Hallo liebe Mikrocontroller-Gemeinschaft, ich muss für ein Projekt ein einstellbares Netzteil bauen. Schaltplan, Dimensionierungen der Bauteile und die Stückliste habe ich soweit fertig. Dennoch habe ich bei einigen Bauteilen ein mulmiges Gefühl, wie z.B. beim Transformator und der Sicherung. Ich wäre euch dankbar, wenn ihr euch die Schaltung und die Dimensionierungen einmal anschauen würdet und mir eine Rückmeldung geben könntet, was falsch oder verbesserungswürdig ist. Gefordert ist eine einstellbare Ausgangsspannung von 12V-24V und eine Ausgangsleistung von maximal 24W Dimensionierung: ---------------- -Errechnung des Ausgangsstromes Ia: Ia = Pmax / Uamax = 24W / 24V = 1A -Errechnung von C1: C1 = Ia * t / U = 0,01s * 1A / 1,5V = 6666,67µF, 63V --> 6800µF -Errechnung der Brummspannung Ubrumm: Ubrumm = Ia * t / C1 = 0,01s * 1A / 6800µF = 1,47V -Errechnung der Eingangsspannung Ue: Ue = Uamax + Udrop + Ubrumm = 24V + 3V + 1,47V = 28,47V -Errechnung der maximalen Verlustleistung Pvmax: Pvmax = (Ue - Uamin) * Ia = (28,47V - 12V) * 1A = 16,47W -Errechnung des Kühlkörperwiderstandes Rthk: Rthk = Tj - Tu / Pv - (RthG + Rthü) = 125C - 32C / 16,47W - (3K/W + 0,4K/W) = 2,25K/W -Errechnung der Trafospannung Ueff: Ueff = Ue + Udiode / 0,9 (Netzunterspannung) / Wurzel2 (Gleichrichtung) = 28,47V + 1,4 / 0,9 / Wurzel2 = 23,47V -Errechnung der Spannunsfestigkeit: Trafospannung Leerlauffaktor Gleichrichtung * Netzüberspannung - Udiode = 24V * 1.11 Wurzel2 1.10 - 1,4 = 40,04V -Errechnung der Sicherung F1: If1 = Ptrafo / Uprimär *2 = 36VA / 230V * 2 = 313,04mA -Errechnung des Widerständes R2 bei 12V: R2 = Ua - Uref - (IAdj * R1) * R1 / Uref = 12V - 1,25V - (50µA * 261Ω) * 261Ω / 1,25V = 2241,88Ω --> 2210Ω + 40Ω -Errechnung des Widerständes R2 bei 24V: R2 = Ua - Uref - (IAdj * R1) * R1 / Uref = 24V - 1,25V - (50µA * 261Ω) * 261Ω / 1,25V = 4747,48Ω --> 2210Ω + 40Ω + 2500Ω Printtransformator den ich verbauen möchte: https://www.conrad.de/de/printtransformator-1-x-230-v-1-x-24-vac-36-va-15-a-vcm-36124-block-710471.html Die Schaltung möchte ich in solch einem Gehäuse verbauen: http://www.fischerelektronik.de/aktuelles/pressemitteilungen/presse-mitteilungen/designgehaeuse-frame-mit-integriertem-kuehlkoerper/
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Wie lang möchtest du 1A ziehen? Der Trafo muss immer spitzen mit 1 * Wurzel 2 = 1,414A liefern - da gibt's keine Reserven. Der B80C2300 scheint mir auch recht klein zu sein - den wirst du unter Spitzenlast ordentlich köcheln. KBU6B scheint mir besser geeignet.
S R schrieb: > Wie lang möchtest du 1A ziehen? Das weiß ich nicht genau (also ich weiß nicht, wie lange das Netzteil für das Projekt in Betrieb genommen wird). S R schrieb: > Der Trafo muss immer spitzen mit 1 * > Wurzel 2 = 1,414A liefern - da gibt's keine Reserven. Könntest du das bitte genauer erklären, ich verstehe nicht so genau was du meinst. S R schrieb: > Der B80C2300 scheint mir auch recht klein zu sein - den wirst du unter > Spitzenlast ordentlich köcheln. KBU6B scheint mir besser geeignet. Wird ausgetauscht.
Fred W. schrieb: > Dennoch habe ich bei einigen Bauteilen ein mulmiges Gefühl, wie z.B. > beim Transformator und der Sicherung. Nu, du hast aufmerksam gerechnet, inklusive Netzunterspannung und Leerlaufüberhöhung, und dabei bemerkt daß die Brummspannung nur recht klein sein darf, also der Elko gross sein muss, aber 2210Ω + 40Ω So genau ist die 1.23V Referenzspannung des LM317 sowieso nicht, kannst 2k2 nehmen. Wenn du exakt 12-24 brauchst, solltest du Trimmpotis vorsehen um dich an die reale Refenzspannung anzupassen. Für einen Dauerstrom von 1A ist der 1.5Arms Trafo etwas knapp. 1.6A wären besser, 1.8A satt ausreichend. Bedenke, daß dein Trafo keine Temperatursicherung hat und nur für 40 GradC Umgebungstemp dimensioniert ist (einem der 70 GradC übersteht kann man auch 1.6 statt 1.5 entnehmen weil es nie 70 GradC hat). Sicherung ist ok, sollte träge sein. Die Diode "R2" ist nicht unbedingt nötig, da niemand Strom vor dem Spannungsregler abziehen kann.
