Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Labornetzteil


von Tex (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Moin Moin, ich habe als Ausbildungsprojekt ein Labornetzteil geplant.

U_Soll uns I_Soll kommen per DAC (nicht auf den Bildern)

Laut Multisim und LT Spice funktioniert es wunderbar.

Leider fehlt mir noch die praktische Erfahrung ob es auch im "realen" 
Aufbau funktioniert.

Mir ist bewusst, sollte der Transistor Q2 ausfallen habe ich die volle 
Versorgungsspannung am Ausgang. Dies habe wollte ich über einen Attiny 
überwachen mit einem Relais.

danke im Vorraus.

von Eddy C. (chrisi)


Lesenswert?

Du hast einige Eckdaten unterschlagen, Maximalstrom, Maximalspannung

Ich vermute min 3A.

Q1 ist zu schwach für die Endstufentransistoren

Die Lösung mit Differenzverstärker klingt gut, wird aber Probleme mit 
den (realen) Offsetspannungen der OpAmps bringen.

Wozu IC3A und B?

Wie werden die OpAmps versorgt? Das wirft reale Probleme auf bis hin zum 
No-Go,

Wozu C7, R2?

Q2 könnte einen Emitterwiderstand vertragen, um die Schleifenverstärkung 
zu reduzieren und definieren.

Im Bereich Schwingneigung werden vermutlich die grössten Probleme zu 
erwarten sein.

von Klaus R. (klara)


Lesenswert?

Hallo Tex,
LTspice ist schon mal gut. Aber, bist Du sicher das ein BC546B vier 
TIP3055 ansteuern kann?

Ich würde hier vor jedem TIP3055 einen Basisvorwiderstand schalten. Zum 
Treiben sollte man einen BD-Typ nehmen der mindestens 4A liefern kann.

Schau Dir mal das Datenblatt des TIP3055 an.
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/2775/MOSPEC/TIP3055.html

Uce = 4,0V
Ic =  4A     hfe min = 20
Ic = 10A     hfe min =  5

Du solltest am Anfang mal grob den Rahmen überschlagen und dann erst 
simulieren. Ferner wirst Du für diesen "Ofen" einen guten Kühlkörper 
einsetzen müssen.
mfg klaus.

von Tex (Gast)


Lesenswert?

Eddy Current schrieb:
> Du hast einige Eckdaten unterschlagen, Maximalstrom,
> Maximalspannung
>
> Ich vermute min 3A.

Oh Sorry, hab ich wirklich vergessen. 40V 5A wobei ich eine Umschaltung 
pro 10V gebaut habe.
>
> Q1 ist zu schwach für die Endstufentransistoren

BD235 sollte es werden, ich habe gerade gemerkt war die alte Version.
>
> Die Lösung mit Differenzverstärker klingt gut, wird aber Probleme mit
> den (realen) Offsetspannungen der OpAmps bringen.
>
> Wozu IC3A und B?

Siehe Diskreter Istrumentenverstärker, damit entkoppelt man den 
Spannungsteiler, um diesen nicht zu belasten, ähnlich wie bei einer 
Brückenschaltung
>
> Wie werden die OpAmps versorgt? Das wirft reale Probleme auf bis hin zum
> No-Go,

+/- 15V sorry angabe vergessen
>
> Wozu C7, R2?

für evt Änderungen, sollten aber nicht bestückt werden.
>
> Q2 könnte einen Emitterwiderstand vertragen, um die Schleifenverstärkung
> zu reduzieren und definieren.
>
ok danke

> Im Bereich Schwingneigung werden vermutlich die grössten Probleme zu
> erwarten sein.

Wie kann man diese Verhindern?

Ich würde es so Aufbauen und dann versuchen wenn schwinungen auftreten 
diese zu Beseitigen. Habe mein Oszi heute bekommen (Rigol DS1104Z).

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Tex schrieb:
> Leider fehlt mir noch die praktische Erfahrung ob es auch im "realen"
> Aufbau funktioniert.

Nein, die Schaltung wird nicht funktionieren.

Abgesehen davon, daß R7, R8, R9, R10 extrem genau sein müssten (rechne 
mal aus was alleine bei 1% Fehler passiert) (an R15, R21, R22, R23 sind 
die Anforderungen auch sehr hoch, wenn die Ausgangsspannung gleich hoch 
sein soll, egal ob USHUNT+ = 30.1V und USHUINT- = 30.0V oder USHUNT+ = 
3.1V und USHUNT- = 3V sein soll)

hast du IC5B als Komparator und nicht als Regler, und ebenso bei IC4B 
nicht verstanden, was ein Regler ist und was die Bauteile drumrum 
machen.

Deine Schaltung schwingt. Ob der Q2 den Strom durch R14 schafft, wissen 
wir mangels Wert auch nicht.

Nein, der Weg von deiner Prinzipskizze zu einem funktionierenden 
Labornetzteil ist noch weit. Labornetzteile sind vor allem deshalb die 
hohe Kunst der Elektronik, weil sie mit allen möglichen Lasten, ob 
Induktiv oder Kapazitiv, zu Recht kommen sollten.

von Tex (Gast)


Lesenswert?

