Optimierung Labornetzteil Schaltplan 30V/3A

[Ste N. (steno)]

Oh nein, nicht noch ein Netzteilfaden... Doch!

Kurzes Vorwort.

Ich hatte in diesem Thread
Beitrag "Labornetzgerät - Fragen zum Schaltplan"
nach einer einfachen Schaltung für ein Labornetzgerät gesucht. Zuerst 
wollte ich die dort verbesserte Schaltung des BG_Netzteils nutzen. Habe 
mich dann aber durch einige Hinweise, Kommentare und ganz viel lesen 
umentschieden. Rausgekommen ist dann folgendes, siehe Schaltplan im 
Anhang.

Kurz vorweg, es handelt sich um eine Testplatine um Erfahrungen zu 
sammeln. Analog ist für mich ziemliches Neuland... einige wichtige 
Sachen fehlen also noch. Dazu ein paar Erläuterungen:

An Klemme2 (KL2) kommt die Stromversorgung für das Leistungsteil. Für 
den Test wird ein Labornetzteil mit 40V/5A genutzt.

An Klemme1 steht die geregelte Ausgangsspannung zur Verfügung.

Die OPVs werden durch ein weiteres Labornetzteil mit +-7V versorgt. Aus 
den +7V wird auch die Referenzspannung von 5V erzeugt.

Die Endstufentransistoren sind im Moment 2x 2N3055, sollen aber im 
fertigen Netzteil durch 2N5886 ersetzt werden. Die sind noch ein klein 
wenig schneller.

Soweit, so gut. Nun habe ich allerdings ein paar Fragen an die 
Analogexperten. Im Anhang sind einige Screenshots von der Spannungs- und 
Stromregelung.

Zur Messung der Stromregelung hatte ich einen 36 Ohm Widerstand am 
Ausgang. Diesen habe ich mit Hilfe eines Mosfet und 5,6 Ohm in Reihe 
gebrückt. Dabei ist die Spannung von ca. 30V auf 5V eingebrochen. Der 
Strom blieb dabei erstaunlich Konstant, ca. 0,9A.

Strom ist die blaue Kurve. 50mV entsprechen ca. 0,2A
Spannung ist die gelbe Kurve, 1:1.

cc_0_9a_30v-5v.png zeigt das Zuschalten der Last im CC Betrieb.
cc_0_9a_5v-30v.png das Abschalten der Last im CC-Betrieb.

Überprüfen der Spannungsregelung lief ähnlich. Spannung ca. 10V und 
Lastsprung von 0,3A auf 0,6A.

cv_10v_0_3a-0_6a.png Zuschalten der Last im CV Betrieb. 0,3->0,6A
cv_10v_0_6a-0_3a.png Abschalten der Last im CV Betrieb. 0,6->0,3A

Das Gleiche noch mal von 0,3 auf 1,8A

cv_10v_0_3a-1_9a.png Zuschalten der Last im CV Betrieb. 0,3->1,8A
cv_10v_1_9a-0_3a.png Abschalten der Last im CV Betrieb. 1,8->0,3A

Die Schaltung funktioniert für mein Erstlingswerk erstaunlich gut. Nur 
mit der Spannungsregelung bin ich nicht 100%ig zufrieden. Beim 
Abschalten der Last gibt es kurze Überschwinger. Wo könnte man da noch 
ansetzen? Bei C1, C6 und C29 habe ich schon einige Werte durchprobiert, 
hat nicht wirklich Besserung gebracht. Der Ausgangselko war ursprünglich 
mit 10µF angedacht, damit hat die Spannungsregelung aber extrem 
geschwungen. Deshalb nun 47µF. Die eingezeichneten Bauteilwerte haben 
sich als recht brauchbar erwiesen und 4-10µs Ausregelzeit der 
Spannungsregelung sind ganz OK, denke ich.

Beste Grüße, Steffen

[Achim H. (anymouse)]

* Die Schaltung um "TP GND" nach PLUS-Ausgang kommt mir komisch vor.
* Wie genau wird der aktuell fließende (d.h. IST-) Strom ermittelt?

[Stefan F. (Gast)]

Vielleicht muss C29 weg. Wenn die Last sprunghaft geringer wird, muss 
der OP-Amp den Steuerstrom der Leistungstransistoren reduzieren, das 
macht er wegen dem Kondensator relativ langsam.

[Ste N. (steno)]

Achim H. :
> * Die Schaltung um "TP GND" nach PLUS-Ausgang kommt mir komisch vor.
TP ist bei mir ein Testpunkt. Da habe ich auf der Platine Ösen für die 
Osziproben eingelötet. GND der OPVs ist mit dem PLUS des Netzteils 
verbunden. Stichwort, schwebende Masse.

> * Wie genau wird der aktuell fließende (d.h. IST-) Strom ermittelt?
Über die Emitterwiderstände R6 und R13. Der OPV IC1B sieht am -Eingang 
eine positive Spannung gegenüber GND. GND wiederum ist auf den Pluspol 
des Netzteiles bezogen. Also nach den Emitterwiderständen.

