Professionelle Prototypen/Kleinserien - Integration von Netzteilen: SNT oder Trafo? Verkabelung?

[Sascha W. (arno_nyhm)]

Hallo,

ich wollte mich mal umhören wie andere Elektroniker so Ihre Geräte 
aufbauen. Es geht um Spezialanfertigungen in kleinster Stückzahl, 
dennoch sollen die Geräte professionell aufgebaut sein.
Ich setze gern die inpac-Gehäuseserie von Schroff ein, da sie preiswert 
sind, eine gute, universelle mechanische Grundlage mit vielen 
Befestigungsmöglichkeiten bieten (z.B. auch Vertrebungen im 
Zebehör-Programm, direkt mit 19"-Ohren ausgestattet sind und auch 
optisch etwas hermachen.

Als Problematisch empfinde ich generell die Kabelführung im Gehäuse, 
deshalb bin ich dazu übergegangen eine große Platine einzusetzen, auf 
welcher auch gleich die Netzbuchse, alle nötigen Bauteile zur 
Absicherung sowie rudimentären Netzentstörung und möglichst auch alle 
anderen Steckverbinder untergebracht sind. Sollte es einmal unpraktisch 
sein einen Steckverbinder direkt als Print-Version auszuführen kommen 
nur kurze, selbst-trage "Pigtails" zum Einsatz - der Steckverbinder ist 
am Panel befestigt und über einen passenden Kabel-PCB-Steckverbindersatz 
auf kürzesten Wege mit der Platine verbunden.
Ein etwas längeres Kabel gibt es, aus praktischen Gründen, für den 
Netzschalter, welcher auf der Frontplatte liegen soll - erkennt man 
bestimmt im angehängten Bild von der Topologie her ganz gut.

Das funktioniert soweit sehr gut. Etwas fehl am Platz wirkt da so ein 
auf die Platine geschraubtes Meanwell-Schaltnetzteil - es erschien mir 
aber am praktischsten; der kleine Printtrafo rechts-mittig liefert nur 
die Standby-Versorgung.
Wie im Eagle-Layout eingezeichnet, wird das Meanwell-SNT über 
Phoenix-Schraubklemmen (mit dem selben Raster der Schraubklemmen des 
Netzteils selbst) sowie sehr kurzen Leitungen elektrisch angeschlossen.
Mechanisch ist der Aufbau auch sehr solide - die gelb eingezeichneten 
Objekte sind Tragschinen, welche an den seitlichen Löchern mit dem 
Korpus des Gehäuses verbunden sind. Entsprechend platzierte 
Verschraubungen mit der Platine sorgen im Bereich mit entsprechender 
Belastung für sicheren Halt - alles ohne, dass irgendwelche mechanischen 
Nachbearbeitungen nötig sind oder gar selbst angefertigte Montageteile 
gebraucht werden! Die erwähnten Tragschinen sind Zubehörteile von 
Schroff für die inpac-Gehäusereihe...

An dieser Stelle eine kurze erklärung zum Eagle-Bild:
Die rosafarbenen Punkte kennzeichnen die Position der Löcher im 
Gehäusekorpus, an welchen auch die Tragschinen befestigt werden; diese 
wiederum haben Löcher an den türkisfarbigen Stellen.
Die grüne Außenkontur entspricht dem gesamte Gehäuseinnenraum.


Tja - was gäbe es denn für Alternativen zu einer solch plumpen 
Integration von einem Schaltnetzteil mit eigenem Gehäuse auf einer 
Platine?!

- Ein entsprechendes Schaltnetzteil selbst designen und Bauteil für 
Bauteil auf die Platine bringen
...viel zu großer Aufwand im Prototypen-Bereich, von den höheren Kosten 
mal ganz abgesehen.

- Einen Netztrafo verwenden
...bis 36VA gibt es praktische Printtrafos - für höhere Leistungen 
müsste man z.B. einen Ringkerntrafo wieder irgendwo und irgendwie 
befestigen. Und dann ist da natürlich noch die Aufbereitung der 
Spannung, welche bei höheren Leistungen auch entsprechende 
Verlustleistungen mitbringt - alles machbar, doch wieder mehr Aufwand - 
das Schaltnetzteil liefert einfach.

- Print-SNT-Module verwenden
...diese Ausführung gibt es auch nur für recht kleine Leistungen, zudem 
sind sie viel teurer als ihre vergleichbaren Kollegen mit 
Schraubklemmen-Anschluss.

- Die nachfolgende Leistungsschaltung so auslegen, dass direkt mit 
Netzspannung gearbeitet wird
...im konkreten Fall sitzt hinter dem 24V/100W-Meanwell-SNT einfach ein 
DC/DC-Wandler auf Basis eines Royer-Konverters der letztendlich eine 
symmetrische Spannung von +/-60VDC..+/-350VDC liefert - die Basis dieses 
Royer-Konverters existiert schon vor diesem Projebt, also habe ich diese 
bestehende, getestete und sicher funktionierende Schaltung einfach 
geringfügig modifiziert und direkt wiederverwendet.
Natürlich ist es auch im absolut machbaren Spektrum einen Wandler 
aufzubauen der die gewünschte Spannung dirket aus der gleichgerichteten 
Netzspannung herstellt - mit den heute zur Verfügung stehenden Tools und 
Bausteinen alles kein Hexenwerk; wer sich in der Praxis aber einmal 
damit beschäftigt hat weiß, dass da doch sehr viel schief gehen kann und 
es so nunmal zeitintensiv wird - also wieder mehr Aufwand.


Für ähnliche Geräte (also auch nach dem oben genannten Schema aufgebaut) 
mit geringerem Leistungsbedarf verwende ich idR. Flachtrafos und 
Linearregler - ganz altmodisch. Dabei lässt sich natürlich alles ganz 
orthodox auf der Platine befestigen...

Ich bin mit dem Aufbau ansich sehr zufrieden! Auch offen kann sich das 
Gerät sehen lassen, es ist kein unübersichtliches Ratsnest und auch die 
Montage ist sehr einfach - dementsprechend auch weniger Fehlerquellen.
Ich würde gern einmal hören wie Ihr in ähnlichen Fällen vorgeht oder 
auch einfach wie Ihr ein solches Gerät aufgebaut hättet; natürlich auch 
gern Verbesserungsvorschläge!


Grüße
Sascha

P.S.: Bitte nicht über die Sinnlosigkeit der Schaltung des gezeigten 
Layouts wundern - das ist ein Zwischenstand, erst die Mechanik!

[Kein Troll (Gast)]

Ich vermeide Netz auf der Leiterplatte, denn dann muss sie die Netz 
Normen einhalten, und sonst eben nicht. Powersupplies bau ich in der 
Regel nicht selbst, sondern verwende fertige. Falls ich doch ein 
Analoges bauen muss, dann wird nur die sekundaer Wicklung des Trafos auf 
der Leiterplatte angeschlossen. Der Trafo kommt dann direkt an den 
Netzschalter mit integrierter Sicherung und Filter.
Ich hab auch schon Speisungen fuer 600V DC oder so gebaut. Sowas wird 
dann mit einen externen Netzteil mit 12/24/48 V gespiesen, sodass die 
Leistung begrenzt ist, und bei den hohen Spannungen nur die 
Isolationsabstaende beachtet werden muessen.

[Kein Troll (Gast)]

Eine der Normen besagt uebrigens, dass das Geraet vom Tisch fallen 
koennen muss, oder aehnlich, ohne kaputt zu gehen. Da muss man dann 
aufpassen mit Trafos auf der Leiterplatte.