Klaus Ra. schrieb:
> Hallo Tex,
> LTspice ist schon mal gut. Aber, bist Du sicher das ein BC546B vier
> TIP3055 ansteuern kann?
>
> Ich würde hier vor jedem TIP3055 einen Basisvorwiderstand schalten. Zum
> Treiben sollte man einen BD-Typ nehmen der mindestens 4A liefern kann.
>
Ja wenn man doch son be***** hfe hat muss ich das wohl

> Schau Dir mal das Datenblatt des TIP3055 an.
> http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/27...
>
> Uce = 4,0V
> Ic =  4A     hfe min = 20
> Ic = 10A     hfe min =  5
>

Oh ok, ich hatte ein Datenblatt mit nem hfe von 60

> Du solltest am Anfang mal grob den Rahmen überschlagen und dann erst
> simulieren. Ferner wirst Du für diesen "Ofen" einen guten Kühlkörper
> einsetzen müssen.
> mfg klaus.

Habe Goße Kühlröhren von Fischer Kühlkörper

von Tex (Gast)


Lesenswert?

MaWin schrieb:
> Tex schrieb:
>> Leider fehlt mir noch die praktische Erfahrung ob es auch im "realen"
>> Aufbau funktioniert.
>
> Nein, die Schaltung wird nicht funktionieren.
>
> Abgesehen davon, daß R7, R8, R9, R10 extrem genau sein müssten (rechne
> mal aus was alleine bei 1% Fehler passiert) (an R15, R21, R22, R23 sind
> die Anforderungen auch sehr hoch, wenn die Ausgangsspannung gleich hoch
> sein soll, egal ob USHUNT+ = 30.1V und USHUINT- = 30.0V oder USHUNT+ =
> 3.1V und USHUNT- = 3V sein soll)
>
Ja den teil kann ich ja auf einen Instrumenten Verstärker ersetzen

> hast du IC5B als Komparator und nicht als Regler, und ebenso bei IC4B
> nicht verstanden, was ein Regler ist und was die Bauteile drumrum
> machen.
>
Diese Beschaltung habe ich schon häufig gesehen bei Netzteilen, warum 
sollte es nicht funktionieren?

> Deine Schaltung schwingt. Ob der Q2 den Strom durch R14 schafft, wissen
> wir mangels Wert auch nicht.
>
Ja ich werde es Überarbeiten

> Nein, der Weg von deiner Prinzipskizze zu einem funktionierenden
> Labornetzteil ist noch weit. Labornetzteile sind vor allem deshalb die
> hohe Kunst der Elektronik, weil sie mit allen möglichen Lasten, ob
> Induktiv oder Kapazitiv, zu Recht kommen sollten.

Ich bin ja auch dran.

von U. M. (oeletronika)


Lesenswert?

Hallo,
ich habe in früheren Zeiten einige Laborstromversorgungen gebaut und 
habe dabei einige Erfahrungen gesammelt.
Zuerst nenne mal deine Wünsche. Was soll das Teil können?
Diverse Hinweise hast du schon bekommen. Das ganze Konzept kann noch 
verbessert werden..

Ich für meinen Teil möchte kein NT, das nur einen groben Strombereich 
von 0...4A hat.

Meine NT haben mehrer einstellbare Strombereiche, z.B. 
6mA,60mA,600mA,6A.
http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/ELEKTRONIK/StromVersorgung/ALTE_NT/Netzteil_35V-6A_gesamt_A4.jpg
Damit kann man eben auch mal rel. genau wenige mA für LED-Tests oder 
Sensoren einstellen.

Wenn man aber eine Auflösung im Bereich von ca. 1uA erreichen will, dann 
braucht es etwas Aufwand, um keine Fehlströme zu verursachen, welche in 
deiner Schaltung z.b. durch die Spannungteiler hinter R5 entstehen.
Da sollten also direkt Spannungsfolger zur Entkopplung zum Einsatz 
kommen.

Die Regelung gegen Masse ist so zwar möglich, aber eine schwimmende 
Stromversorgung der OPV macht die ganze Sache einfacher.
http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/ELEKTRONIK/StromVersorgung/Labor-SV_2014/Labor-SV_2014_Prinzip.pdf

Ansonsten sind noch viele Details zu bedenken, die du noch nicht 
berücksichtigt hast. Z.B. eine Leckstomableitung vor R5, Überlastschutz 
bzw. Übertemperaturschutz, Anzeigen des Reglermode, Referenzerzeugung 
usw.

Diverse Schaltungen zum Nachdenken und Nachahmen findest du in meiner 
Sammlung.
http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/ELEKTRONIK/StromVersorgung/ALTE_NT/
Gruß Öletronika

von X. Y. (elektro_henkler)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hier hab ich was gefunden was ich selbst schon nachgebaut habe:
http://hpm-elektronik.de/projekte/nt30-15/schaltplan%20nt30v-15a.JPG

Was halten die anderen davon? Ähnlich wie die Schaltung vom Tex

: Bearbeitet durch User
von Michael (Gast)


Lesenswert?

