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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltregler für DIY SNT


Autor: Synthron (Gast)
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Hallo allerseits,

ich plane aktuell schon länger ein SNT selber zu bauen (wobei, SNTs hab 
ich schon viele gebaut, jetzt solls nur größer werden), welches mir als 
Labornetzteil dienen soll. Hier mal die bisher feststehenden Specs:

- 2-Kanal SNT mit Master und Slave
- je Kanal 0V-36V (muss nicht zwingend 0V sein, kann auch ab 0,6V o.ä. 
anfangen)
- je Kanal 0-5A Laststrom
- Kanäle im getrennten, parallelen oder seriellen Betrieb schaltbar

Das sind so die absoluten Rahmenspecs, die ich mir vorgenommen hab. Dazu 
werden noch zwei µCs kommen, die für jeden Kanal die Steuerung mit 
digitalen Potis erledigen und DIGs zur Steuerung durch den Menschen. Im 
Parallel/Seriellbetrieb sollen die µC untereinander über I²C 
kommunizieren und alle Daten auf LCDs anzeigen.

Jetzt zur Hardware selbst: die µCs werden vermutlich PICs, weil ich von 
denen noch tonnenweise rumliegen habe, deren Verschaltung mit galvanisch 
getrennten I²C-Leitungen steht soweit auch schon (an sich nix wildes). 
Zur Strommessung werden INA139 Shunt-Sensoren an 100mOhm Shunts 
verwendet. Die Spulen werden von mir auch ca. 260µH gewickelt, man will 
ja wenig Ripple-Strom
Der Trafo liegt bei mir auch schon in der Gegend rum, gleichgerichtet 
über Schottkys liegen an den Schaltreglern dann 42V an.

Für die Modusumschaltung hab ich Relais mit jeweils 6 Wechlern, die auf 
100V/10A je Schalter ausgelegt sind (erstaunlicherweise können das 
kleine Printrelais). Damit werden im Parallel/Seriellbetrieb die 
Taktgeneratoren und Feedbacks synchronisiert (Master regelt)

jetzt meine Frage: bisher hab ich immer nur monolithische Schaltregler 
(z.B. LT1074) benutzt. Welche benutz ich am besten hier wenn ich den 
Strom auch regeln will? Ich hab mal Google, Reichelt und Conrad bemüht, 
aber die schiere Auswahl erschlägt einen fast. Habt ihr Tipps, welchen 
IC ich dafür nehmen kann? Externe Transistoren sind kein Problem.

Hinweis: Ich erwarte keine fertige Schaltung, sondern nur 
Bauteilvorschläge! Ein bisschen Spaß an der Sache will ich ja auch noch 
haben;)

LG

Synthron

Autor: Stampede (Gast)
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Synthron schrieb:
> jetzt meine Frage: bisher hab ich immer nur monolithische Schaltregler
> (z.B. LT1074) benutzt. Welche benutz ich am besten hier wenn ich den
> Strom auch regeln will?

Du möchstest quasi mit deinem PIC die Sollgrößen vorgeben der externe 
Baustein soll das dann regeln oder möchtest du alles selbst machen?
Bei ersterem kann ich dir nicht helfen, ist m.E. zu sehr gefrickelt und 
daher habe ich mich nicht weiter mit beschäftigt.
Andern falls schnapp dir einen dsPIC33EP64GSxxx, der ist genau für SNT 
gedacht. Ok, du musst die komplette Hardware (sprich den Buckkonverter) 
drumherum bauen und auch die Regelung machen, ist aber mega spannend um 
man lernt sehr viel. Die finanzielle und v.a. zeitliche Aufwand ist aber 
nicht zu vernachlässigen.

Synthron schrieb:
> Die Spulen werden von mir auch ca. 260µH gewickelt, man will
> ja wenig Ripple-Strom
Eine große Spule kann auch problematisch sein bei Lastabwurf. Gerade bei 
Netzteilen will man, damit das Ding flott regeln kann, kein riesiges und 
damit schnarchlangsames LC Filter am Ausgang.