Fred W. schrieb: > Könntest du das bitte genauer erklären, ich verstehe nicht so genau was > du meinst. Das ist das Grundprinzip der Brückengleichrichtung. Die Spannung erhöht sich um sqrt(2) - die Leistung bleibt aber die selbe. Es gilt: P = U x I Umgestellt: U = P/I U ist bekannt (24V x sqrt(2) = 33,9V) und P auch (36VA). D.h. nach der Brückengleichrichtung hast du maximal (Diodenverluste außen vor) 33,9V und 1,06A.
S R schrieb: > Umgestellt: U = P/I Das ist natürlich ein ungeheurer Tippfehler I = P/U sollte da stehen.
S R schrieb: > D.h. nach der Brückengleichrichtung hast du maximal (Diodenverluste > außen vor) 33,9V und 1,06A. Nicht ganz, weil der Strom auf dem Trafo nicht in rms fliesst, sondern in Spitzen, und dabei die Verluste im Draht höher sind. Je grösser der Elko und kleiner der Ripple um so kürzer die Ladeimpulse mit um so höherem Strom um so grösser der Faktor. Exakt würde man das wohl in Spice simulieren, denn Mathe ist blöd, der Trafohersteller sagt Faktor 1.8, die Praxis zeigt daß Faktor 1.6 meist reichen. Der B80C2300 reicht.
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S R schrieb: > Fred W. schrieb: >> Könntest du das bitte genauer erklären, ich verstehe nicht so genau was >> du meinst. > > Das ist das Grundprinzip der Brückengleichrichtung. > > Die Spannung erhöht sich um sqrt(2) - die Leistung bleibt aber die > selbe. > > Es gilt: P = U x I > Umgestellt: I = P/U > > U ist bekannt (24V x sqrt(2) = 33,9V) und P auch (36VA). > > D.h. nach der Brückengleichrichtung hast du maximal (Diodenverluste > außen vor) 33,9V und 1,06A. Ah okay, jetzt habe ich verstanden was du meinst, danke für die Beispielrechnung und deine Erklärung. Michael B. schrieb: > Für einen Dauerstrom von 1A ist der 1.5Arms Trafo etwas knapp. 1.6A > wären besser, 1.8A satt ausreichend. Bedenke, daß dein Trafo keine > Temperatursicherung hat und nur für 40 GradC Umgebungstemp dimensioniert > ist (einem der 70 GradC übersteht kann man auch 1.6 statt 1.5 entnehmen > weil es nie 70 GradC hat). Es wäre doch besser, wenn ich den Transformator austausche.
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Fred W. schrieb: > Es wäre doch besser, wenn ich den Transformator austausche. Spätestens dann würde ich aber auch gut überlegen den Gleich-Riecht-Er durch einen größeren zu ersetzen, denn deine "ziemlich dicke" Kapazität von 6.800µF wird so viel vom Trafo verlangen wie er geben kann. Wie lang das dein BGR mitmacht kommt auf den nun neuerlichen Trafo an B80C2300-1500A Datenblatt sagt: Max. zulässiger Ladekondensator 1.500 µF Min. erforderl. Schutzwiderstand 3.2 R
Ich halte C2 und C5 für herzlich überflüssig und C3 für kreuzgefährlich, denn er bringt ne heftige Zeitkonstante in die Regelung. Wenn überhaupt, dann überbrücke deine 4 Dioden im Grätz-GR mit jeweils 4.7nF. Sowas hat man früher gemacht, um etwaige HF-Störungen durch den Stromabriß bei Polatitätswechsel zu minimieren. Dürfte aber im heutigen SNT-Zeitalter überflüssig sein. Nochwas: Was soll R7 eigentlich sein? W.S.
Bei 24V Trafospannung und 12V Ausgangsspannung müsste der LM317 überschlägig (24V-12V)*1A = 12W verheizen. Das wird nicht funktionieren, so gut bekommst du den nicht gekühlt. Auch bei deiner LED wird es thermisch sehr eng. (24V-2,4V)*20mA = 0,43W. Mit einem 'normalen' 1/4W wird das nichts. 20mA brauchst du für die LED aber sowieso nicht, mach den Widerstand so groß, dass die LED 5mA bekommt, das reicht ihr und der Vorwiderstand bleibt kalt.