Das hab ich auch gebaut, nur die Strommessung habe ich in die HighSide 
gelegt weil ich mit einem Mikrocontroller alle Werte Massebezogen messe 
und die Strom und Spannungswerte auch Massebezogen vorgebe mit dem 
Mikrocontroller.

von Tex (Gast)


Lesenswert?

Michael schrieb:
> Das hab ich auch gebaut, nur die Strommessung habe ich in die
> HighSide
> gelegt weil ich mit einem Mikrocontroller alle Werte Massebezogen messe
> und die Strom und Spannungswerte auch Massebezogen vorgebe mit dem
> Mikrocontroller.

Echt? Ist das So gut das es jeder nachbaut? gibt es noch weitere die es 
gebaut haben? Was sagen unsere FAchleute zum Schaltplan?

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Tex schrieb:
> Was sagen unsere FAchleute zum Schaltplan?

C9 und C18 tun was zur Stabilität, obs ausreicht kann ich nicht 
abschätzen, aber wenn nach dem Ausschalten die Hilfsversorgung 
(+12V/-12V) absinkt jedoch die 39V noch da sind, bekommt der Ausgang die 
Spannung übergebraten. Aus einen 5A Trafo werden auch keine 4A 
Gleichstrom, eher 3A.

von Michael K. (Gast)


Lesenswert?

Für die Strommessung würde ich sowas in der Richtung wie den HV7801K1-G 
nehmen. Gibt aber auch viele andere, ist bei Mouser gut zu finden.
Setz den vor die Längsregler damit der immer seine min. 
Versorgungsspannung sieht.

Gegen Rückspeisung hast Du nichts drin.
Diode über CE der Längstransistoren hilft.

Deine ganze Regelung hat überhaupt keinen I Anteil.
Arbeite nochmal PID Regler durch und mach das einstellbar.

Ohne I schwingen Deine Regler, was Du erst nicht sehen wirst weil die 
Ansteuerung der Längstransistoren elendig langam ist.
Lastsprünge kann das Teil fast nicht ausregeln weil entweder zu wenig 
Strom in die Basis kommt, oder die BE Strecke passiv über den Laststrom 
ausgeräumt werden muss.

Eine Überspannungserkennung mit Tiny und Relaisabschaltung kannst Du 
vergessen. Bis da mal was eingreift ist nichts mehr da was man noch 
schützen könnte.
Wenn Dein Regler nicht funktioniert, dann funktioniert das Netzteil 
nicht.

Was Du unbedingt haben solltest ist eine Übertemperaturabschaltung.
Bei etwas das mehr Wärme als alles andere produziert ist das einfach 
notwendig.

Was Dir eigentlich schon LTspice zeigen sollte, sofern Du wirklich reale 
Bauteilmodelle gewählt hast, ist das Lastsprungverhalten.
Probiere mal Deine Spannungsquelle als DC mit überlagerter AC Spannung 
zu realisieren und die Last zwischen 0 und 100% springen zu lassen.

Dann optimiere Deinen PID Regler so das ein akzeptables Ergebniss über 
den ganzen möglichen Betriebsbereich dabei rauskommt.
Die Zeit kannst Du jetzt investieren oder später nach der Xten 
zerstörten Schaltung die daran betrieben wurde.

von Tex (Gast)


Lesenswert?

habe leider keinen durchblick bei den pid reglern :(

von Michael K. (Gast)


Lesenswert?

Dann kannst Du keine Regler bauen, so einfach ist das.
Ohne Basiswissen geht es nicht.

von Klaus R. (klara)


Lesenswert?

Tex schrieb:
> habe leider keinen durchblick bei den pid reglern :(

Dann passt das Sprichwort, probieren geht über studieren.
LTspice ist Dein Freund.
mfg klaus

von Lurchi (Gast)


Lesenswert?

Ein wenig Grundlagen sind aber schon zu empfehlen. Es macht das 
Probieren in der Simulation doch um einiges schneller und 
zielgerichteter. Die Simulation ist aber ganz gut um die Theorie zum 
Regler auch gleich anzuwenden und zu verdeutlichen.


Wenn man es dann real aufbaut, sollte man erst einmal eine kleinere 
Version mit vielleicht 20 V und 0,5 A testen - das gibt weniger Rauch.

von Michael K. (Gast)


Lesenswert?

Klaus Ra. schrieb:
> probieren geht über studieren

Trotzdem muss man grundsätzlich einem OP P,I und D Anteil geben können 
um dann mit den Werten zu spielen.
Auch muß man erkennen wann mehr als eine Stufe notwendig ist um 
gewünschte Eigenschaften zu erreichen.

von Klaus R. (klara)


Lesenswert?

Tex schrieb:
> habe leider keinen durchblick bei den pid reglern :(

Such mal nach "PID Regler einstellen". Der erste Treffer bietet schon 
etwas Brauchbares, auch ohne grosse Mathematik.

http://de.wikipedia.org/wiki/Faustformelverfahren_%28Automatisierungstechnik%29
mfg klaus

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.