Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Regelbares AC Netzteil


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von Jann S. (pycta)


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Hallo,

zuerst mein Vorhaben:
Ich will mir ein regelbares, kurzschlussfestes AC-Netzteil mit 
mindestens etwa 50Vpp Ausgangsspannung und ca 100W Leistung bauen.

Meine Idee dazu war, einen LM675 mit dem Sinus aus einem Trafo (der ihn 
auch versorgt) zu speisen und dessen Verstärkung zu regeln.

Mir sind da jedoch mehrere Fragen aufgekommen, auf die Google keine 
Antwort fand, zumindest mit meinen Suchbegriffen:

1. Die für mich billigste Methode (da die Teile da sind) wäre, den LM675 
aus nem 1x50V-Trafo zu versorgen und den Ausgang zwecks AC-Kopplung 
durch nen 1:1-Trafo (bzw. durch die beiden Primärwicklungen eines 
2x20V-Trafos) zu schicken.
Das Problem hier: Es lassen sich (erwartungsgemäß) keine Linearregler 
finden, die mehrere Amps bei 70V Input/60V Output abkönnen. Was wäre 
hier als (einfache) Lösung angebracht?

2. Beim LM675 ist die maimale Verlustleistung mit 30W spezifiziert. Was 
passiert dann, wenn ich den Ausgang auf 5V runterregle und trotzdem 3A 
ziehe? Stirbt der dann auch bei guter kühlung den Hitzetod? Oder wäre es 
evtl. sogar besser, die Versorgungsspannung des OPA zu regeln?

3. Oder denke Ich zu kompliziert und ist hier vielleicht ein ganz 
anderer Ansatz angebracht? (Stelltrafo mit Netztrafo dahinter - in 
welchem Spannungsbereich ist das Praktikabel?)


Grüße

Jann

von Michael B. (laberkopp)


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Ein LM675 schafft keine 100W und keine 50Vpp weil ein Trafonetzteil ja 
MAXIMAL (im Leerlauf bei Netzüberspannung) 60V liefern darf, aber 
normalerweise 15% weniger bringt die auch noch durch den Elkoverlust 
einbrechen, also eher 40V zur Verfügung stehen die dann nach Verlusten 
im LM675 zu vielleicht 35V werden (ausserdem ist er nicht unity gain 
stabil).

Er regelt bei Überhitzung runter, kann aber trotzdem kaputt gehen.

Du wirst Transistoren nachschalten können, die dann aber weder 
SOA-Schutz, noch Überstrom- noch Übertemperaturschutz haben.

Auch an das alles sollte man also denken, was die Schaltung deutlich 
aufwändiger macht.

http://cds.linear.com/docs/en/design-note/dn298f.pdf Figure 3 könnte man 
nutzen, der schafft aber nur 25Vpp.

: Bearbeitet durch User
von Jann S. (pycta)


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Michael B. schrieb:
> http://cds.linear.com/docs/en/design-note/dn298f.pdf Figure 3 könnte man
> nutzen, der schafft aber nur 25Vpp.

Danke für den Tip, das klingt doch schonmal gut.
Könnte man da nicht irgendwie tricksen und den Kollektor des 
NPN-Leistungstransistors an eine höhere Spannung legen?

Michael B. schrieb:
> Ein LM675 schafft keine 100W und keine 50Vpp weil ein
> Trafonetzteil ja
> MAXIMAL (im Leerlauf bei Netzüberspannung) 60V liefern darf


Daher ja Frage 1. Zur verfügung steht ein 50VAC-Trafo, dessen 
gleichgerichtete Ausgangsspannung ja sowieso irgendwie vorgeregelt 
werden müsste.

von Harald W. (wilhelms)


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Jann S. schrieb:

> Ich will mir ein regelbares, kurzschlussfestes AC-Netzteil mit
> mindestens etwa 50Vpp Ausgangsspannung und ca 100W Leistung bauen.

Da wäre die Frage, wozu Du soetwas brauchst. Fertige Wechselspannungs-
Netzteile mit geregelter Ausgangsspannung sind recht teuer. Das liegt
daran, das der Aufwand gegenüber gleichspannungsgeregelten Netzteilen
wesentlich grösser ist und es kaum Bedarf dafür gibt. Schon die schnel-
le Erfassung der Ausgangsspannung als Regelgröße ist eine technische
Herausforderung.

von Michael B. (laberkopp)


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Jann S. schrieb:
> Daher ja Frage 1.

