Regelverhalten Labornetzgerät

[Claus P. (claus_p)]

Moin,
durch Zufall bin ich auf das Regelverhalten meines alten und geschätzten 
Labornetzgeräts Voltcraft PS 303 Pro aufmerksam geworden. Eigentlich 
funktioniert das gute Stücke ganz normal, es läßt sich alles einstellen 
und es regelt bei Belastung auch aus.

Ich frage mich aber, ob das Timing normal ist: Im Bild ist zu sehen, wie 
die auf 5 V eingestellte Spannung beim Anschließen eines 3,3 Ohm 
Widerstands auf etwa 0,5 V zusammenbricht. Strom ist ca. 1,4 A, 
Strombegrenzung ist voll aufgedreht (3 A). Erst nach ca. 12 ms sind die 
5 V wieder ausgeregelt. Drauf gekommen bin ich durch ein Brown-out Reset 
meiner µC Schaltung, wenn ein angeschlossener Servo mal etwas Strom 
zieht.

Das Ding hat noch einen 2. Ausgang (3-6 V, 2 A), der gleiche Versuch 
hier zeigt hier fast keinen Spannungseinbruch. Und bei meinem Siglent 
SPD3303X-E ist gar überhaupt nix zu sehen ...

So ein schlechtes Regelverhalten hätte ich eigentlich nicht erwartet, 
andererseits kann ich mir nicht vorstellen, dass da ein Bauteil defekt 
ist, weil wie gesagt, sonst funktioniert ja auch alles. Der Ladeelko ist 
es nicht, den habe ich schon getauscht, selbes Verhalten ...

Hat jemand eine Idee?

Danke, Claus

[Lu (oszi45)]

Es gibt zahlreiche Beiträge zu PS303. Siehe Suchfunktion. z.B.
Beitrag "Suche Schaltplan für Conrad Laboratory Power Supply PS - 303 D"

[H. H. (hhinz)]

Miss mal die Versorgungsspannungen des LM1458 im Regler, und zwar gegen 
den Pluspol des Ausgangs.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Normalerweise sollte die Ausregelzeit innerhalb von 50-100us liegen.

Im Handbuch sollte die Ausregelzeit in den Specifications angegeben 
sein.

Nicht alle Hersteller charakterisieren das zwischen 0/100% sondern oft 
auch nur zwischen 50/100%. Da muss man vorsichtig sein. Keysight gibt 
meist 50/100%, wenn ich mich nicht irre.

Anhand Deiner Screenshots, vermute auch ich, daß hier irgend etwas nicht 
ganz geheuer ist.

Andrerseits sollte man fairerweise so wie der Hersteller testen, 
vorausgesetzt die Methoden sind angegeben wie bei HP.

[Claus P. (claus_p)]

H. H. schrieb:
> Miss mal die Versorgungsspannungen des LM1458 im Regler, und zwar gegen
> den Pluspol des Ausgangs.

Pin 8 des 1458 gegen Pluspol des Ausgangs: 11,46 V.
Pin 4 : -9,60 V

[H. H. (hhinz)]

Claus P. schrieb:
> Pin 8 des 1458 gegen Pluspol des Ausgangs: 11,46 V.

Das dürfte zu wenig sein. Ich hätte da +24V erwartet.

Die Spannung wird durch eine Reihenschaltung von zwei 12V Z-Dioden 
stabilisiert, da wird wohl eine davon durchlegiert sein.

[Claus P. (claus_p)]

Gerhard O. schrieb:
> Normalerweise sollte die Ausregelzeit innerhalb von 50-100us liegen.
>
> Im Handbuch sollte die Ausregelzeit in den Specifications angegeben
> sein.
>

Im Handbuch steht:
Regelverhalten bei Laständerung 0 ~ 100%: <= 25 mV/ <= 10 mA

[Michael B. (laberkopp)]

Claus P. schrieb:
> Ich frage mich aber, ob das Timing normal ist

Normal ist, eas in der Spezifikation steht. Steht fort nichts  ist es 
eben die Katze im Sack.
Schlimmer sind Überschwinger wo die Spannung deutlich über den 
eingestellten Wert steigt bei Lastwegnahme oder Ein/Ausschalten des 
Netzteils. Der Strom hat meistens krasse Überschwinger wegen dem 
Ausgangselko (der langsame Regelung kaschieren soll).

Claus P. schrieb:
> So ein schlechtes Regelverhalten hätte ich eigentlich nicht erwartet

Merkwürdig ist, dass der andere Kanal nicht so langsam reagiert. Die 
Schaltung kann also besser. Spricht dafür, dass in dem Kanal was kaputt 
ist.

Gerhard O. schrieb:
> Normalerweise sollte die Ausregelzeit innerhalb von 50-100us liegen.

