Hallo liebe Community, Ich bin grade in der Ausbildung und beschäftige mich mit Netzteilen. Bisher habe ich zwei konventionelle Trafonetzteile gebaut, eins mit fester Spannung von 5V um den 7805 Festspannungsregler herum, ein weiteres um den LM317, einstellbar zwischen 0-15V und 1A Strombegrenzung. Nun möchte ich mich an die Schaltnetzteile wagen und bin grade dabei mich zu dem Thema zu informieren. Meine Frage: Laut meinen Recherchen funktioniert ein Schaltnetzteil so, dass ein PWM-Signal an die Basis meines MOSFET's gelegt wird , dass meinen FET dann auf/zu-auf/zu usw. schaltet um den Leistungsverlust möglichst gering zu halten. Und mich interessiert, wie ich das taktgebende PWM-Signal erzeugen kann. Ich habe wirklich schon sehr viel gegoogelt nach z.B. "PWM Takt bestimmen" oder "MOSFET Schaltfrequenz einstellen", leider ergebnislos. Vermutlich stelle ich die falsche Frage, vielleicht könnt ihr mir ja helfen. Liebe Grüße Lukas
Lukas B. schrieb: > Laut meinen Recherchen funktioniert ein Schaltnetzteil so, dass ein > PWM-Signal an die Basis meines MOSFET's gelegt wird , dass meinen FET > dann auf/zu-auf/zu usw. schaltet um den Leistungsverlust möglichst > gering zu halten. Naja. Das wichtigste Prinzip, das man für AC/DC-Schaltnetzteile wissen muss, ist, dass Transformatoren effektiver und damit bei gleicher Leistung kleiner werden könne, je höher die Eingangsfrequenz ist. Für 50Hz muss ein Trafo für Leistung X halt entsprechend groß sein. Bei 100kHz oder mehr kann der Transformator deutlich kleiner ausfallen. Deshalb wird die Eingangsnetzspannung gleichgerichtet und geglättet (macht dann 375V DC - Gefährlich!), die dann mit einem MOSFET durch PWM in eine Rechtechtspannung "zerhackt" werden. Die können dann durch einen kleinen Trafo (der mit Wicklungsverhältnis und Kernmaterial zu der Schaltfrequenz passen muss. Einen 50Hz-Trafo kann man nicht nehmen) geschickt und hinten wieder gleichgerichtet und geglättet. Das PWM kann man z.B. mit einem Mikrocontroller erzeugen, der über einen Optokoppler den MOSFET auf der Primärseite schaltet. Dazu misst du die Sekundärspannung, die du über das Tastverhältnis in einem gewissen Rahmen regelst. Das ist dann der vollständige Regelkreis. Das wäre ein rudimentäres Schaltnetzteil. In kommerziellen Lösungen gibt es fertige Schaltregel-Controller, die das alles in Hardware und von alleine machen. Die Schaltfrequenz, die du verwendest, hängt allerdings von vielen Faktoren ab. Vom Trafo, von den Störungen, die man nicht haqben will, von der Geschwindigkeit des MOSFETs,....
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Mit den Grundkenntnissen wird das sehr schwer. Beschäftige dich mit einem Schaltregler, z.B. TIs Simpleswitcher-Serie, die machen alles was man machen muss, und erklärt wird es auch. Gängig ist da z.B. der LM2596... Datenblatt lesen und verstehen, dann wird das.
Vielen Dank für eure Antworten, das hat mir schon sehr geholfen. Sebastian R. schrieb: > Das PWM kann man z.B. mit einem Mikrocontroller erzeugen, der über > einen Optokoppler den MOSFET auf der Primärseite schaltet. Wie komme ich an die Vcc von meinem µC? Denn zu dem Zeitpunkt an dem mein Schaltregler anfängt zu regeln, habe ich ja noch eine sehr hohe Gleichspannung.
Sebastian R. schrieb: > Das PWM kann man z.B. mit einem Mikrocontroller erzeugen, Ganz schlechte Idee, sowas macht man analog.
hinz schrieb: > Ganz schlechte Idee, sowas macht man analog. Wenn man irgendwann mal so weit ist. Wenn man wissen möchte, wie man PWM erzeugt und wie ein Netzteil funktioniert, kann es auch mit einem Controller funktionieren, von dem man weiß, was im Innern abgeht. Dass das ganze dann nicht wirklich effizient und betriebssicher ist und man nicht gerade Omis Herzschrittmacher damit betreiben sollte, ist hoffentlich klar. Aber als "Proof of Concept" sollte es reichen ;)
Lukas B. schrieb: > Denn zu dem Zeitpunkt an dem > mein Schaltregler anfängt zu regeln, habe ich ja noch eine sehr hohe > Gleichspannung. Dafür macht man eine Startup-Schaltung. Gängige Methode ist es den Regler zunächst über einen hochohmigen Widerstand aus der Zwischenkreisspannung zu versorgen, später bekommt er über eine separate Wicklung auf dem Trafo seine Versorgung.