Jann S. schrieb:
> Was wäre hier als (einfache) Lösung angebracht?

Emitterfolgerstabilisierung:

ABER: Um 50Vpp also 25Vp zu bekommen braucht man erhst mal eine mit 5A 
belastbare Masse, also eine Mittelanzapfung am Trafo.

Hat man die nicht, bleibt nur BTL, also 2 Verstärker gegeneinander, dann 
reichen auch 30V Betriebspannung für 50Vpp, auch damit ist der 50V Trafo 
also blöd.
1
      +---|>|---+--|>|---------+----+
2
      | 1N4004  | 1N4004       |    |
3
      |        25uF          100uF 2k2
4
      |         |              |    |
5
 o--+ +------+--(--|>|--+--+---)----)-------+
6
    | |      |  |       |  |   |    |       | NPN Leistungs Darlington
7
    S:S      |  +--|>|--+  |   |    +---+--|< BDW83 o.ä. auf Kühlkörper
8
    S:S      |  | KBPC     |   |    |   |   |E
9
    S:S 25V~ |  | 2502    25mF |    |   |   +-- +28V
10
    S:S      |  | o.ä.     |   |  ZD30 47uF |
11
    S:S      |  |          |   |    |   |  2m2F
12
    S:|      |  |          |   |    |   |   |
13
    S:+------)--)----------+---+----+---+---+-- Masse
14
    S:|      |  |          |   |    |   |   |
15
    S:S      |  |          |   |    |   |  2m2F
16
    S:S      |  |          |   |  ZD30 47uF |
17
    S:S 25V~ |  |         25mF |    |   |   +-- -28V
18
    S:S      |  |          |   |    |   |   |E
19
    S:S      +--)--|<|--+  |   |    +---+--|< BDW84 o.ä. auf Kühlkörper
20
    | |      |  |       |  |   |    |       | PNP Leistungs Darlington
21
 o--+ +------(--+--|<|--+--+---(----(-------+
22
      |      |                 |    |
23
      |     25uF             100uF 2k2
24
      |1N4004|   1N4004        |    |
25
      +--|<|-+-----|<|---------+----+

von Jann S. (pycta)


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Danke für die Antworten!

Michael B. schrieb:
> dann
> reichen auch 30V Betriebspannung für 50Vpp, auch damit ist der 50V Trafo
> also blöd.

Die 50Vpp sind nicht festgelegt, war nur so mein Richtwert. Zur 
Anwendung kommen soll das ganze eigentlich nur als eine art 
Labornetzteil für Equipment, was Wechselspannung braucht.
Die Parameter sind, Hobbyprojekt und mehr aus Spaß am Basteln, allgemein 
sehr locker.

Michael, die Schaltung sieht recht interessant aus. So wie Ich das sehe, 
werden da die Positiven und negativen Spannungen durch 
Einweggleichrichtung aus dem Trafo erzeugt?
Vielleicht wäre einer mit Mittelanzapfung ja doch das Mittel der Wahl.

Harald W. schrieb:
> Schon die schnel-
> le Erfassung der Ausgangsspannung als Regelgröße ist eine technische
> Herausforderung.

Deswegen ja meine Idee, einfach den Gain eines OpAmps zu kontrollieren. 
Muss aber auch nicht hochpräzise sein.

von Harald W. (wilhelms)


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Jann S. schrieb:

> Muss aber auch nicht hochpräzise sein.

Dann nimm doch einfach einen Stelltrafo.

von Wolfgang (Gast)


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Jann S. schrieb:
> Meine Idee dazu war, einen LM675 mit dem Sinus aus einem Trafo (der ihn
> auch versorgt) zu speisen und dessen Verstärkung zu regeln.

Heutzutage wird man wohl eher zu einem per DDS generiertem PWM-Signal 
mit Class-D Endstufe greifen, auch wenn es auf den Winter zu geht und 
man eigentlich für jede Heizung dankbar ist.

von Michael B. (laberkopp)


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Wolfgang schrieb:
> Heutzutage wird man wohl eher zu einem per DDS generiertem PWM-Signal
> mit Class-D Endstufe greifen

Na ja, auch heutzutage liebt man beim Experimentiere grosse schwere und 
teure Regeltrenntrafos (oder Modelleisenbahntrafos), weil die ROBUST 
sind, man riecht es bevor sie ableben und hat noch Zeit zum Abschalten.

von Mani W. (e-doc)


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Jann S. schrieb:
> Ich will mir ein regelbares, kurzschlussfestes AC-Netzteil mit
> mindestens etwa 50Vpp Ausgangsspannung und ca 100W Leistung bauen.