Stefan F. :
> Vielleicht muss C29 weg. Wenn die Last sprunghaft geringer wird, muss
> der OP-Amp den Steuerstrom der Leistungstransistoren reduzieren, das
> macht er wegen dem Kondensator relativ langsam.

C29 liegt aber im Stromregelkreis. Meinst Du das kann über die Diode 
Rückkoppeln?

Edit:
Habe C29 kurz mal ausgelötet, keine Besserung.

[Alter Sack (Gast)]

Um das Überschwingen zu verhindern, baut HP in seinen Netzgeräten einen 
kleinen Grundlastwiderstand VOR dem Strom-Meßwiderstand ein. In der 
Größe liegt der Wert je nach Spannungsbereich zwischen 1-5K, 1W. Dieser 
Widerstand darf nicht direkt am Ausgang sein weil sonst der Ableitstrom 
die Anzeige und die Strommessung verfälscht.

Mit dem Wert von C6 muss man sorgfältig sein. Weniger ist hier besser.

[Ste N. (steno)]

Alter Sack schrieb:
> Um das Überschwingen zu verhindern, baut HP in seinen Netzgeräten einen
> kleinen Grundlastwiderstand VOR dem Strom-Meßwiderstand ein. In der
> Größe liegt der Wert je nach Spannungsbereich zwischen 1-5K, 1W. Dieser
> Widerstand darf nicht direkt am Ausgang sein weil sonst der Ableitstrom
> die Anzeige und die Strommessung verfälscht.

Bei meiner Messung war die Grundlast am Ausgang 36 Ohm. Diese wurde für 
den Lastwechsel mit 5,6 Ohm gebrückt. Dann sollte doch so ein 1-5k 
Widerstand in dem Fall wirkungslos sein?

[Alter Sack (Gast)]

Ste N. schrieb:
> Alter Sack schrieb:
>> Um das Überschwingen zu verhindern, baut HP in seinen Netzgeräten einen
>> kleinen Grundlastwiderstand VOR dem Strom-Meßwiderstand ein. In der
>> Größe liegt der Wert je nach Spannungsbereich zwischen 1-5K, 1W. Dieser
>> Widerstand darf nicht direkt am Ausgang sein weil sonst der Ableitstrom
>> die Anzeige und die Strommessung verfälscht.
>
> Bei meiner Messung war die Grundlast am Ausgang 36 Ohm. Diese wurde für
> den Lastwechsel mit 5,6 Ohm gebrückt. Dann sollte doch so ein 1-5k
> Widerstand in dem Fall wirkungslos sein?

Stimmt. Das hatte ich übrigens beim Überfliegen übersehen;-(

Normalerweise empfiehlt es sich für solche Untersuchungen 
induktionsfreie Lastwiderstände oder elektronische Lasten zu verwenden. 
Die Schwingungen in Deinem Oszi Bild sehen zumindest mir danach aus. Das 
wird (hier) zwar oft kritisiert bzw. unter dem Tisch gefegt, sollte man 
aber nicht ganz ignorieren.

Kannst ja mal beim selben Test die Zuleitungen verlängern. Dann 
Vergleich das Ausschwingverhalten von H->L.

HP hat übrigens eine App Note (90) über die standardisierte 
Untersuchungen an Netzgeräten.
Siehe hier:
https://www.mikrocontroller.net/attachment/188853/HP5989-6288EN.pdf

[Ste N. (steno)]

So, jetzt habe ich testweise D1 und D7 ausgelötet. Keine Besserung. Muß 
also aus dem Spannungsregelkreis um IC1A kommen.

[Ste N. (steno)]

Alter Sack schrieb:
> Normalerweise empfiehlt es sich für solche Untersuchungen
> induktionsfreie Lastwiderstände oder elektronische Lasten zu verwenden.
> Die Schwingungen in Deinem Oszi Bild sehen zumindest mir danach aus. Das
> wird (hier) zwar oft kritisiert bzw. unter dem Tisch gefegt, sollte man
> aber nicht ganz ignorieren.
>
> Kannst ja mal beim selben Test die Zuleitungen verlängern. Dann
> Vergleich das Ausschwingverhalten von H->L.

Wow, ich glaube das ist es. Hier ein Oszibild mit verlängerter Zuleitung 
zum Lastwiderstand.

Dein verlinktes Dokument werde ich mir mal in Ruhe ansehen.

[Ste N. (steno)]

Sorry, hier noch mal mit gleicher Skalierung.

So ein Mist, die Forensoftware zeigt mir beim Nachbearbeiten die 
hochgeladenen Bilder nicht an. Vielleicht kann ein Mod. das doppelte 
Bild löschen.

cv_10v_1_9a-0_3a.png Ursprünglicher Zustand
cv_10v_1_9a-0_3a_02.png mit verlängerter Strippe

[Ste N. (steno)]

So jetzt habe ich die ganze Stromumschaltmimik direkt an die 
Ausgangsbuchsen angeklemmt bzw. gelötet. Schwingt immer noch ganz 
leicht, aber es sieht schon wesentlich besser aus.

cv_10v_1_9a-0_3a.png Ursprünglicher Zustand
cv_10v_1_9a-0_3a_01.png Mosfet+R  direkt angeschlossen

Danke Alter Sack für den Tipp, da wäre ich nie drauf gekommen.