Kühl S. schrieb: > Bei 24V Trafospannung und 12V Ausgangsspannung müsste der LM317 > überschlägig (24V-12V)*1A = 12W verheizen. > Das wird nicht funktionieren, so gut bekommst du den nicht gekühlt. 12W schafft der in TO220 schon, sogar 25, Kühlkörper hat er auch ausgerechnet. Von 1.2 bis 24 zu regeln wäre jedoch mehr als zumutbar, da schlägt dann bei über 30V Eingangsspannung der SOA Schutz zu, daher sind LM317 für Netzteile ab knapp 0V ungeeignet. S R schrieb: > B80C2300-1500A Datenblatt sagt: > > Max. zulässiger Ladekondensator 1.500 µF > Min. erforderl. Schutzwiderstand 3.2 R Hmm, erschreckend schlecht. Ins Datenblatt hatte ich nun nicht geguckt. Allerdings sieht man hier http://diotec.com/tl_files/diotec/files/pdf/datasheets/b40c3700 daß die erlaubte Kapazität mit sinkender Spannung zunimmt. Er hat nicht 80V sondern 24V, also wäre das 4-fache erlaubt.
W.S. schrieb: > Ich halte C2 und C5 für herzlich überflüssig und C3 für kreuzgefährlich, C3 kreuzgefährlich?? Dann sind wohl die Datenblätter alle Humbug. > denn er bringt ne heftige Zeitkonstante in die Regelung. Die Zeitkonstante ist in der Steuerung der Ausgangsspannung!
Erstmal danke für die vielen Anmerkungen. S R schrieb: > Fred W. schrieb: >> Es wäre doch besser, wenn ich den Transformator austausche. > > Spätestens dann würde ich aber auch gut überlegen den Gleich-Riecht-Er > durch einen größeren zu ersetzen, denn deine "ziemlich dicke" Kapazität > von 6.800µF wird so viel vom Trafo verlangen wie er geben kann. > > Wie lang das dein BGR mitmacht kommt auf den nun neuerlichen Trafo an > > > B80C2300-1500A Datenblatt sagt: > > Max. zulässiger Ladekondensator 1.500 µF > Min. erforderl. Schutzwiderstand 3.2 R Folgenden Transformator habe ich ausgesucht: https://www.conrad.de/de/printtransformator-1-x-230-v-1-x-24-vac-50-va-208-a-vcm-50124-block-710567.html?sc.ref=Product%20Details Der Strom dürfte nun mit ca. 1,5A ausreichend sein, oder? (50VA / 33,9V) Meinen jetzigen Brückengleichrichter werde ich mit diesem ersetzen: https://www.reichelt.de/Gleichrichter/B40C5000-WW-/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=2998&ARTICLE=4637 Kühl S. schrieb: > Auch bei deiner LED wird es thermisch sehr eng. (24V-2,4V)*20mA = 0,43W. > Mit einem 'normalen' 1/4W wird das nichts. 20mA brauchst du für die LED > aber sowieso nicht, mach den Widerstand so groß, dass die LED 5mA > bekommt, das reicht ihr und der Vorwiderstand bleibt kalt. R1 ist ein 1W Widerstand.
Fred W. schrieb: > -Errechnung der maximalen Verlustleistung Pvmax: Pvmax = (Ue - Uamin) * > Ia = (28,47V - 12V) * 1A = 16,47W Das ist ja schön errechnet ... Wie bekommst du die 16,74W los? Schade ist halt, dass ein Linearregler gleich soviel mehr Aufwand (Kühlaufwand) erzeugt, als würde man einen einstellbaren zB LM2576 verwenden ...
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Fred W. schrieb: > Der Strom dürfte nun mit ca. 1,5A ausreichend sein, oder? Er ist nun, wie der Gleichrichter, etwas überdimensioniert, dein Netzteil wird also mehr als 1A schaffen können, so 1.2A Dauerlast. Mampf F. schrieb: > Wie bekommst du die 16,74W los? Er hat den Kühlkörper berechnet, übrigens ein ganzes Kühlkörpergehäuse. > Schade ist halt daß hier so viele Honks rumlaufen, die selbst nichts auf die Reihe bekommen, aber an jedem Projekt was rumzumeckern haben "würde ich doch vollkommen anders bauen".
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Michael B. schrieb: > daß hier so viele Honks rumlaufen, die selbst nichts auf die Reihe > bekommen, aber an jedem Projekt was rumzumeckern haben "würde ich doch > vollkommen anders bauen". Mich kannst du damit nicht meinen ...^^ Weder das eine noch das andere trifft zu :)
Die Berechnung der Verlustleistung sollte von der maximalen Spannung vor dem Regler ausgehen, nicht der minimalen. Also eher 35 V (ggf. weniger als die 40 V wegen Verlust für Rippel usw.). Das sind dann also nicht 16 W sondern eher so 23 W. Das ist auch mit sehr guter Kühlung schon schwer für den LM317 im TO220. Der Kühlkörper müsste entsprechend wohl größer. Bei der Spannung unter Last kommt ggf. noch ein kleiner Abfall vom Ausgangswiderstand des Trafos dazu. Bei einem 50 VA Trafo ist das aber nicht so viel. Dafür kommt der LM317 ggf. auch mit etwas weniger als 3 V Drop aus.
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