Autor: Synthron (Gast)
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Stampede schrieb:
> Du möchstest quasi mit deinem PIC die Sollgrößen vorgeben der externe
> Baustein soll das dann regeln oder möchtest du alles selbst machen?

Prinzipiell sag ich dem PIC mit den Drehimpuslgebern, dass er höher bzw. 
niedriger stellen soll (über Digitalpotis) und er am Analogeingang die 
Spannung und den Strom (über den INA) misst und auf ein LCD bringt.

Stampede schrieb:
> Andern falls schnapp dir einen dsPIC33EP64GSxxx, der ist genau für SNT
> gedacht. Ok, du musst die komplette Hardware (sprich den Buckkonverter)
> drumherum bauen und auch die Regelung machen, ist aber mega spannend um
> man lernt sehr viel.

den schau ich mir mal genauer an ;)

Stampede schrieb:
> Die finanzielle und v.a. zeitliche Aufwand ist aber
> nicht zu vernachlässigen.

ist auch als Langzeitprojekt gedacht, von daher...

Stampede schrieb:
> Eine große Spule kann auch problematisch sein bei Lastabwurf. Gerade bei
> Netzteilen will man, damit das Ding flott regeln kann, kein riesiges und
> damit schnarchlangsames LC Filter am Ausgang.

War anfangs auch mein Gedanke, hab mich dann aber für größere Spulen 
entschieden, da ich ja die Spannung einmal einstellen will und das dann 
geraume Zeit bleibt... Für die Anlaufphase wird der Ausgang sowieso über 
ein Relais von der Ausgangsspannung abgetrennt, damit ich mir nix 
zerstör. Zumindest so mal der Plan

Autor: Gerd E. (robberknight)
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Synthron schrieb:
> Der Trafo liegt bei mir auch schon in der Gegend rum, gleichgerichtet
> über Schottkys liegen an den Schaltreglern dann 42V an.

Warum mit Trafo auf die 42V?

Die Labor-SNTs die ich so kenne, gehen direkt von Netzspannung auf die 
Zielspannung, z.B. mit SG3525 geregelt.

Wenn Du die Schaltregler dahinter baust, sind die Vorteile des 
klassischen Trafos (Ripplearmut) dahin. Wenn schon mit Trafo, dann bau 
ein klassisches Linearnetzteil dahinter.

Autor: Synthron (Gast)
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Gerd E. schrieb:
> Warum mit Trafo auf die 42V?

naja... der Trafo lag halt schon rum... Primärgetaktete SNTs hab ich mal 
versucht, aber bin an denen kläglich gescheitert

Gerd E. schrieb:
> Wenn Du die Schaltregler dahinter baust, sind die Vorteile des
> klassischen Trafos (Ripplearmut) dahin. Wenn schon mit Trafo, dann bau
> ein klassisches Linearnetzteil dahinter.

LNTs hab ich schon genug gebaut und hatte immer das Pech, dass mir die 
Regler bzw. Transistoren abgeraucht sind trotz aktiver Kühlung und 
ziemlichen Overkill-Kühlkörpern... Und in diesem Falle will ich keine 
360W abführen müssen.
Auch wollte ich mal schauen, wie größere SNTs zum Basteln dimensioniert 
werden können, drum such ich hier ja nach Erfahrungswerten und nicht 
einen der 54236543 Bauteile, die mir Google raushaut.

Gerd E. schrieb:
> Die Labor-SNTs die ich so kenne, gehen direkt von Netzspannung auf die
> Zielspannung, z.B. mit SG3525 geregelt.

Schau ich mir mal an, danke

Autor: ArnoR (Gast)
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Synthron schrieb:
> Stampede schrieb:
>> Eine große Spule kann auch problematisch sein bei Lastabwurf. Gerade bei
>> Netzteilen will man, damit das Ding flott regeln kann, kein riesiges und
>> damit schnarchlangsames LC Filter am Ausgang.
>
> War anfangs auch mein Gedanke, hab mich dann aber für größere Spulen
> entschieden, da ich ja die Spannung einmal einstellen will und das dann
> geraume Zeit bleibt...