[Alter Sack (Gast)]

Ste N. schrieb:
> So jetzt habe ich die ganze Stromumschaltmimik direkt an die
> Ausgangsbuchsen angeklemmt bzw. gelötet. Schwingt immer noch ganz
> leicht, aber es sieht schon wesentlich besser aus.
>
> cv_10v_1_9a-0_3a.png Ursprünglicher Zustand
> cv_10v_1_9a-0_3a_01.png Mosfet+R  direkt angeschlossen
>
> Danke, Alter Sack, für den Tipp, da wäre ich nie drauf gekommen.

Ja, das ist schon fast gut. Die (gedämpften) Schwingungen rühren nicht 
von der Netzgeräte Elektronik her, sondern einzig und alleine durch die 
schnelle Entfernung Deines geschalteten Lastwiderstands, 
höchstwahrscheinlich mit einem MOSFET Schalter geschaltet. Die 
unvermeidlichen Schaltinduktivitäten machen sich so bemerkbar. Beim 
Umschalten werden diese Induktivitäten zum Schwingen angestoßen. 
Versuche mal den MOSFET mit einem veränderlichen Serien Widerstand zu 
verlangsamen (zusätzlicher GS c) und beobachte das Umschaltverhalten bei 
dem besagten Test.

Bei solchen Untersuchungen sollten die geschalteten Leitungen kurz und 
möglichst Kupferbänder oder Geflecht sein. Auch die innere NG 
Leitungsführung kann davon beeinflußt werden. Die ganze Last soll HF 
gerecht konstruiert werden. Massen Rückführung muß idealerweise 
breitflächig sein um Verkopplungen zu vermeiden. Fliegender Aufbau ist 
nicht zulässig.

Du könntest mal versuchshalber einen niedrigen Schichtwiderstand 
(garantiert induktivitätsfrei) von 10 Ohm in Serie mit einem keramischen 
C von 10n mit kürzester Drahtlänge parallel zum verbliebenen 
Lastwiderstand schalten um den Widerstand zu dämpfen. Das reduziert das 
Q der parasitären Induktivität.

Es hilft auch viele Widerstände höheren Wertes parallel zu schalten, 
weil das die unvermeidlichen Induktivititäten teilt. Wenn man perfekte 
Ergebnisse haben will, muß man akribisch vorgehen und die vorhandenen 
parasitären Eigenschaften der betroffenen Komponenten kennen. Wenn Du 
einige höherwertige Widerstände besitzt, schalte die mal in parallel 
dazu und beobachte den Unterschied am Oszi.

Generell sollen die Stromführenden Leitungen im NG so kurz und dick wie 
möglich ausgeführt werden. 1cm Draht hat ca. 1nH Induktivität, wenn ich 
mich recht erinnere. Die Rückführungsverbindungen von den 
Ausgangsbuchsen zum OPV hin und Spannungswiderstand bzw Masse sollten 
auch so kurz wie möglich sein. Bündelung von Drähten kann manchmal auch 
ins Auge gehen. Netzgeräte sollten mit der gleichen Sorgfalt verschaltet 
werden wie Leistungs NF Verstärker. Viele der dortigen Regeln treffen 
auch beim Netgerätebau zu.

Hier hilft es ausgiebig zu experimentieren um eine Erfahrung zu bekommen 
inwieweit diese Probleme in der Praxis vorkommen.

Wie schon am Anfang gesagt, Dein NG ist nicht dafür verantwortlich. Es 
ist einzig und alleine dem Aufbau der Last zuzuordnen.

Im letzten ersten Bild sieht das schon fast aus wie man es erwarten 
sollte. Der verbliebene Schwingansatz sind noch Reste der "schlechten" 
Lastbeschaltung.

[Ste N. (steno)]

Alter Sack schrieb:

> Versuche mal den MOSFET mit einem veränderlichen Serien Widerstand zu
> verlangsamen (zusätzlicher GS c) und beobachte das Umschaltverhalten bei
> dem besagten Test.

Alter Sack, du bist ne Wucht. Hut ab!

Nun, ein letzter Versuch. Ich habe den Gatewiderstand von 100 auf 470 
Ohm geändert und ich bin mit dem Ergebnis absolut zufrieden.

cv_10v_1_9a-0_3a_03.png Gatewiderstand = 470 Ohm

Zusätzlich habe ich C1 auf 56pF erhöht und nun ist auch der 
Unterschwinger in der Stromkurve minimiert. Dabei werde ich es jetzt 
vorerst belassen. Für weitere Tests fehlt mir leider das nötige 
Equipment.


Ich danke allen für die wertvollen Tips, vor allem natürlich dem alten 
Sack. Ich melde mich dann wieder, wenn ich neue Probleme bzw. Fragen 
habe ;)

[Alter Sack (Gast)]

Ste N. schrieb:
> Zusätzlich habe ich C1 auf 56pF erhöht und nun ist auch der
> Unterschwinger in der Stromkurve minimiert. Dabei werde ich es jetzt
> vorerst belassen. Für weitere Tests fehlt mir leider das nötige
> Equipment.

