 
genutzt werden möchte. Ich würde natürlich klein anfangen - 15V 2A oder 
sowas und das ganze dann erweitern (also keine Sackgasse wie LM317 etc)
DSO, DMM, LogicAnalyzer sind vorhanden.

Bin für jede Hilfe dankbar!

: Verschoben durch Admin
von oszi40 (Gast)


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Aufwand > Nutzen? Dein Link zeigt auf 40V*10A=400W Heizung mit 
unzureichendem Kühlkörper! Fang mit kleinem, linearem an und steigere 
Dich. Die Reglung kannst Du später noch verbessern.

von Peter R. (pnu)


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Klein anzufangen (so 1A) ist das beste. Die großen Trümmer zu bauen 
erfordert viel Lehrgeld. Erst dann, wenn das Kleine sicher funktioniert, 
auf mehr Leistung übergehen. (Meistens merkt man bis dahin, dass man 
solche Brecher garnicht braucht.)

Es gibt hier viele threads, die sich mit verschiedensten Lösungen 
beschäftigen und sehr viele Gesichtspunkte behandeln. Da einige Stunden 
Recherche zu machen lohnt sich bestimmt.

Meine beiden liebsten Kisten sind zwei Netzgeräte mit 100 x 100 mm Front 
(alte Reglergehäuse), die -12V,+5V,+12V als Festspannung mit 78xx und 
dazu, potentialfrei 0...10V ,50mA als variable Spannung mit 
Zehngang-Poti und Opamp enthalten.
Gerade der geringe Strom hat schon viele IC's davor gerettet, im 
Fehlerfalle gebraten zu werden.

Wenns dick an A sein muss, reicht ein altes Computernetzteil, an dem ich 
4mm-Buchsen angebracht habe.

Bei analogen Geräten sind die Lastsprünge nur ein geringes Problem. 
Digitale Steuerung würde ich mir nur dann antun, wenn ich eine 
rechnergesteuerte Stromversorgung wollte.

von MaWin (Gast)


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> Meine Frage ist jetzt, wie sinnvoll es ist alles über den Controller
> laufen zu lassen.

Absolut vollkommen unsinnig, der ist viel zu langsam.

Daher müsste so ein Netzteil einen extrem grossen Elko am Ausgang haben, 
der wiederum das Nachregeln erschwert.

Eine Analogschaltung reagiert in 1us, das schafft vielleicht ein
Digitaler Signalprozessor, aber kein AVR, schon gar nicht mit langsamen
A/D-Wandlern und ohne Flash-D/A-Wandler.

hier ist so ein Murks:

http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=190639463581&clk_rvr_id=315125933562

Hier digital vorgegeben:

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

So geht es

http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/500000-524999/512982-sp-01-en-Netzteil_Digi_35_CPU.pdf

Hier ein Thread

Beitrag "PERFEKTES LABORNETZGERÄT BAUSATZ SEHR HOCHWERTIG UND PRÄZISE"

und hier Info:

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.1

von Lothar S. (loeti)


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Der von Dir verlinkte Leistungsteil is' auch nicht "Das Gelbe vom Ei".

Mach' aus den TIP142 mal TIP55* 
(http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/168111/TI/TIP55A.html) 
reduzier' die Emitterwiderstände von 0R15 auf 0R10, verbau' einen 
zusätzlichen TIP55 als Treiber und gönn' den Treiber einen ca. 47R 
Emitterwiderstand zum Ausgang.

So sollte der Leistungsteil erheblich schneller werden.

Ansonsten hat der MaWin (hier) recht.

Grüße Löti

* oder ähnlich

von Ofenlenkrad (Gast)


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Hi,

erstmal vielen dank für die super Antworten!
Werde die Idee mit dem nur µC dann begraben.

Das von mir verlinkte Netzteil war nur ein Beispiel, die Schaltung ist 
sehr ähnlich zu anderen die ich schon gesehen hab. Aber der Teufel liegt 
wohl im detail :)

Ist das verlinkte Labornetzteil 
(http://avrs-at-leipzig.de/dokuwiki/projekte/labornetzteil) also ein 
Positives Beispiel?