Sebastian R. schrieb: > Aber als "Proof of Concept" sollte es reichen ;) Nein, das führt gleich zu Anfang in die Irre.
Lukas B. schrieb: > Laut meinen Recherchen funktioniert ein Schaltnetzteil so, dass ein > PWM-Signal an die Basis meines MOSFET's gelegt wird , dass meinen FET > dann auf/zu-auf/zu usw. schaltet um den Leistungsverlust möglichst > gering zu halten. > > Und mich interessiert, wie ich das taktgebende PWM-Signal erzeugen kann. Hi Lukas, Kaufe dir ein 12V Labornetzteil mit einstellbarer Strombegrenzung, und fange mit einem einfachen 12V->5V DC/DC Schaltwandler an. Dort deckst du alle relevanten Themen für Schaltnetzteile ab: 1. Wandlertopologien 2. Auslegung magnetischer Bauteile 3. Stabilität des Regelkreises 4. Filterdesign 5. PCB Layout 6. Messtechnik 7. Wärmeentwicklung und Kühlung Für diese Art von Wandler gibt es haufenweise ICs und Application Notes, die dir bei deinem Design helfen. Viel Erfolg,
Lukas B. schrieb: > Und mich interessiert, wie ich das taktgebende PWM-Signal erzeugen kann. Das macht man mittels Sägezahnoszillator, einem Komparator und einem Opamp als Fehlerverstärker. Der Ausgang des Komparators geht dann über einen Treiber zum Schalter (z.B. einem MOSFET). Diese Standardschaltung findest du so in jedem entsprechenden Lehrbuch.
Lukas B. schrieb: > Ich bin grade in der Ausbildung und beschäftige mich mit Netzteilen. Einiges an Grundlagen dafür findet man hier: http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap6/Kapitel6.html
Vielen Dank euch beiden, die Beiträge haben mir sehr geholfen und meine Fragen sind damit beantwortet. :)
Lukas B. schrieb: > Wie komme ich an die Vcc von meinem µC? Denn zu dem Zeitpunkt an dem > mein Schaltregler anfängt zu regeln, habe ich ja noch eine sehr hohe > Gleichspannung. U.a. deswegen nimmt man eben keinen MC, sondern einen dafür gedachten Baustein. Wenn du nicht bei Adam und Eva anfangen willst, sind Datenblätter von solchen Kontrollern gar nicht dumm. Da gibt es die alten Schlachtrösser TL494/SG3525, die noch extra mit 12V bespasst werden mussten, es gibt die mittlere Generation mit z.B. UC3844/3842, die schon eine Menge alleine konnten und dann gibts die neuen, die fast alles On-Chip haben, wie z.B. TNY2xx und Konsorten, die ICE3B Familie usw. Gemeinsam ist allen, das sie einen Oszillator und PWM Erzeuger haben, sowie einen oder mehrere Anschlüsse zum Regeln dieser PWM. Überstrom messen die neueren Chips auch selber.
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Harald W. schrieb: > Lukas B. schrieb: > >> Ich bin grade in der Ausbildung und beschäftige mich mit Netzteilen. > Einiges an Grundlagen dafür findet man hier: > http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap6/Kapitel6.html Hi vielen Dank für den Link, die Seite habe ich auch schon entdeckt und mir als wichtige Quelle markiert. :)
Matthias S. schrieb: > Lukas B. schrieb: >> Wie komme ich an die Vcc von meinem µC? Denn zu dem Zeitpunkt an dem >> mein Schaltregler anfängt zu regeln, habe ich ja noch eine sehr hohe >> Gleichspannung. > > U.a. deswegen nimmt man eben keinen MC, sondern einen dafür gedachten > Baustein. Wenn du nicht bei Adam und Eva anfangen willst, sind > Datenblätter von solchen Kontrollern gar nicht dumm. > Da gibt es die alten Schlachtrösser TL494/SG3525, die noch extra mit 12V > bespasst werden mussten, es gibt die mittlere Generation mit z.B. > UC3844/3842, die schon eine Menge alleine konnten und dann gibts die > neuen, die fast alles On-Chip haben, wie z.B. TNY2xx und Konsorten, die > ICE3B Familie usw. > Gemeinsam ist allen, das sie einen Oszillator und PWM Erzeuger haben, > sowie einen oder mehrere Anschlüsse zum Regeln dieser PWM. Überstrom > messen die neueren Chips auch selber. Auch vielen Dank für diesen Beitrag! Ich genieße grade sehr die Menge an "aha-Effekten" die sich in mir ausbreiten. Stundenlang habe ich nach diesen Informationen von euch recherchiert und endlich werden meine Fragen beantwortet.