Dein Bild zeit noch ein ganz wenig Last Induktivität. Mach den 10 Ohm + 
10n C am verbleibenden Last R dran. Man sieht noch ein ganz wenig L von 
der Last am schwingen.

Wie lange sind jetzt die Zuleitungen von den Ausgangsbuchsen zur Last?

Eigentlich würde ich C1 ganz wegnehmen und mit dem Wert von C6 herunter 
gehen. Mehr als 20pF sollte C6 auch nicht sein obwohl das von vielen 
Faktoren mitbeeinflußt wird. C6 sollte so klein wie möglich sein.

Der besagte Unterschwinger in der Stromkurve ist kein Problem weil das 
lediglich vom Ausgangs C kommt. Auch ist die Auflösung des Oszis mit 4us 
zu groß um sich ein richtiges Gesamtbild machen zu können. Sehe Dir das 
Gesamtbild mit 10-20us per Div. an. Wenn man nach HP geht sollte alles 
innerhalb von 50us abgearbeitet sein. Der Spannungsüberschwinger sollte 
50mV nicht übersteigen.

Bitte mach ein Bild mit 10us/Div und 100mV/Div

[Michael B. (laberkopp)]

Ste N. schrieb:
> Zur Messung der Stromregelung hatte ich einen 36 Ohm Widerstand am
> Ausgang. Diesen habe ich mit Hilfe eines Mosfet und 5,6 Ohm in Reihe
> gebrückt. Dabei ist die Spannung von ca. 30V auf 5V eingebrochen. Der
> Strom blieb dabei erstaunlich Konstant, ca. 0,9A.

Na, ist ja wohl Absicht, wenn im Stromregelmodus.

Ste N. schrieb:
> Überprüfen der Spannungsregelung lief ähnlich

Schön.

Ste N. schrieb:
> Beim
> Abschalten der Last gibt es kurze Überschwinger. Wo könnte man da noch
> ansetzen? Bei C1, C6 und C29 habe ich schon einige Werte durchprobiert,
> hat nicht wirklich Besserung gebracht. Der Ausgangselko war ursprünglich
> mit 10µF angedacht, damit hat die Spannungsregelung aber extrem
> geschwungen. Deshalb nun 47µF.

Ste N. schrieb:
> Strom ist die blaue Kurve

Welcher Strom ? Der aus dem Nezteil (und Ausgangselko) oder der durch 
die Transistoren, also das was die Stromregelung regeln kann ?

Deine LED rot wird nicht für die an ihr anliegende Sperrspannung gebaut 
sein.
Dein T1 wird nicht dafür gebaut sein, den 4u7 ohne weiteren Widerstand 
zur Strombegrenzung aufzuladen.
Wenn T2 und die externen Transistoren gut heiss sind (ist ihre UBE eher 
0.5V als 0.7V) wird es T1 mit D1 (beide 0.7V) nicht schaffem die Basis 
weit genug nach Masse zu ziehen, um den Ausgang abzuschalten,. Zumindest 
0.2V werden übrig bleiben.
Insgesamt ist C12 selbst bei abgeschaltetem T1 doof, wenn das Netzteil 
weiter aufsteuern muss, muss es aus den TL072 über D1 erst diesen Elko 
weiter aufladen.
3600uF mit C13 und C21 reichen nicht, wenn du statt einem Netzteil einen 
Brückengleichrichter aus einem 50Hz Trafo anschliesst.
Deine Zuleitungen von der Platine zu den Transistoren auf dem Kühlkörper 
sind ziemlich lang. Deren Induktivität fördert Überschwinger, Schwingen 
und Instabilität.
C2 und C4 dürfen grösser sein, 100n oder 1u.

Ste N. schrieb:
> aber es sieht schon wesentlich besser aus.

Da darf gar nichts schwingen. Vergrössere C1 und C29

[Ste N. (steno)]

Alter Sack schrieb:

> Wie lange sind jetzt die Zuleitungen von den Ausgangsbuchsen zur Last?

Ist alles direkt an die Anschlußklemmen eingeklemmt, 1-2cm


> Eigentlich würde ich C1 ganz wegnehmen und mit dem Wert von C6 herunter
> gehen. Mehr als 20pF sollte C6 auch nicht sein obwohl das von vielen
> Faktoren mitbeeinflußt wird. C6 sollte so klein wie möglich sein.

Alter Sack, du machst mir Angst... hab jetzt noch ein wenig 
experimentiert, Oszibilder und Daten im nächten Beitrag.


> Der besagte Unterschwinger in der Stromkurve ist kein Problem weil das
> lediglich vom Ausgangs C kommt.

Ok, das ist gut so, der ist nun nämlich wieder drin...

> Auch ist die Auflösung des Oszis mit 4us
> zu groß um sich ein richtiges Gesamtbild machen zu können. Sehe Dir das
> Gesamtbild mit 10-20us per Div. an. Wenn man nach HP geht sollte alles
> innerhalb von 50us abgearbeitet sein. Der Spannungsüberschwinger sollte
> 50mV nicht übersteigen.
>
> Bitte mach ein Bild mit 10us/Div und 100mV/Div

Siehe nächsten Post.