Vom Prinzip her tut es ein Audio Verstärker mit entsprechendem Trafo
am Ausgang, wenn der Verstärker mit 50 Hz Input versorgt wird...

Müsste man austesten...

von Hp M. (nachtmix)


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Jann S. schrieb:
> Zur verfügung steht ein 50VAC-Trafo, dessen
> gleichgerichtete Ausgangsspannung ja sowieso irgendwie vorgeregelt
> werden müsste.

Warum denn erst gleichrichten, wenn du nachher doch wieder 
Wechselspannung draus machst?

Problematisch beim Entwurf derartiger Endstufen sind mögliche 
Blindlasten, weil damit an den Transistoren hohe Spannung und hohe 
Ströme gleichzeitig auftreten. Um zu vermeiden, dass es dann knallt, 
muss man beim Entwurf der Schaltung sehr sorgfälltig auf die SOA der 
Bauteile achten.

von Jann S. (pycta)


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Harald W. schrieb:
> Dann nimm doch einfach einen Stelltrafo.

Mal austesten. Meinst du, den kann man einfach hinter einen Netztrafo 
klemmen (SKII wäre mir schon wichtig)?


Hp M. schrieb:
> Warum denn erst gleichrichten, wenn du nachher doch wieder
> Wechselspannung draus machst?

Der Punkt ist ja, dass Ich die Wechselspannung regeln will. Gibt es da 
(außer Stelltrafo) noch Möglichkeiten, die ohne Gleichrichtung 
auskommen?

Wolfgang schrieb:
> Heutzutage wird man wohl eher zu einem per DDS generiertem PWM-Signal
> mit Class-D Endstufe greifen, auch wenn es auf den Winter zu geht und
> man eigentlich für jede Heizung dankbar ist.

Du mienst, den 50Hz Sinus einfach in nen Audioverstärker jagen?

von Andrew T. (marsufant)


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Jann S. schrieb:
> Wolfgang schrieb:
>> Heutzutage wird man wohl eher zu einem per DDS generiertem PWM-Signal
>> mit Class-D Endstufe greifen, auch wenn es auf den Winter zu geht und
>> man eigentlich für jede Heizung dankbar ist.
>
> Du mienst, den 50Hz Sinus einfach in nen Audioverstärker jagen?

Ja, das meinen wir.

Und wenn regelbar   nicht als "muß automatisch konstant GEREGELTE" 
Ausgangsspannung bedeutet, sondern EINSTELLBAR:

- Stelltrafo mit nachgeschaltetem 230/50 V Trafo (den Du oben bereits 
hast wie du schreibst) , 2A Si-Automat am ausgang zwecks Überlastschutz.

- Sinus in Audioverstärker. Sinnvollerweise nimmst du einen 
ELA-Verstärker mit bereits eingebautem Anpasstrafo, dann hast Du 
50/70/100V wählbare MAXIMAL-Ausgangsspannung. Z.B. Klein&Hummel telewatt 
120.


Wenn bei Dir REGELBAR jedoch automatische Anpassung bedeutet,
dann mußt Du z.B.
- Motorisch betrieben Stelltrafo
- Transduktor
-Regelkreis am ELA Verstärker

zusätzlich einplanen.

Wenn es professionell sein soll, nimmst Du AC-Quellen,
z.B. Agilent oder Chroma oder Spitzenberger-Spiess

Alles eine Frage der zwingenden Anforderungen und Deines Budgets. Mußt 
du entscheiden.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Andrew T. schrieb:

> ... wenn regelbar nicht als "muß automatisch konstant GEREGELTE"
> Ausgangsspannung bedeutet, sondern EINSTELLBAR:
>
> - Stelltrafo mit nachgeschaltetem 230/50 V Trafo (den Du oben bereits
> hast wie du schreibst) , 2A Si-Automat am ausgang zwecks Überlastschutz.
>
> - Sinus in Audioverstärker. Sinnvollerweise nimmst du einen
> ELA-Verstärker mit bereits eingebautem Anpasstrafo, dann hast Du
> 50/70/100V wählbare MAXIMAL-Ausgangsspannung. Z.B. Klein&Hummel telewatt
> 120.

Ich nehme doch schwer an, daß da ein fettes ODER zwischen die beiden 
Aufzählungspunkte gehört.