Die geposteten Links werd ich mir definitv durchlesen, danke nochmal!

von MaWin (Gast)


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> also ein Positives Beispiel?

Nee, nur eines auf das ich einen Link habe.

von Lothar S. (loeti)


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Hmm, 8x 1.000uF is' auch 'ne Lösung, ich würde aber 2x 4.700uF wählen 
und der Gleichrichter sollte auf Metall (Gehäuse) geschraubt werden, 
nicht eine Platine.

Im Leistungsteil fehlt der Basis&Emitter zu Emitter Widerstand um die 
Reaktionszeit der Leistungsstufe zu verbessern.
(Von Emitter BD137 und Basis BD245 zu Emitter BD245, dient zum 
schnelleren Ausräumen der Basis-Emitter-Strecke des BD245.)

Die Schnelligkeit und Qualität der OpAmp-Regelstrecke kann ich aus der 
Ferne nicht beurteilen... .

Grüße Löti

von Ofenlenkrad (Gast)


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Also kein gutes beispiel? Oder einfach nur ein beispiel was irgendwie 
funktoniert?

Ist es überhaupt möglich was vernünftiges aufzubauen als "laie" oder 
wandert das nachher in die Tonne weil total unbrauchbar?
Ich les immer nur sehr viel negatives über diverse Pläne, zu 
funktionieren scheint es aber doch irgendwie. Gibt es also nichts 
"gutes" selbst entwickelts?

von Lothar S. (loeti)


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> Also kein gutes beispiel?

Hmm, über den uC und seine Funktion, der hier wohl im Vordergrund stand, 
kann ich nix sagen.
Die 8x 1.000uF sind kein Fehler nur ungewöhnlich und eventuell wegen den 
Platz im Gehäuse so gewählt.
Den Gleichrichter auf's Gehäuse schrauben macht fast niemand mehr, in 
China schon gleich garnicht.
Und bipolare Transistoren sind heute an der Uni/FH meist ein Stiefkind, 
den Ausräumwiderstand vergessen die Jungingenieure fast alle.
Eine Aussage über den analogen Regelkreis ist mir, aus der Ferne, nicht 
möglich.

Das ist also kein schlechtes Beispiel aber auch kein sehr gutes.

Grüße Löti

von MaWin (Gast)


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> Ist es überhaupt möglich was vernünftiges aufzubauen als "laie"

Es gibt zumindest viele falsch dimensionierte Bauanleitungen,
im Netz, in Zeitschriften, als Bausatz, über eBay.

Und das was so schön simpel aussieht, ist oftmals untauglich,
denn es hat schon seinen Grund, wenn kommerzielle Hersteller
so viele Teile verbauen.

Und selbst ausdenken kann man sich viele Schaltungen, aber ob
die dann in der Praxis was taugen, beim Ausschalten nicht die
Spannung hochläuft, bei Rückstrom nicht kaputt geht, bei
induktiven oder kapazitiven Lasten nicht schwingt, bei
Dauerlast nicht Transistor oder Trafo abraucht, das passiert
auch den kommerziellen Anbietern, ist also gar nicht so einfach.

Dennoch, einfache Netzteile mit festen Spannungen und 78xx,
Netzteile mit "krummen" Spannungen die nicht weit regelbar
sein müssen mit LM317 baut jeder selbst, strom- und
spannungsbegrenzte Labornetzteile muss man bauen wenn man
besondere Anforderungen hat, und man kann viel lernen.

von Lothar S. (loeti)


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> und man kann viel lernen

Stimmt, aber ich würde Dir raten erstmal "kleiner" einzusteigen.

Und, auch wenn's schaltungstechnisch völlig veraltet is', eines meiner 
ersten Werke 1976 überhaupt, noch als Schüler, war dieses 
Funkschau-Labornetzteil:
http://www.mikrocontroller.net/attachment/127431/Netzteil_Funkschau_96-23_Schaltplan.png
Es ist zwar noch zu 100% analog und hat keine OpAmp sondern diskrete 
Transistor-Differnzverstärker aber dafür sehr robust.
Meines hat 1996 neue Ladeelkos bekommen und läuft sonst seit 37 Jahren 
fehlerfrei.