[Ste N. (steno)]

Alter Sack schrieb:
> Eigentlich würde ich C1 ganz wegnehmen und mit dem Wert von C6 herunter
> gehen.

C1 habe ich ausgelötet und mit verschiedenen Werten von C6 
experimentiert.

Zuerst wieder der Lastsprung von 1,9A auf 0,3A bei CV 10V.

cv_10v_1_9a-0_3a_c6_0p.png - ohne C6
cv_10v_1_9a-0_3a_c6_10p.png - C6 10pF
cv_10v_1_9a-0_3a_c6_22p.png - C6 22pF
cv_10v_1_9a-0_3a_c6_33p.png - C6 33pF
cv_10v_1_9a-0_3a_c6_56p.png - C6 56pF
cv_10v_1_9a-0_3a_c6_100p.png - C6 100pF
cv_10v_1_9a-0_3a_c6_220p.png - C6 220pF

Meiner Meinung nach, sieht es mit 56-100pF am Besten aus. Ist natürlich 
immer noch weit von deinen empfohlenen 20pF entfernt. Auch der 
Überschwinger in der Spannung ist mit 150mV noch ganz schön heftig, aber 
den bekomme ich nicht weg. Da kann ich Bauteile tauschen wie ich will... 
Liegt das an den langsamen  Transistoren 2N3055?

Bilder mit kleinerem Lastsprung im nächsten Post...

[Ste N. (steno)]

Nun nochmal die gleiche Reihe mit einem Lastsprung von 0,6A auf 0,3A bei 
CV 10V.

cv_10v_0_6a-0_3a_c6_0p.png - ohne C6
cv_10v_0_6a-0_3a_c6_10p.png - C6 10pF
cv_10v_0_6a-0_3a_c6_22p.png - C6 22pF
cv_10v_0_6a-0_3a_c6_33p.png - C6 33pF
cv_10v_0_6a-0_3a_c6_56p.png - C6 56pF
cv_10v_0_6a-0_3a_c6_100p.png - C6 100pF
cv_10v_0_6a-0_3a_c6_220p.png - C6 220pF

Hier habe ich gerade mal Überschwinger in der Spannung von 25mV, also 
völlig im grünen Bereich.

[Alter Sack (Gast)]

Ste N. schrieb:
> Nun nochmal die gleiche Reihe mit einem Lastsprung von 0,6A auf
> 0,3A bei
> CV 10V.
>
> cv_10v_0_6a-0_3a_c6_0p.png - ohne C6
> cv_10v_0_6a-0_3a_c6_10p.png - C6 10pF
> cv_10v_0_6a-0_3a_c6_22p.png - C6 22pF
> cv_10v_0_6a-0_3a_c6_33p.png - C6 33pF
> cv_10v_0_6a-0_3a_c6_56p.png - C6 56pF
> cv_10v_0_6a-0_3a_c6_100p.png - C6 100pF
> cv_10v_0_6a-0_3a_c6_220p.png - C6 220pF
>
> Hier habe ich gerade mal Überschwinger in der Spannung von 25mV, also
> völlig im grünen Bereich.

Also 56pF finde ich optimal.

[Alter Sack (Gast)]

Ste N. schrieb:
> Alter Sack schrieb:
>> Eigentlich würde ich C1 ganz wegnehmen und mit dem Wert von C6 herunter
>> gehen.
>
> C1 habe ich ausgelötet und mit verschiedenen Werten von C6
> experimentiert.
>
> Zuerst wieder der Lastsprung von 1,9A auf 0,3A bei CV 10V.
>
> cv_10v_1_9a-0_3a_c6_0p.png - ohne C6
> cv_10v_1_9a-0_3a_c6_10p.png - C6 10pF
> cv_10v_1_9a-0_3a_c6_22p.png - C6 22pF
> cv_10v_1_9a-0_3a_c6_33p.png - C6 33pF
> cv_10v_1_9a-0_3a_c6_56p.png - C6 56pF
> cv_10v_1_9a-0_3a_c6_100p.png - C6 100pF
> cv_10v_1_9a-0_3a_c6_220p.png - C6 220pF
>
> Meiner Meinung nach, sieht es mit 56-100pF am Besten aus. Ist natürlich
> immer noch weit von deinen empfohlenen 20pF entfernt. Auch der
> Überschwinger in der Spannung ist mit 150mV noch ganz schön heftig, aber
> den bekomme ich nicht weg. Da kann ich Bauteile tauschen wie ich will...
> Liegt das an den langsamen  Transistoren 2N3055?
>
> Bilder mit kleinerem Lastsprung im nächsten Post...