> Vielen Dank euch beiden, die Beiträge haben mir sehr geholfen und meine > Fragen sind damit beantwortet. :) Das glaubst du nur. Die Thematik kann beliebig kompliziert werden. :-D Noch ein paar Anmerkungen: Heute ist es so das man bis zu einer Leistung von grob 5A den Mosfet gleich mit in dem IC integriert hat das die PWM erzeugt. Ausserdem steckt da noch die Regelung drin welche die Ausgangsspannung misst und entsprecht die PWM anpasst. Bei groesseren Leistungen sagen wir mal 10-20A ist der Transistor extern. Moderne ICs arbeiten mit sehr hohen Schaltfrequenzen. So 1-2Mhz sind da ueblich. Je hoeher die Frequenz um so kleiner und billiger wird die Schaltung, aber auch umso komplizierter der Aufbau. Fuer einen Anfaenger der erstmals sowas aufbaut empfehle ich dir dich mal mit dem MC34063 zu beschaeften. Es gibt dafuer Datenblaetter und noch wichtiger Applikationsschriften welche diverse Beispielschaltungen beinhalten und zeigen wie man die berechnet. Alles was du da lernst kannst du genauso bei moderneren Bauteilen nutzen. Der alte MC34063 arbeitet mit Schaltfrequenzen von 30 bis 80khz. Das ist bei Testaufbauten noch einfach zu machen. Schaltregler die mit 2Mhz arbeiten brauchen ein gutes doppelseitiges Platinenlayout. Ausserdem wird der MC34063 von vielen Herstellern hergestellt, kostet fast nichts und wird noch in 20Jahren zu kaufen sein. Obwohl ich auch viel mit modernen Reglern rummache, ich hab immer 10Stk MC34063 in der Schublade falls ich mal schnell was frickeln muss. Olaf
Der MC34063 ist gar kein Schaltnetzteil IC, sondern ein Buck/Boost Konverter. Damit einen Trafo anzutreiben, kann man zwar machen, ist aber ein seltener Sonderfall. Mit Absicht habe ich in meiner Aufzählung solche Dinger weggelassen.
Olaf schrieb: > Fuer einen Anfaenger der erstmals sowas aufbaut empfehle ich dir dich > mal mit dem MC34063 zu beschaeften. Da würde ich eher den LM2596 und dessen Verwandte empfehlen. Dieser hat im Datenblatt recht gute Beschreibungen, was man beim Aufbau und bei der Auswahl der Bauelemente beachten muss. Aufbau und richtige Bauelemente ist bei Schaltreglern wesent- lich wichtiger, als der richtige Schaltplan. Hat man es erst einmal geschafft, damit einen funktionierenden Wandler zu bauen, kann man sich auch an grössere Projekte wagen.
Sebastian R. schrieb: > Deshalb wird die Eingangsnetzspannung gleichgerichtet und geglättet > (macht dann 375V DC - Gefährlich!) Ich als Amateur weiß nun wieder mal nicht wie du auf diese 375V DC kommst! 230 V ~ über GraetzBrücke mit Wurzel2 ergibt abzügl. der Uf der beiden Dioden nicht mal 350 V - , und in diversen SNT sind Elkos mit 400V - drin auf der Netzseite verbaut , gemesssen habe ich die auch schon so in der Höhe, wenn da nicht so einige Rippel mit dabei waren?
Lukas B. schrieb: > Bisher habe ich zwei konventionelle Trafonetzteile gebaut, Lukas B. schrieb: > Nun möchte ich mich an die Schaltnetzteile wagen Und was lernst Du? Quarktaschenweitwurf?
Niemand schrieb: > Ich als Amateur weiß nun wieder mal nicht wie du auf diese 375V DC > kommst! Es sind natürlich nur 325V DC am Zwischenkreis. Harald W. schrieb: > Da würde ich eher den LM2596 und dessen Verwandte empfehlen. Auch das ist kein Schaltnetzteil-IC, sondern ein Buck-Konverter, in deutsch Tiefsetzsteller.
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Matthias S. schrieb: >> Da würde ich eher den LM2596 und dessen Verwandte empfehlen. > > Auch das ist kein Schaltnetzteil-IC, sondern ein Buck-Konverter, in > deutsch Tiefsetzsteller. Ich weiss, aber diese ICs bieten einen guten Einstieg. Hat man diese verstanden, ist der Weg zum "echten" Schaltnetzteil nicht weit.
