Hallo alle Zusammen, ich bin im Besitz eines sehr alten Netzteils von meinem Vater, das nicht einmal eine Strombegrenzung hat und außerdem Wesentliche Qualitätsmängel aufweist. Anfangs war das noch OK, aber mit der Zeit sind meine Ansprüche gestiegen und ich beschloss mit einem Kumpel ein eigenes Laborzetzteil zu entwickeln. Dies sollte µC-gesteuert mit einem 12bit Zweikanal-DAC die Spannung und die Strombergrenzung steuern. Das Bild im Anhang zeigt den Schaltplan der Regelstufe und der Endstufe, die wir entwickelt haben. An der Leitung Vcc soll die geglättete maximale Ausgangsspannung + 3V anliegen, da man durch die Darlingtonstufen Q2 und Q3 gewisse Spannungsabfälle hat. So liegen am Ausgang zwischen 3V und 30V an. R1 dient der Schaltung als Shunt, um den Strom zu messen. dies wird von IC1A und Umschaltung übernommen. Der Comperator IC2A vergleicht nun, ob der gemessene Strom oder der an Aset eingestellte Strombegrenzungsmaximalwert höher ist und zieht dementsprechend bei einem höheren nichtinvertierten Eingang den Ausgang hoch. der Transistor T1 Schaltet durch und zieht die Leitung Vset Voltage reg. auf Minus, um den Stromfluss zu begrenzen. IC1B und Umschaltung sind zur einstellund der Spannung da. Nun meine Frage: Da ich kein Ass auf dem Steckbrett bin habe ich es gerade mal zur Endstufe geschafft; Sie funktioniert, aber die U/I-Regelung habe ich nicht aufgebaut bekommen. Liegt es an mir, dass ich Fehler beim Aufbauen gemacht habe oder ist der Schaltplan falsch? Ist überhaupt der Ansatz richtig? Kann das überhaupt funktionieren? Wenn nicht: Habt ihr eine bessere Lösung für mich? Danke schon mal im Voraus für eure Hilfe, Maximilian K.
Angehängte Dateien:
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Labornetzteil.png
7,8 KB
Sorry, habe versehentlich den Schaltplan zweimal hochgeladen!
Maximilian K. schrieb: > Liegt es an mir, dass ich Fehler beim Aufbauen > gemacht habe oder ist der Schaltplan falsch? Was heisst Schaltplan falsch, die Bauteile sind ungeeignet. Ein TL08x braucht MINDESTENS 3V mehr (und an GND 3V weniger) als jede Eingangsspannung betragen kann, sonst funktioniert er nicht. Ein Komparator als Strombegrenzer ist ... Murks, das ist doch keine Sicherung die ein mal auslöst und dann ist es vorbei, das ist also komzeptioneller Murks. C1 macht deine Stromregelung zudem so langsam, daß bis dahin die angeschlossene Schaltung schon in Rauch aufgegangen ist. Aus einem TL082 kommen also NIEMALS 0V raus, wenn seine negative Versorgun an 0V angeschlossen ist, da müssten schon MINDESTENS -3V als versorgungsspannug anliegen. Zudem verhält sich der TLß82 lutig, wenn die Spannung näher als 2V an die Versorgung kommt: Der Ausgang polt schlagartig um, es kommen also volle 30V aus ihm raus. Das Steinzeitbauteil ist einfach nur unzumutbar. Dann hast du einen 0.1 Ohm shunt und regelst von 0-5V. Das macht 50A und 250 Watt. Komplett falsche Auslegung also. Dann schaltest du 2 Transistoren parallel ohne dir um die Stromverteilung gedanken zu machen, es fehlen im Emitterpfad Stromverteilungswiderstände. Bei normalen Transistoren reicht ein Widerstandswert, an dem bei vollem Strom ca. 0.7 anfallen, bei Darlingtons braucht man 1.5V. Dann verwendest du TIP120. Bei 30V erlauben die laut Figure 4. Safe Operating Area so 1.5A pro Stück, das würde Stromverteilungswiderstände von 1 Ohm erfordern die 2.5 Watt aushalten sollten. Damit 1.5A fliessen kann, reichen 1.5mA Basisstrom, aber deine überflüssgen 2k2 führen dabei zu 3.3V SPannungsabfall. Wenn man also 33V