Ich würde gerade 5-22pF für C1 wieder soweit hinzufügen, daß es im Strom 
keinen Überschwinger mehr gibt. Aber nur so viel wie notwendig. Die 
Spitzen sind immer noch von der Verdrahtungs Induktivität und der Last. 
Wenn man sich den Überschwinger des Ls wegdenkt, dann ist der Sprung um 
50mV und paßt eigentlich. Bei cv_10v_1_9a-0_3a_c6_56p.png - C6 56pF 
sieht es ganz ordentlich aus wenn man den L Überschwinger wegdenkt. MAch 
mal unter diesen Umständen den Schalt MOSFET mit groesserem Gate Serien 
R noch langsamer. Experimentiere damit bis der Überschwinger weg ist. 
Hast Du versucht den 10 Ohm und 10n parallel zur Last hinzuzufügen. Es 
ist wichtig das Q des parasitären Ls im Widerstandes zu dämpfen.


...

[Alter Sack (Gast)]

Ste N. schrieb:
> Auch der
> Überschwinger in der Spannung ist mit 150mV noch ganz schön heftig, aber
> den bekomme ich nicht weg. Da kann ich Bauteile tauschen wie ich will...
> Liegt das an den langsamen  Transistoren 2N3055?

Es liegt am MOSFET. Der schaltet immer noch zu schnell. Wenn Du den 
Überschwinger vom L wegdenkst, dann stimmt die Amplitude ungefähr. Du 
hast immer noch ein gewisses Lastproblem. Mach den MOSFET langsamer.

[Ste N. (steno)]

Michael B. schrieb:
> Ste N. schrieb:
>> Strom ist die blaue Kurve
>
> Welcher Strom ? Der aus dem Nezteil (und Ausgangselko) oder der durch
> die Transistoren, also das was die Stromregelung regeln kann ?

Der Strom über die Transistoren, am TP I+ und TP GND abgegriffen.

Da fällt mir gerade ein, kann es sein das die Tastköpfe die Messung 
beeinflussen? Sind 1:10 Tastköpfe mit 10MOhm und 13,5pF Impendanz.


> Deine LED rot wird nicht für die an ihr anliegende Sperrspannung gebaut
> sein.

Guten Einwand. Daran hatte ich noch gar nicht gedacht und habe das 
gleich mal gemessen. Nur wenn der Spannungsregler auf 0V steht, liegen 
rückwärts 10V an der Diode. Die ist aber eh nur für den Testaufbau um zu 
sehen was passiert. In der fertigen Schaltung werden die CC und CV LEDs 
über Transistor geschalten


> Dein T1 wird nicht dafür gebaut sein, den 4u7 ohne weiteren Widerstand
> zur Strombegrenzung aufzuladen.
> Wenn T2 und die externen Transistoren gut heiss sind (ist ihre UBE eher
> 0.5V als 0.7V) wird es T1 mit D1 (beide 0.7V) nicht schaffem die Basis
> weit genug nach Masse zu ziehen, um den Ausgang abzuschalten,. Zumindest
> 0.2V werden übrig bleiben.

Ok, da muß ich noch mal drüber nachdenken. Zur Not muß ne Schottkydiode 
und ein Mosfet her.

> Insgesamt ist C12 selbst bei abgeschaltetem T1 doof, wenn das Netzteil
> weiter aufsteuern muss, muss es aus den TL072 über D1 erst diesen Elko
> weiter aufladen.

Das verstehe ich jetzt nicht. Hinter D1 (Kathode) liegen doch, wenn T1 
nicht angesteuert wird, immer 7V an. Vor D1 ist die Spannung immer 
geringer, da kann doch über den TL072 gar kein Strom in C12 fließen?


> 3600uF mit C13 und C21 reichen nicht, wenn du statt einem Netzteil einen
> Brückengleichrichter aus einem 50Hz Trafo anschliesst.

Das ist ja auch nur für den Test. Das ganze hängt ja an einem 
Labornetzgerät. In die fertige Schaltung kommen dann natürlich 
10000-15000µF rein.


> Deine Zuleitungen von der Platine zu den Transistoren auf dem Kühlkörper
> sind ziemlich lang. Deren Induktivität fördert Überschwinger, Schwingen
> und Instabilität.

Das kann gut sein, ich hab das 1:1 aus einem alten Netzgerät übernommen. 
Bei mir werden es dann nur noch wenige cm sein.


>> aber es sieht schon wesentlich besser aus.
> Da darf gar nichts schwingen. Vergrössere C1 und C29

Zumindest funktioniert es schon besser, wie alle meine gekauften 
Netzteile zusammen ;)

Achso, wegen C12. Ich habe den spaßeshalber mal ausgebaut. Hätte jetzt 
nicht erwartet das sich die Regeleigenschaften so dramatisch verändern. 
Nur leider sind sie nicht besser geworden. Woran kann das liegen?

Lastsprung von 1,9A auf 0,3A bei CV 10V

cv_10v_1.9-0.3a_100p_ohne_c12.png - C6 100pF, ohne C12
cv_10v_1_9a-0_3a_c6_100p.png - C6 100pF, mit C12

[Ste N. (steno)]

Nachtrag zu C12.

Das Entfernen hatte doch keine Auswirkungen auf die Regeleigenschaften. 
Ich hatte da irrtümlich eine andere Einstellung am speisenden Netzgerät. 
Mit und ohne C12 das gleiche Regelverhalten. Hätte mich auch 
gewundert...

[Teo D. (teoderix)]

Was tut sich eigentlich im zweistelligen MHz Bereich?