Das wäre für Billignetzteile ziemlich gut. Eher 1ms.

[H. H. (hhinz)]

Michael B. schrieb:
> Merkwürdig ist, dass der andere Kanal nicht so langsam reagiert. Die
> Schaltung kann also besser.

Es sind zwei völlig verschiedene Kanäle. Der zweite ist nur ein LM723, 
einstellbar von 3-6V.

Die Schaltpläne gibts da:

Beitrag "Re: Voltcraft "Labor"netzteil PS 303 Pro Raparaturunterlagen"

[Claus P. (claus_p)]

H. H. schrieb:
> Claus P. schrieb:
>> Pin 8 des 1458 gegen Pluspol des Ausgangs: 11,46 V.
>
> Das dürfte zu wenig sein. Ich hätte da +24V erwartet.
>
> Die Spannung wird durch eine Reihenschaltung von zwei 12V Z-Dioden
> stabilisiert, da wird wohl eine davon durchlegiert sein.

vielen Dank für den Hinweis! In meinem Gerät (neu gekauft, seitdem nicht 
mal aufgeschraubt) ist nur eine Z-Diode 104 verbaut. Die 2. Z-Diode ist 
durch einen 0-Ohm Widerstand ersetzt! Sehr seltsam ...

Ich habe jetzt mal gebastelt und den 0 Ohm Widerstand durch eine 12 V 
Z-Diode ersetzt, aber leider gibt es keine Änderung bei der 
Lastregelung. Denn auch die Spannung am 1458 bleibt bei ca. 12 V. An 
C101 messe ich 20,5 V, R103 gönnt sich nochmal 7,5 V und mehr bleibt 
dann für den 1458 nicht übrig.

[Arno R. (arnor)]

Claus P. schrieb:
> Im Bild ist zu sehen, wie
> die auf 5 V eingestellte Spannung beim Anschließen eines 3,3 Ohm
> Widerstands auf etwa 0,5 V zusammenbricht. Strom ist ca. 1,4 A,
> Strombegrenzung ist voll aufgedreht (3 A).

Das deutet auf eine zu geringe Stromlieferfähigkeit des Netzteils hin. 
Es kann offenbar gar keine 3A liefern, egal was da eingestellt ist. 
Daher ist auch die Aufregelzeit ohne Last so groß (aufladen Ausgangs- 
und Lastelko). Der max. Strom wird bestimmt von den Transistoren 
T101/T404, R105 (da fehlt ein Verbindungspunkt an seinem unteren Ende zu 
D105/D107) und der Spannung am oberen Ende von R105 gegen +Ua. Diese 
Dinge also prüfen.

[Rainer W. (rawi)]

Claus P. schrieb im Beitrag #7794379:
> sorry für das große .png, ich kann es leider nicht löschen.

Das DSO hat doch bestimmt eine Funktion für digitale Screenshots oder 
was sitzt dort links neben dem Kalibrator. Dann würde das mit PNG auch 
wieder passen ;-)

[Claus P. (claus_p)]

Arno R. schrieb:
> Claus P. schrieb:
>> Im Bild ist zu sehen, wie
>> die auf 5 V eingestellte Spannung beim Anschließen eines 3,3 Ohm
>> Widerstands auf etwa 0,5 V zusammenbricht. Strom ist ca. 1,4 A,
>> Strombegrenzung ist voll aufgedreht (3 A).
>
> Das deutet auf eine zu geringe Stromlieferfähigkeit des Netzteils hin.
> Es kann offenbar gar keine 3A liefern, egal was da eingestellt ist.

An meiner elektronischen Last liefert das Gerät einwandfrei 3 A.

> Daher ist auch die Aufregelzeit ohne Last so groß (aufladen Ausgangs-
> und Lastelko). Der max. Strom wird bestimmt von den Transistoren
> T101/T404, R105 (da fehlt ein Verbindungspunkt an seinem unteren Ende zu
> D105/D107) und der Spannung am oberen Ende von R105 gegen +Ua. Diese
> Dinge also prüfen.

Hab ich mir auch schon angeschaut, hab auch schon an T404 gemessen. Für 
mich sieht es so aus, als ob T404 bei einer plötzlichen Laständerung (CC 
mit der elektronischen Last) am Ausgang zu langsam hochgeregelt wird. 
Die Basisspannung steigt linear an. Es dauert 20 - 30 ms, je nach Last, 
bis der mal in die Pötte kommt und den Ausgang nachregelt.