hineinsteckt kommen aus deiner Schaltung 5V am shunt 3V am OpAmp Ausgang 3.3V an den 2k2 1.5V am TIP120 1.5V am (fehlenden) Stromverteilungswiderstand maximal 23.7V raus. IC1B bekokmt bis 5V, verstärkt um 5.7, also auf 28V, die werden nie erreichbar sein. 2u2 am Ausgangg werden uz wenig sein, eine Schwingneigung zu unterdrücken, zumal 2u2 nach dem 10k die Schaltung so unsäglich langsam machen. Es sind also haufenweise massive Designfehler drin, schon beim simpelsten Rechnen liegt man völlig daneben, und die Bauelementeeigenschaften wurden komplett ignoriert, offenbar im Trugschluss, reale Bauteile würden sich wie theoretisch optimale Bauelemente verhalten. http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.1
Maximilian K. schrieb: > Der Comperator IC2A vergleicht nun, ob > der gemessene Strom oder der an Aset eingestellte > Strombegrenzungsmaximalwert höher ist und zieht dementsprechend bei > einem höheren nichtinvertierten Eingang den Ausgang hoch. der Transistor > T1 Schaltet durch und zieht die Leitung Vset Voltage reg. auf Minus, um > den Stromfluss zu begrenzen. Wird der Teil bei einem Überstrom nicht "oszillieren": sobald der Komparator umschaltet sinkt der Strom unter den Limitwert, der Komparator schaltet wieder zurück, der Strom steigt wieder auf zu große Werte, .... Sind das vielleicht die Probleme, die du bei der U/I-Regelung beobachtest? Maximilian K. schrieb: > aber die U/I-Regelung habe ich > nicht aufgebaut bekommen. MaWin schrieb: > würde Stromverteilungswiderstände von 1 Ohm erfordern die sind doch drinnen? (R12, R13)
Ganz so einfach wie es auf den ersten Blick scheint, ist es mit einem Labornetzgerät nicht. Die Schwierigkeit besteht darin die Regelung auch bei verschiedenen möglichen Lasten stabil (d.h. nicht schwingend und ohne extreme Überschwinger bei Lastwechseln) zu bekommen. Bei dem Vorschlag oben fehlt der Abgleich der Spannungsregelschleife - das würde vermutlich bei Kapazitiver Last zu schwingen anfangen. Auch ist die Strombegrenzung sehr langsam und auch da wären die Chancen hoch das es schwingt - schon bei der LM393 nicht gut für eine lineare Regelschleife geeignet ist. Die Strommessung über den Shunt und Differenzverstärker bringt auch recht viele Störungen rein, weil die Gleichtaktunterdrückung eher nicht so gut ist. Der TL082 ist auch kein Single Supply OP. Bei einem Labornetzteil sollte man erst einmal das Steckbrett durch ein virtuelles wie LTcad ersetzen, also lieber simulieren statt Widerstände/Transistoren zu rösten. Es gibt schon viele Labornetzteil Threads hier - leider auch viel schlechte Vorschläge. Ganz gut gelungen sieht etwa das Netzteil aus dem CT-Labor aus: http://www.thoralt.de/wiki/index.php/DCG Ganz 1:1 muss man es auch nicht nachbauen. Insbesondere die Umschaltung die Sense Buchsen und die Umschaltung der Strombereiche kann man sich meist sparen. Das Prinzip ist aber ganz brauchbar, zumindest solange man nur einen Kanal am Trafo betreiben will. Wegen des Shunts auf der GND Seite ist es da kaum möglich mehr als die eine Spannung ohne galvanische Trennung zu erzeugen.
Hallo einen Fehler hat die Schaltung: Strom zu hoch, Komparator schaltet ab => Strom = 0. Komp. schaltet ein. Strom zu hoch. u.s.w.
Danke für die Tipps und Verbesserungsmöglichkeiten. Und MaWin: Ich habe die Bauteileigenschaften tatsächlich ignoriert, da ich ein fach "Standatdbauteile" nehmen wollte, um ersteinmal das prinzip des Regelkreises darzustellen. Danke trozdem für den Hinweis!
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