[Ste N. (steno)]

Alter Sack schrieb:

> Hast Du versucht den 10 Ohm und 10n parallel zur Last hinzuzufügen. Es
> ist wichtig das Q des parasitären Ls im Widerstandes zu dämpfen.

Ja, habe ich versucht. Hat nichts gebracht.


> Mach mal unter diesen Umständen den Schalt MOSFET mit groesserem Gate
> Serien R noch langsamer. Experimentiere damit bis der Überschwinger
> weg ist.

Da habe ich noch ein wenig experimentiert. Mit 3,5k am Gate, sieht es 
sehr gut aus. Ist zwar langsam aber keine Überschwinger mehr.

cv_10v_1_9a-0_3a_c6_56p_gate_3_5k.png - c6 56pF, gatewiderstand 3,5k


> Ich würde gerade 5-22pF für C1 wieder soweit hinzufügen, daß es im Strom
> keinen Überschwinger mehr gibt. Aber nur so viel wie notwendig.

Bringt absolut nichts, wird nur schlechter.

[Ste N. (steno)]

Teo D. schrieb:
> Was tut sich eigentlich im zweistelligen MHz Bereich?

Wie meinst Du das? Ich sehe hier am Oszi nichts schwingen.

[Teo D. (teoderix)]

Ste N. schrieb:
> Wie meinst Du das?

Ob das ganze nicht unbemerkt in dem Bereich schwingt. Sonnst sieht's 
doch schon sehr gut aus!?

[Alter Sack (Gast)]

Ste N. schrieb:
> Alter Sack schrieb:
>
>> Hast Du versucht den 10 Ohm und 10n parallel zur Last hinzuzufügen. Es
>> ist wichtig das Q des parasitären Ls im Widerstandes zu dämpfen.
>
> Ja, habe ich versucht. Hat nichts gebracht.
>
>> Mach mal unter diesen Umständen den Schalt MOSFET mit groesserem Gate
>> Serien R noch langsamer. Experimentiere damit bis der Überschwinger
>> weg ist.
Mit einem BJT hättest Du weniger Trouble. Ein TIP140 eignet sich sehr 
gut mit dem FG.
>
> Da habe ich noch ein wenig experimentiert. Mit 3,5k am Gate, sieht es
> sehr gut aus. Ist zwar langsam aber keine Überschwinger mehr.
Man sieht, daß der MOSFET aber zu langsam schaltet.

Wenn Du den MOSFET wieder schneller machst, versuch ein paar 
Lastwiderstände höheren Wertes parallel zu schalten, daß teilt die 
individuellen Induktivitäten. Andrerseits ist jetzt das NG näher im 
Endstadium und funktioniert doch schon sehr ordentlich. Ich wäre damit 
auf alle Fälle zufrieden.
>
> cv_10v_1_9a-0_3a_c6_56p_gate_3_5k.png - c6 56pF, gatewiderstand 3,5k
>
>> Ich würde gerade 5-22pF für C1 wieder soweit hinzufügen, daß es im Strom
>> keinen Überschwinger mehr gibt. Aber nur so viel wie notwendig.
>
> Bringt absolut nichts, wird nur schlechter.
Gut zu wissen. Der richtige Wert von C6 ist aber absolut notwendig.
Du wolltest die 2N3055 mit etwas neueren ersetzen. Der 2SD1047 aus 
bekannter Quelle wäre ein guter Kandidat.

BTW. Beim C12 könnte ein Strombegrenzungswiderstand zum Collector hin 
nichts schaden um den armen Transistor und die 7V Stromversorgung beim 
Einschalten nicht zu stark zu belasten.

[Ste N. (steno)]

Ich belasse es jetzt erst mal dabei. Mir geht es ja eingentlich nur 
darum, ob das Schaltungsdesign für ein gescheites LNG genügt. Und ich 
denke, das tut es. Jetzt muß ich noch einige andere Sachen testen und 
dann geht es ans finale Layout.

Unter anderem benötige ich eine Überwachung der -7V. Wenn die fehlen, 
wie z.B. beim Ein- und Ausschalten, und T1 ist nicht geschlossen, liegt 
die volle Spannung am Ausgang an. Wenn ihr da eine Idee habt, immer her 
damit.


> BTW. Beim C12 könnte ein Strombegrenzungswiderstand zum Collector hin
> nichts schaden um den armen Transistor und die 7V Stromversorgung beim
> Einschalten nicht zu stark zu belasten.

Habe ich schon nach Laberkopps Anmerkung notiert.


> Der richtige Wert von C6 ist aber absolut notwendig.
> Du wolltest die 2N3055 mit etwas neueren ersetzen. Der 2SD1047 aus
> bekannter Quelle wäre ein guter Kandidat.

Der 2SD1047 bzw. MJL3281 wären schon meine "Traumkandidaten" Ich suche 
aber was in TO3, da ich dafür halt die passenden Kühlkörper habe. 
Zumindest den MJ3281 gab es mal als TO3, ist aber leider nicht mehr 
verfügbar. Eventuell kennt ihr Alternativen? TO3P Gehäuse passen leider 
nicht, der Bauraum auf dem Kühlkörper ist zu eng. Ich hatte mir jetzt 
schon einige 2N5886 besorgt. Ob die mit ihren 4MHz soviel schneller sind 
als die 2N3055? Keine Ahnung.