Heute würde man natürlich einige Dinge anders lösen aber der Schaltplan 
ist recht trickreich und Du solltest ihn Dir mal ansehen.
Falls Dich das Teil interessiert kannst Du mich gerne über das Forum 
kontaktieren dann beschreib' ich Dir meine Änderungsvorschläge.

Grüße Löti

von c-hater (Gast)


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MaWin schrieb:

>> Meine Frage ist jetzt, wie sinnvoll es ist alles über den Controller
>> laufen zu lassen.
>
> Absolut vollkommen unsinnig, der ist viel zu langsam.

Zu langsam wofür genau?

Klar, es gibt sicher Anwendungen, die man mit einem Software-Regler auf 
µC-Basis nicht in den Griff bekommen kann. Aber bei genauerer 
Betrachtung das sind doch verdammt wenige...

von oszi40 (Gast)


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Wenn dann zufällig mal kurz 30V auf Deinem auf nur 5V eingestellten 
Ausgang waren?

c-hater schrieb:
> Aber bei genauerer Betrachtung

...würde ich mir besonders gründlich Gedanken über den Einschalt- und 
Abschaltmoment dieses uC-Experiments machen. In ungünstigen Fällen läuft 
die Spannung schon mal voll hoch, bevor Dein uC das Programm am laufen 
hat?

von Stefan (Gast)


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Wenn man keine Ahnung von Netzteilen
hat sollte man keine bauen. Habe auch ein
Netzteil gebaut was mit µC geregelt ist.
Der µC schaltet innerhalb von ms die zu
hohe Spannung ab. Geht alles wenn man
weis wie es geht.

von Peter R. (pnu)


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Wenn man eine Ahnung von Netzteilen hat, lässt man den Regelteil analog 
arbeiten. Nur bei Steuerung von außen und bei eventueller Überwachung 
von Grenzwerten hat der Kontroller Vorteile.

Wenn man Steuerbarkeit haben möchte, ist der Kontroller eine große 
Hilfe. Aber beim anspruchvollen Regeln darf das Zeitverhalten der 
Regel-Software nicht ständig durch irgendwelche Int-Anforderungen 
gestört werden.

Schon bei Assembler-Programmen wirds da mit dem timing schwierig. Ganz 
zu schweigen bei C-Programmnen, die aus irgendwelchen Bibliotheken per 
copy-and-paste zusammengestöpselt sind und über deren Zeitverhalten 
keine Überlegungen angestellt worden sind.

Wie kann z.B. ein Kontroller eine unter wechselnder Belastung stehende 
Spannung konstant halten, wenn er zwischendurch immer wieder Daten ans 
Display senden muss und dazu noch auf per USB ankommende Befehle 
reagieren muss?

von Martin K. (dschadu)


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Peter R. schrieb:
> Wie kann z.B. ein Kontroller eine unter wechselnder Belastung stehende
> Spannung konstant halten, wenn er zwischendurch immer wieder Daten ans
> Display senden muss und dazu noch auf per USB ankommende Befehle
> reagieren muss?

Nunja, da könnte man mehrere einsetzen - einer der NUR Regelt. Alles 
andere wird von einem anderen Controller übernommen.
Der Regelcontroller würde dann einfach einmal einen Sollwert bekommen 
und damit arbeiten - bis man was neues einstellt.
Trotzdem bleibt die Frage ob es schnell genug wäre.

von Lothar S. (loeti)


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> Nunja, da könnte man mehrere einsetzen - einer der NUR Regelt.

Soll das ein Witz sein?

von Martin K. (dschadu)


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Nein, warum? Aussage war so gemeint, mehrere Controller, einer übernimmt 
das regeln, ein anderer eben alles andere (USB, Display...)
Es war nur eine in den Raum geworfene Aussage/Idee. Keine 
Wissenschaftliche Ausarbeitung.

von Lothar S. (loeti)


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> Nein, warum?

Weist Du wie schnell der uC sein müsste um Impulslasten sauber 
auszuregeln?

Grüße Löti

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