Für das, was der TE vermutlich (irgendwann mal [1]) brauchen wird, 
wäre ein (Trenn)Stelltrafo das Mittel der Wahl. Da kann man dann z.B. 
ein Netzteil anschließen und prüfen, bis zu welchen Spannungen es noch 
funktioniert oder wie sich der Wirkungsgrad in Abhängigkeit von der 
Spannung gestaltet.

Die etwas fettere Lösung heißt "Sinus-Wechselrichter". Die bevorzugte 
Realisierung verwendet PWM und eine Class-D Endstufe. Natürlich werden 
die Möglichkeiten des Wechselrichters bezüglich Frequenz nicht 
ausgenutzt. Dafür braucht man eine extra Stellmöglichkeit für die 
Amplitude. Andererseits ist die Bastelei für nur 50Vpp am Ausgang 
wesentlich ungefährlicher, weil man keine so hohe Zwischenkreisspannung 
braucht wie wenn man 230V AC erzeugen will.


[1] ich lese aus diesem Thread, daß er derzeit so ein Gerät gar nicht 
braucht. Es ist nur ein nice to have Projekt aka Schnapsidee. Und weil 
ein Trafo noch rumliegt, soll der am besten gleich verbaut werden.

von Jann S. (pycta)


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Danke für die Antworten, es wird wohl doch ganz "primitiv" mit 
Stelltrafo.


Andrew T. schrieb:
> Und wenn regelbar   nicht als "muß automatisch konstant GEREGELTE"
> Ausgangsspannung bedeutet, sondern EINSTELLBAR:

So meinte Ich das.



Axel S. schrieb:
> Schnapsidee

Da fallen dann ja ca 80% der Projekte hier drunter :-)

von Andrew T. (marsufant)


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Jann S. schrieb:
> Danke für die Antworten, es wird wohl doch ganz "primitiv" mit
> Stelltrafo.

Würde ich nicht als primitiv bezeichnen. Es ist schlichtweg der bewährte 
Klassiker.
Hat mich offen gesagt gewundert,
das hier im Forum generelle Zustimmung zur Brauchbarkeit zu z.b. 
"Stelltrenntrafo  0-250V"  für den heimischen Arbeitsplatz  herrscht.,

aber Deine Idee einen KLEINSPANNUNGS-Stelltrafo zu bauen so lange reifen 
mußte in diversen Postings.

>> sondern EINSTELLBAR:
>
> So meinte Ich das.

Schön. Ich habe diverse Stelltrenntrafos, und zwar o...440V, 0...250V 
als auch 0....50V oder 0...25V.  Ich finde das sehr nützlich bei Tests, 
und in der Entwicklung.  Gerade die 0...25V Version ist bei mir zur Zeit 
häufig im Einsatz.
>
> Axel S. schrieb:
>> Schnapsidee
>
> Da fallen dann ja ca 80% der Projekte hier drunter :-)

Axel hat ja generell den Stelltrafo empfohlen.

Die andere Lösung mit Audioverstärker, Sinuseingang etc. wird dann 
wesentlich wenn man Projekte hat die z.B. 60Hz oder 400 Hz erfordern.
Also klassisch Entwicklung für weltweite Supplies oder Luftfahrt.

Das mußt du halt selber entscheiden, wo Deine Projekte hingehen.

von Harald W. (wilhelms)


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Jann S. schrieb:

>> Und wenn regelbar   nicht als "muß automatisch konstant GEREGELTE"
>> Ausgangsspannung bedeutet, sondern EINSTELLBAR:
>
> So meinte Ich das.

...und warum sagst Du regeln wenn du einstellen meinst?
Wenn Du falsche Fragen stellst, musst Du Dich über
falsche Antworten nicht wundern.

von Armin X. (werweiswas)


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Hallo

Apex hat mit dem PA12 auch schöne Alternativen zu den LM675 im Programm. 
Da brauchts dann nur noch ein wenig Hühnerfutter drum herum. Der OPA501 
liegt wohl zwischen dem PA12 und dem LM675.
Der PA03 im Hintergrund ist sogar noch ne ganz andere Hausnummer!

Noch ein Nachtrag: Der Nachfolger des 501, der OPA541 ist im Gegensatz 
zum PA12 bei Digikey vergleichsweise günstig zu haben.

: Bearbeitet durch User
von Anselm (Gast)


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LM3886 gibts für nen Apfel und ein Ei bei Reichelt....
Die Appnote erklären wie man die in Reihe oder Brücke betreiben kann.
Nicht nur dass es sehr gute Audio OP-Amps sind :)

Gruß
Anselm

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