[Claus P. (claus_p)]

Rainer W. schrieb:
> Claus P. schrieb im Beitrag #7794379:
>> sorry für das große .png, ich kann es leider nicht löschen.
>
> Das DSO hat doch bestimmt eine Funktion für digitale Screenshots oder
> was sitzt dort links neben dem Kalibrator. Dann würde das mit PNG auch
> wieder passen ;-)

jajaja ... wollte ich auch so machen, hab das Bild auf einer SD-Card 
gespeichert und wollte das dann am PC mit einem USB SD-Card Reader 
einlesen, der PC hat sich dann aufgehängt und erstmal nicht mehr 
gebootet, bin froh, dass der wieder läuft. Dann hab ich es halt 
abfotografiert. Der Card-Reader ist auch von Conrad ;-)

alles nicht so einfach ;-)

[H. H. (hhinz)]

Claus P. schrieb:
> vielen Dank für den Hinweis! In meinem Gerät (neu gekauft, seitdem nicht
> mal aufgeschraubt) ist nur eine Z-Diode 104 verbaut. Die 2. Z-Diode ist
> durch einen 0-Ohm Widerstand ersetzt! Sehr seltsam ...
>
> Ich habe jetzt mal gebastelt und den 0 Ohm Widerstand durch eine 12 V
> Z-Diode ersetzt, aber leider gibt es keine Änderung bei der
> Lastregelung. Denn auch die Spannung am 1458 bleibt bei ca. 12 V. An
> C101 messe ich 20,5 V, R103 gönnt sich nochmal 7,5 V und mehr bleibt
> dann für den 1458 nicht übrig.

Rein technisch sollten ja die 12V auch reichen.

Schau dir doch mal das Ausgangssignal des Opamps (müsste Pin 1 sein) für 
die Spannungsregelung mit dem Oszi an. Wenn der dort schon so lahm 
ist...

[Arno R. (arnor)]

Claus P. schrieb:
> die auf 5 V eingestellte Spannung beim Anschließen eines 3,3 Ohm
> Widerstands auf etwa 0,5 V zusammenbricht. Strom ist ca. 1,4 A,
> Strombegrenzung ist voll aufgedreht (3 A).

Das ist doch ein totaler Widerspruch zu dem hier :

> An meiner elektronischen Last liefert das Gerät einwandfrei 3 A.

Kannst du das mal aufklären?

[Claus P. (claus_p)]

Arno R. schrieb:
> Claus P. schrieb:
>> die auf 5 V eingestellte Spannung beim Anschließen eines 3,3 Ohm
>> Widerstands auf etwa 0,5 V zusammenbricht. Strom ist ca. 1,4 A,
>> Strombegrenzung ist voll aufgedreht (3 A).
>
> Das ist doch ein totaler Widerspruch zu dem hier :
>
>> An meiner elektronischen Last liefert das Gerät einwandfrei 3 A.
>
> Kannst du das mal aufklären?

gerne. I = U/R = 5 V/ 3,3 Ohm = 1,5 A.

[H. H. (hhinz)]

Arno R. schrieb:
> Claus P. schrieb:
>> die auf 5 V eingestellte Spannung beim Anschließen eines 3,3 Ohm
>> Widerstands auf etwa 0,5 V zusammenbricht. Strom ist ca. 1,4 A,
>> Strombegrenzung ist voll aufgedreht (3 A).
>
> Das ist doch ein totaler Widerspruch zu dem hier :
>
>> An meiner elektronischen Last liefert das Gerät einwandfrei 3 A.
>
> Kannst du das mal aufklären?

Dynamisch vs statisch!

[Rainer W. (rawi)]

Claus P. schrieb:
> gerne. I = U/R = 5 V/ 3,3 Ohm = 1,5 A.

Nun argumentiere doch nicht mit elementaren Grundlagen, wie dem ohmschen 
Gesetz ;-)
scnr

[Arno R. (arnor)]

H. H. schrieb:
> Dynamisch vs statisch!

Die Regelung ist doch so langsam. Die Spannung am unteren Ende von R105 
kann sich wegen der Umladung des C104 (100µF) über R105 und D106 nur 
langsam ändern und den T101 aufsteuern. Tau ist da etwa 150ms.

[H. H. (hhinz)]

Arno R. schrieb:
> Die Regelung ist doch so langsam. Die Spannung am unteren Ende von R105
> kann sich wegen der Umladung des C104 (100µF) über R105 und D106 nur
> langsam ändern und den T101 aufsteuern. Tau ist da etwa 150ms.

Stimmt, da hatte der vergessene Verbindungspunkt irritiert.

[Claus P. (claus_p)]

Arno R. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Dynamisch vs statisch!
>
> Die Regelung ist doch so langsam. Die Spannung am unteren Ende von R105
> kann sich wegen der Umladung des C104 (100µF) über R105 und D106 nur
> langsam ändern und den T101 aufsteuern. Tau ist da etwa 150ms.

Sehe ich auch so. Das würde aber bedeuten, dieses schlechte 
Regelverhalten ist kein Fehler, sondern bei diesem Gerät normal.