Das hilft dir doch nichts. Wenn du eine große Induktivität hast und viel 
Strom fließt und der dann schlagartig auf einen kleinen Wert absinkt, 
muss ja die in der Drossel gespeicherte Energie dennoch an den Ausgang 
abgegeben werden. Dabei steigt die Ausgangsspannung erheblich an. Wie 
stark die ansteigt bestimmt der Ausgangskondensator, je größer desto 
weniger. Da man wenig Spannungsanstieg will, muss die Kapazität groß 
sein, was eine niedrige Grenzfrequenz und langsame Regelung bedeutet. 
Das meinte Stampede.

Autor: Michael B. (laberkopp)
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Synthron schrieb:
> Welche benutz ich am besten hier wenn ich den Strom auch regeln will

TL494.

Hat Strom- und Spannungsregelverstärker, und schaltet primär eine 
Halbbrücke. Die Schaltfrequenz geht bis 100kHz und ist damit 
bastelertypisch noch beherrschbar.

Wird auch in SPS9600, HCS3600, PS900W verwendet.

Autor: Synthron (Gast)
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ArnoR schrieb:
> Das hilft dir doch nichts. Wenn du eine große Induktivität hast und viel
> Strom fließt und der dann schlagartig auf einen kleinen Wert absinkt,
> muss ja die in der Drossel gespeicherte Energie dennoch an den Ausgang
> abgegeben werden. Dabei steigt die Ausgangsspannung erheblich an. Wie
> stark die ansteigt bestimmt der Ausgangskondensator, je größer desto
> weniger. Da man wenig Spannungsanstieg will, muss die Kapazität groß
> sein, was eine niedrige Grenzfrequenz und langsame Regelung bedeutet.
> Das meinte Stampede.

stimmt, daran hatte ich nicht gedacht... dann setz ich mich da nochmal 
ran

Michael B. schrieb:
> TL494.
>
> Hat Strom- und Spannungsregelverstärker, und schaltet primär eine
> Halbbrücke. Die Schaltfrequenz geht bis 100kHz und ist damit
> bastelertypisch noch beherrschbar.

der sieht schonmal net schlecht aus, danke dir

Autor: Gerd E. (robberknight)
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Synthron schrieb:
> LNTs hab ich schon genug gebaut und hatte immer das Pech, dass mir die
> Regler bzw. Transistoren abgeraucht sind trotz aktiver Kühlung und
> ziemlichen Overkill-Kühlkörpern...

Sicher daß die überhitzt sind und es nicht was anderes war, z.B. 
instabile Regelung, Oszillation,...?

Ich würde erst ein auch in der Praxis stabiles Linearnetzteil bauen, 
bevor ich mich an Schalt-Labornetzteile wage.

> Und in diesem Falle will ich keine
> 360W abführen müssen.

Dann fang doch erst mal mit einem Kanal an und sieh Steuereingänge fürs 
Tracking vor. Dann kannst Du den 2. Kanal später immer noch nachrüsten.

Autor: Manfred (Gast)
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Synthron schrieb:
> LNTs hab ich schon genug gebaut und hatte immer das Pech, dass mir die
> Regler bzw. Transistoren abgeraucht sind trotz aktiver Kühlung und
> ziemlichen Overkill-Kühlkörpern...
Dann hast Du grundlegende Designfehler gemacht,ein Linearnetzgerät 0-42V 
bei 5A läuft hier seit ewigen Zeiten. Die Kühlung ist ohne Lüfter, als 
Endstufe habe ich vier TO-3 Darlingtons drin, die ich leider recht 
heftig gegenkoppeln musste.

> Und in diesem Falle will ich keine
> 360W abführen müssen.
Hier wären es etwas weniger, aber da auch das zu viel war, schalte ich 
den Trafo um, das macht ein Komparator auf der Ausgangsspannung.

Du musst es selbst wissen, ein Schaltnetzteil will ich auf dem 
Labortisch nicht haben. Am Ausgang erwarte ich natürlich 0,0 Volt, wenn 
ich zudrehe.

Autor: Mark S. (voltwide)
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Es gibt von Linear Technology eine Applikation für ein sekundär 
getaktetes Labornetzteil mit nachgeschaltetem Linearregler. Das dürfte 
den Ansprüchen an ein Labornetzteil tatsächlich genügen.

