Benötige Hilfe bei einem Netzteilprojekt

[Ben K. (bkaiser)]

Hallo,

ich möchte gerne ein Netzteilprojekt ausarbeiten. Ich bin Anfänger und 
lerne im Moment viel. Generell geht es mir nicht nur darum einfach etwas 
nachzubauen, sondern es auch zu verstehen. Ich begrüße es also, wenn man 
mir erklärt warum etwas so sein muss, oder zumindest Stichwörter gibt um 
es nachzulesen. :-) Es gibt bereits viele dieser Projekte hier und im 
Netz zu finden, habe aber eine bestimmte Vorstellung und Einsatzbereich, 
der vermutlich etwas unter dem Level eines echten, klassischen 
Labornetzteiles liegt. Mein Einsatzbereich liegt zumeist im 
Microcontroller Bereich, kein Audio, mega sensible Sensoren etc. Darüber 
hinaus möchte ich das ganze gerne von einem AVR steuern lassen (PWM) und 
den Part mit der Netzspannung mit einem fertigen (Schalt-)Netzteil lösen 
(AC/DC). Das ganze ist also ein Kompromiss, aber ich denke für den 
Einsatzbereich und meinen Wissensstand passt es ganz gut.

Die Anforderungen:

- 1V bis 25V-30V (in der Range)
- Bis zu 2A (ich denke das sollte für den Einsatzzweck reichen?)
- Stromquelle ist ein Schaltnetzteil von Meanwell mit 36V und 4.3A
- Volt und Ampere regelbar
- Gesteuert via PWM

Generell habe ich ein Projekt gefunden, dass diese Anforderungen 
weitestgehend erfüllt:

https://www.deeptronic.com/electronic-circuit-design/programmable-1-30v-lab-power-suppl/

Es basiert zum Großteil auf der Application Note SLVA001E von TI:

https://www.ti.com/lit/an/slva001e/slva001e.pdf?ts=1605870686471&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FTL494

Nun, da ich wie gesagt Anfänger bin und natürlich noch unsicher, ergeben 
sich mir ein paar Fragen und ich würde mich wirklich freuen hier Hilfe 
zu finden. :-)

Die Schematic findet sich im Anhang, ich habe die Basisinfos zu jeder 
Komponente mal hinzu geschrieben (P1, P2, A3, A4 gehen an den AVR bzw. 
einem DA Wandler).

- Wenn ich der Application Note von TI bei den Berechnungen folge, 
ergeben sich für mich andere Werte bei den eingesetzten Widerständen, 
Kondensatoren, Spule (z.B. 90uH anstelle von 120uH). Für mich als 
Anfänger ist das natürlich sehr verwirrend. Wem folge ich jetzt? Meinen 
Berechnungen oder den Berechnungen aus dem anderen Projekt?
- Nach meiner Berechnung ergeben sich beim Netzteil 154W, die Specs der 
eingesetzten Komponenten (z.B. Widerstände mit 1W) verwirren mich. Wie 
berechne ich denn die elektrische Leistung der Komponenten? Bei all 
meinen Berechnungen komme ich auf Werte zwischen 60W und 75W, 
Widerstände mit diesen Specs sind mir nicht bekannt. Bitte 
Entschuldigung für diese Frage, vermutlich sehe ich den Wald vor lauter 
Bäumen nicht. ^^
- Wie ich die Werte der Spule errechne (uH) steht in der Application 
Note. Aber wie viel Ampere muss sie unterstützen? Analog zu den 2A die 
in den Anforderungen des Netzteiles gestellt sind?
- In der Application Note steht, wie ich die Werte der Spule berechne. 
Laut meinen Berechnungen kommt dort 90uH heraus, in dem Projekt wird 
120uH benutzt. Wonach soll ich mich richten? Davon ab stellt sich mir 
die Frage nach dem Ampere Wert der Spule. Ist dieser analog zur 
angepeilten maximalen Amperezahl des Netzteiles (also 2A)?
- Mach es Sinn den Spannungsmesser mit der Referenzspannung vom TL494 zu 
betreiben? Wenn ja, könnte man dort ggf. auch noch zwei Spannungswandler 
anschließen um fixe 5V und 3.3V Ausgänge zu haben? Wenn nicht, wie 
würdet ihr vorgehen um das Ziel zu erreichen?
- Sieht der Schaltplan ansonsten gut aus? Würdet ihr andere Komponenten 
einsetzen? Was würdet ihr verbessern?

Herzlichen Dank für die/jede Hilfe. Ich bin sicher weit entfernt von den 
Kenntnisständen der meisten hier im Forum, versuche mir aber alles 
anzueignen und nicht einfach nur zu machen, bitte beachtet das. :-)

Mit freundlichen Grüßen,

Ben

[Stefan F. (Gast)]

Ich denke, du hast hier zu viele Baustellen gleichzeitig geöffnet. Kaufe 
dir lieber für 80€ ein fertiges Netzteil und werde damit glücklich.

Du hast da einige Fragen zu deinen Berechnungen gestellt, ohne offen zu 
legen, was du wie berechnet hast. Schade.

[H. B. (Gast)]

Ich glaub mit diesem Projekt hast du dich etwas übernommen.
Um die absoluten Basics zu lernen, solltest du erst mal mit was ganz 
einfachen anfangen.

[MaWin (Gast)]

Benjamin K. schrieb:
> ich möchte gerne ein Netzteilprojekt ausarbeiten

Schön. Und wie wir sehen, soll es ein Schaltnetzteil werden.
Du weisst, dass das eher anspruchsvoll ist ?
Selbst wenn so ein alter und langsamer Schaltregler wie der TL494 noch 
gut zu beherrschen ist. Mit dem TIP31 als Schalttransistor tut man sich 
aber keinen Gefallen. Das Design stammt noch aus einer Zeit, als es 
keine Leistungs-MOSFETs gab, ist also älter als40 Jahre.
Es sollte dir zu denken geben, dass bis vor wenigen Jahren 
Labornetzteile als Linearregler aufgebaut wurden.
Welche mit dem TL494 wie das 
Beitrag "MRGN 900 Nach Elkotausch keine Funktion mehr." taugen nicht so viel.

Wer 36V/4.3A reinsteckt, kann schon 30V mit 4.2A erwarten,bei 
Schaltreglern bei kleineren Spannungen sogar mehr. So ein fettest 
Netzteil brauchst du also nicht  die Überdimensionierung wie bei 
Eisenkerntrafos ist nicht notwendig.
Ein Netzteil, das 154W liefert, muss keine Bauteile haben, die 154W 
aushalten, wenn es so viele Verluste hätte, bliebe ja gar keine Leistung 
mehr für den Ausgang übrig. Die Teile müssen nur für den 
hindurchfliessenden Strom ausreichen.

Eventuell kannst du deine Schaltung in LTSpice simulieren, das zeigt bei 
jedem Bauteil die real verblasene Leistung an.

Wenn hinter dein Meanwell ein linear geregeltes Netzteil käme, könnte 
man sagen, dass der bzw. die Ausgangstransistoren in Summe die 36*2=72W 
verheizen können müssen und dafür einen ausreichend grossen Kühlkörper 
brauchen. Aber bei einem Schaltnetztzeil sind die Verluste möglichst 
gering, 7.2W wäre schon viel Verlust im Schalttransistor.

Ich muss aber zu einem anderen Schaltplan raten, zeitgemässer. So was in 
der Art
https://www.ebay.de/itm/401378238156 hab aber deren Schaltpläne nicht.