Lukas B. schrieb: > Wie komme ich an die Vcc von meinem µC? Denn zu dem Zeitpunkt an dem > mein Schaltregler anfängt zu regeln, habe ich ja noch eine sehr hohe > Gleichspannung. Erstens: Schaltnetzteile steuert man nicht mit Mikrocontroller, sondern mit dedizierten Schaltungen die auf den Anwendungsfall spezialisiert sind. Und ja, auch die brauchen eine Stromversorgung. Diese kommt oft von einem simplem Widerstand direkt aus der Netzspannung. Ich habe aber auch schon große Schaltnetzteile gesehen, die einen kleinen Hilfs-Transformator für die Stromversorgung der Schaltung enthielten. ich sehe es auch so, dass man besser mit Buck (Step-Down) und Boost (Step-Up) Wandlern einsteigen sollte. Schaltnetzteile mit Transformator haben damit viel gemeinsam, sind jedoch um einiges komplexer. Der Konditor fängt mit Teilchen an, Hochzeitstorten kommen später.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Der Konditor fängt mit Teilchen an, Hochzeitstorten kommen später. ...und ein Maurer mauert als erstes eine Hundehütte, am besten eine für Pekinesen.
Harald W. schrieb: >> Der Konditor fängt mit Teilchen an, Hochzeitstorten kommen später. > ...und ein Maurer mauert als erstes eine Hundehütte, > am besten eine für Pekinesen. Kennst du diese Bausätze?: https://www.amazon.de/DOMUS-Kits-kits40043-Maßstab-Country-2250-piece/dp/B000NWO7JK Die sind viel schwieriger aufzubauen, als es aussieht.
Ein Netz-Schaltnetzteil baut man sicher nicht selber. Es ist technisch nicht einfach, dazu kommen noch EMV Vorschriften, und Normen. Ab 75W muss man eine Powerfactor Correcton haben. Mein Tipp: nimm ein Netz-Schaltnetzteil zB auf 48V runter, fuer vielleicht 30 euro, und mach von dort weg weiter.
Vielen Dank für eure Mühe und Antworten!! Ich bin sehr froh darüber, dass hier so konstruktive Beiträge entstanden sind. Ich werde euren Rat befolgen und mir erstmal die Step-down, Step-up Wandler ansehen und mich nach und nach tiefer in die Materie einarbeiten. Besonders der Tipp von Matthias mit dem Tiny, den ich auch von den Geräten in meiner Firma bereits kenne, hat mir sehr geholfen. Joggel E. schrieb: > Ein Netz-Schaltnetzteil baut man sicher nicht selber. Es ist technisch > nicht einfach, dazu kommen noch EMV Vorschriften, und Normen. Ab 75W > muss man eine Powerfactor Correcton haben. Aber genau das ist es , was ich will. Ich möchte kein Hobby-Bastler sein. Ich bin Auszubildender als Elektroniker für Geräte und Systeme und nach meiner Ausbildung möchte ich nahtlos, möglicherweise auch schon währenddessen als Fernstudium, Elektro- und Informationstechnik studieren. Mein Traum ist es, für meine Firma in ein paar Jahren ein guter Elektronikingenieur zu werden. Und deshalb muss ich mich auch mit Dingen wie EMV-Vorschriften und PFC beschäftigen und mit diesen umzugehen wissen. Der Rahmen meiner Ausbildung vermittelt mir das leider nicht im benötigtem Umfang, weshalb ich bis zu Beginn meines Studiums darauf angewiesen bin, mir das Wissen selbst anzueignen. Ich denke, dass mein Vorhaben ,ein normgerechtes Schaltnetzteil zu entwickeln, für meinen derzeitigen Wissenstand ein Griff nach den Sternen ist. Aber dennoch glaube ich, dass ich es schaffen kann.
In meiner Ausbildung (Kommunikationselektroniker) wurden Schaltnetzteile auch nur kurz therotisch abgehandelt. Ich habe dann Step-Up und Step-Down Wandler mit fertigen IC aufgebaut und durchgemessen. Danach habe ich einen eigenen SEPIC Wandler (der kann raus und runter) mit Operationsverstärker und bipolaren Transistoren aufgebaut. Schön langsam (3 kHz) damit das Layout und die Bauteile aus der Wühlkiste keine Probleme machen. Dabei habe ich viel gelernt. Ein richtiges Schaltnetzteil für Netzspannung habe ich noch nicht gebaut. Die kaufe ich lieber fertig.
Sollte jemand bei der Recherche zu diesem Thema auf diesen Thread hier stoßen, habe ich hier noch einen nützlichen Link gefunden der mir weitergeholfen hat. Es handelt sich um eine Video-Reihe des Professor "Burkhard Ulrich" über Leistungselektronik. Dort erklärt er die verschiedenen DC / DC Wandler Typen, wie man analoge PWM-Signale erzeugt und noch vieles mehr. https://www.youtube.com/watch?v=Axz7wqHPoTQ Gruß Lukas
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