Das was ich an primär getakteten "Labornetzteilen" rund um den TL494 
bislang so gesehen habe, verdient nicht den Namen Labornetzteil.
Eher der krude Versuch ein althergebrachtes PC-Netzteil regelbar zu 
machen.
Genau dieser Schrott ist es, der viele Leute zu Linearnetzteilen zurück 
gebracht hat.

: Bearbeitet durch User
Autor: Sidestep (Gast)
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Mark S. schrieb:
> Das was ich an primär getakteten "Labornetzteilen" rund um den TL494
> bislang so gesehen habe, verdient nicht den Namen Labornetzteil.
> Eher der krude Versuch ein althergebrachtes PC-Netzteil regelbar zu
> machen.

Stimmt schon, da gibt´s viel Müll. Aber man kann ja nach verschiedenen 
Schaltungen der Art gucken. Was halbwegs solides raussuchen, und hier 
zwecks Beurteilung vorstellen. Außerdem wurden sogar hier im Forum schon 
Schaltungen dieser Art diskutiert.

Weiß nicht mehr, ob mit TL494, aber primär getaktet mit Linearregler 
danach. Welcher dann auf einen für sichere Regelung noch erforderlichen 
Spannungsabfall hin nachgeführt wurde. Mit TL431 oder so. Habs auf die 
Schnelle leider nicht gefunden, aber wenn man intensiv sucht...

Autor: Sidestep (Gast)
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Aber der TE hat ja einen Netztrafo. Hoffentlich fett dimensioniert, und 
mit zwei separaten Sekundärwicklungen. Wenn schon mit nichtisolierten 
DC-DC-Konvertern zwei frei verschaltbare Kanäle gemacht werden sollen. 
So hab ich das verstanden.

Autor: Synthron (Gast)
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Der Netztrafo den ich hab hat eine Primärwicklung für 230V und zwei 
getrennte Sekundärwicklungen mit 31VAC. nach Gleichrichten bleibt ca 42V 
DC über (Diodenspannung mit abgezogen)
Dadurch kann ich im Normalbetrieb zwei galvanisch getrennte Netzteile 
betreiben

Autor: Sidestep (Gast)
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Synthron schrieb:
> Der Netztrafo ... hat ... zwei getrennte Sekundärwicklungen

Gut. Und wie belastbar sind diese? Am besten reichlich...
(Ja, ja... ich will´s halt genau wissen. :P )

Übrigens ist schon auch der Fall vorstellbar, ohne Linearregler
auszukommen. Aber das nur nebenbei, weil man zumeist nicht
auf dessen Regelgeschwindigkeit verzichten kann o. will.

Um den Ausgang ansonsten richtig glatt zu kriegen, könnte
man auch dementspr. filtern, aber die Regelgeschw. leidet,
und das Filter könnte größer sein, als der Linearregler.

Autor: Synthron (Gast)
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Sidestep schrieb:
> Gut. Und wie belastbar sind diese? Am besten reichlich...
> (Ja, ja... ich will´s halt genau wissen. :P )

Je Wicklung 5,56A
Da ich nur 5A pro Kanal ziehen will, sollte das reichen, da ich 
bezweifle, dass der µC und ein LCD ein halbes Ampere ziehen...

Sidestep schrieb:
> Übrigens ist schon auch der Fall vorstellbar, ohne Linearregler
> auszukommen. Aber das nur nebenbei, weil man zumeist nicht
> auf dessen Regelgeschwindigkeit verzichten kann o. will.
>
> Um den Ausgang ansonsten richtig glatt zu kriegen, könnte
> man auch dementspr. filtern, aber die Regelgeschw. leidet,
> und das Filter könnte größer sein, als der Linearregler.

Aktuell sieht der Plan so aus, dass ich erstmal schaue, dass ich den 
Schaltregler auf die Reihe bekomm und je nachdem dann am Ende entweder 
einen Filter oder einen Linearregler nachschalte. Hat beides seine Pro 
und Contras, aber mir ist erstmal der Proof of Concept wichtiger

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