[Alter Sack (Gast)]

Um das Hochfahren zu verhindern, stehle vielleicht die Idee aus dem 
Banggood Design wo ein NPN Transistor beim Einschalten und Ausschalten 
die Endstufe auf Masse zieht (Nullpunkt am Ausgang). Die Basis wird 
durch einen Spannungsteiler so vorgespannt, daß bei Fehlen der negativen 
-7V Spannung der Transistor durchschaltet und den Endstufentransistor in 
ORed Manier als Dritter im Bunde verriegelt. Erst wenn sich die -7v 
aufbaut wird die Endstufe sanft frei gegeben und läßt den OPVs genug 
Zeit zum Anlaufen. Beim BG Netzteil ist das Ein- und Ausschalten 
Verhalten absolut einwandfrei wie es aus einigen Oszi Bildern im anderen 
Thread hervor geht. Dasselbe BG Verieglungs Prinzip läßt sich auch hier 
anwenden.

Sonst mach halt irgendeine Unterspannungsverrieglung irgendeiner anderen 
Art. In der Einfachheit ist diese Transistorschaltung wahrscheinlich 
schwer zu unterbieten. Sieh es Dir halt mal an und baue(pappe) es in 
fliegendem Aufbau einfach dran zum Ausprobieren.

Auch hilft es, die Hilfsstromversorgung so zu dimensionieren, daß die 
7/-7V sofort zusammenbrechen und der Endstufe die Ansteuerung 
verweigert.

[Alter Sack (Gast)]

Der TIP140 Darlington NPN wäre auch keine sehr schlechte Wahl als 
Endstufentransistor. Allerdings wird keine fT angegeben.

Man kann übrigens die Endstufe so bauen, daß eine automatische 
Umschaltung zwischen der vollen und halben Versorgungsspannung erfolgt. 
Das erspart eine aufwendige Relais oder SCR Umschaltung. Dieses Prinzip 
wird in einigen Modellen der (beschriebenen) Anatak Netzgeräte 
eingesetzt. Durch diesen Schaltungskniff meisterlicher Hand erspart man 
sich eine Menge Verlustleistung;-)

Ich habe mir auch schon mal ein Konzept ausgedacht wo man mit zwei 
Doppeltrafos von 2x12V und 2x6V und nur drei Relais mittels Addition und 
Subtraktion die Trafowicklungen in 6V Schritten von 6-36V in Stufen 
umschalten kann. Mit einem ATTiny könnte die Steuerung sehr einfach 
ausfallen. Ist auch Fehlerunanfällig, das heißt Fehlbedienung kann keine 
Kurzschlüsse verursachen. Ich habe es allerdings noch nicht in die 
Praxis umgesetzt.

[Ste N. (steno)]

Alter Sack schrieb:
> Um das Hochfahren zu verhindern, stehle vielleicht die Idee aus dem
> Banggood Design wo ein NPN Transistor beim Einschalten und Ausschalten
> die Endstufe auf Masse zieht (Nullpunkt am Ausgang).

Eine gute Idee.


Alter Sack schrieb:
> Ich habe mir auch schon mal ein Konzept ausgedacht wo man mit zwei
> Doppeltrafos von 2x12V und 2x6V und nur drei Relais mittels Addition und
> Subtraktion die Trafowicklungen in 6V Schritten von 6-36V in Stufen
> umschalten kann. Mit einem ATTiny könnte die Steuerung sehr einfach
> ausfallen. Ist auch Fehlerunanfällig, das heißt Fehlbedienung kann keine
> Kurzschlüsse verursachen. Ich habe es allerdings noch nicht in die
> Praxis umgesetzt.

Genau das habe ich auch vor. Habe hier 2 schöne große Trafos aus einem 
alten Netzgerät mit 3 Wicklungen. 8V, 14V, 16V~ alles im Leerlauf 
gemessen. Sind große Teile mit 100mm Kantenlänge und geschätzten 5A. 
Original wurden die Sekundärwicklungen mit 2 Relais umgeschalten und ich 
mache es genau so. Benötigt die wenigsten Bauteile. Mit den richtigen 
Relais scheint es ja zuverlässig zu funktionieren und das klicken stört 
mich nicht. Da weiß man wenigstens, das die Regelung noch arbeitet. Die 
Steuerung übernimmt auch ein µC. Zusätzlich sind noch 2x12V~ Wicklungen 
drauf, welche ich für die Versorgung der OPVs, Relais und µC nutze.

[Ste N. (steno)]

Hab gerade mal die Idee mit der BG-Schaltung für die negative 
Spannungsüberwachung testweise eingebaut. R29 und C12 ausgelötet und 
zusätzlich einen 9k Widerstand an die Basis von T1 gegen -7V. K11 
gebrückt.

Was soll ich sagen, funktioniert perfekt. Wenn die -7V auf -5V fallen, 
schaltet der Ausgang schlagartig ab. Klasse!