Hab nochmal gemessen, s. Bild. Masseclip an + Ausgang.

Kanal 1 (gelb) ist Pin 1 des 1458. Beim Einschalten der CC Last geht der 
Ausgang schlagartig hoch, auf ca. 12 V. Der Spannungsabfall über CE von 
T404 fehlt am Ausgang und sorgt dort für fast 0 V. :-(

Kanal 2 ist die Basis von T404, es dauert einfach, bis der aufgeregelt 
hat.

[Arno R. (arnor)]

Claus P. schrieb:
> Das würde aber bedeuten, dieses schlechte
> Regelverhalten ist kein Fehler, sondern bei diesem Gerät normal.

Sieht so aus. Man könnte ja versuchsweise den C104 reduzieren und mit 
der elektronischen Last mal verschiedene dynamische Tests machen um zu 
sehen ob die Kiste sich sauber verhält.

[Claus P. (claus_p)]

habe mal ganz offensiv C104 um den Faktor 10 verkleinert auf 10µF.

Bild: gleicher Versuch wie im 1. Posting, 5 V Ausgangsspannung, 3,3 Ohm 
Widerstand, Strombegrenzung (max. 3 A) ganz aufgedreht.

Wie erwartet hat sich jetzt auch die Zeitkonstante der Regelung um den 
Faktor 10 verkleinert, es dauert nun statt 12 ms nur noch 1,2 ms, bis 
die Laständerung ausgeregelt ist.

Was mich mehr stört ist der kurzzeitige Spannungsabfall auf 2 V, 
immerhin nennt sich das Ding ja "Labornetzgerät", für den Betrieb einer 
µC Schaltung ist das so nicht geeignet.

Welche anderen (u.U. negativen) Auswirkungen der "Eingriff" hat, werde 
ich beobachten. Irgendeinen Grund werden die 100µF ja haben ...

Vielen Dank an alle, die hier mitgelesen, -gedacht und -geholfen haben! 
Again what learned!

[Arno R. (arnor)]

Claus P. schrieb:
> Wie erwartet hat sich jetzt auch die Zeitkonstante der Regelung um den
> Faktor 10 verkleinert, es dauert nun statt 12 ms nur noch 1,2 ms, bis
> die Laständerung ausgeregelt ist.
> Was mich mehr stört ist der kurzzeitige Spannungsabfall auf 2 V

Das sieht doch gut aus, nur eine minimale Spitze am Ende der Ausregelung 
und die ist nicht höher als die eingestellte Spannung am Anfang. Da 
würde ich C104 doch glatt noch mehr reduzieren und schauen was passiert. 
Zurückbauen geht ja immer. Je schneller der Spannungsregler ist, umso 
kleiner der Einbruch der Spannung.

[H. H. (hhinz)]

Beim ganz ähnlich aufgebauten Voltcraft Digi 35 (kam von Statron oder 
EMG) sind da 750R nach Vcc und 100nF+33R zur Dämpfung. Weil man auf 
einen Elko am Ausgang verzichtet hat, gibts dennoch einen deutlichen 
Spannungseinbruch beim Aufschalten der Last.

[Claus P. (claus_p)]

Der Vollständigkeit halber noch ein kleiner Nachtrag:

Der 10 µF Kondensator hat Nebenwirkungen, nach dem Einschalten zeigt die 
Ausgangsspannung einen ripple mit 200 mVpp/ca. 170 Hz. Erst nach Anlegen 
einer Last > 20 mA oder einer Drehung an den Regelpotis für die Spannung 
ist der Ausgang wieder sauber.

Werde wohl wieder zurückbauen :-(

[Vanye R. (vanye_rijan)]

> Der 10 µF Kondensator hat Nebenwirkungen,

Hast du das nicht erwartet? Der Entwicker hat den sicher eingebaut
weil er die Kiste anders nicht stabil bekommen hat. Der stabilisiert
den Regelkreis. Wenn du daran fummelst dann musst du anderweitig
pruefen wiviel Phasenreserve noch da ist. Bei einem Netzteil sogar
besonders kritisch weil du das fuer unterschiedliche Lasten 
sicherstellen
musst.

Vanye

[Claus P. (claus_p)]

Vanye R. schrieb:
>> Der 10 µF Kondensator hat Nebenwirkungen,
>
> Hast du das nicht erwartet?

doch. Deswegen schrieb ich ja:
> Welche anderen (u.U. negativen) Auswirkungen der "Eingriff" hat, werde
> ich beobachten. Irgendeinen Grund werden die 100µF ja haben ...

[Martin L. (makersting)]

Claus P. schrieb:
> Der Vollständigkeit halber noch ein kleiner Nachtrag:

Danke für die Ehrlichkeit.