Eigenbau Labornetzteil 0-30V, 0-10A

[Olle_Filzlaus]

Hallo,

auf der Suche nach einem regelbaren Labornetzteil habe ich zwar einige Fertiggeräte gefunden, aber die sind mir alle etwas zu teuer. Ein Gerät mit den Eigenschaften wie es dieser Eigenbau aufweißt kostet bei ELV ca 300€.

Also habe ich das Internet mal nach Eigenbauten durchsucht und habe auch ein paar feine Vorbilder gefunden.

Besonders gefallen hat mir ein Artikel den ihr hier (http://linuxfocus.org/English/June2005/article379.shtml) nachlesen könnt. Ein Mikroprozessor gesteuertes regelbares Netzteil mit Strombegrenzung. Ausgelegt ist es orginal für 30V, 2A.
Ein bissel wenig wenn man damit ein Roboter und Zubehör versorgen will.

Ich habe bei Reichelt ein Ringkerntrafo mit 2x30V und 2x8,3A output gefunden.

Ich will die eine Seite für das regelbare Netzteil benutzen und die andere Seite mittels Festspannungsregler auf 5V, 12V und noch paar andere Spannungen festsetzen. Oder man könnte mit Hilfe eines Zweiten Mikrocontrollers noch ein Funktionsgenerator einbauen.
Das ganze ist natürlich steuerbar über eine Tastatur und die Ausgabe erfolgt auf einem LCD-Display und ist mittels RS232 auch per Rechner steuerbar.

Die Steuerung erfolg über einen 10bit AD-Wandler. Die Spannung lässt sich also auf 30mV genau einstellen.

Durch die Steuerung mittels Controllers müssen die Ausgangsspannungen überwacht werden. Was gleichzeitig auch noch ein "halbes" Voltmeter ergibt.

Änderungen zum Orginal:

Der BD245B schafft maximal 80W. Also habe ich mal bissel bei Reichelt umgeschaut und auf den 2N5886 /Reichelt 2,45€) gestoßen. Der schafft laut datenblatt 200W und durch sein TO3 Gehäuse ist der auch schön auf ein Kühlkörper schraubbar.. Wäre jetzt nur mal nachzurechnen ob da zwei davon parallelgeschaltet die Maximale Leistung schaffen. denke mal es reicht.

kommen wir zu meinen Verständnisproblemen:

Wenn ich bei einem maximal Output des Trafos von 30V und 8,3A (immerhin auch 250W) auf 0V regel will, muss ich ja die Gesamte Leistung gegen Masse ziehen. Im Orginal Schaltplan erledigen das zwei "Spielzeug" Transitoren. ein BC547 und ein BC557. Ich denke mal die werden ein bissel überfordert mit der Leistung und müssen auch getauscht werden.

Mein Problem ist nur da ich die ganze Power bei zB 5V in Wärme verwandel. oder habe ich da was falsch verstanden. aber ich denke mal die orginal Geräte funktionieren auch so.

Ach einen hab ich noch: Wie funktioniert die Strombegrenzung. Die Transistoren werden ja indirekt von dem DA-Wandler gesteuert. Aber wie das genau gehen soll habe ich noch nicht ganz verstanden.

Würde mich freuen für Ratschläge und Kritiken.

Im Anhang ist das Orginalschaltbild und das Datenblatt des 2N5886 (zwei Teile).

cu Arno

[fabix]

hey. also ich baue zurzeit auch genau so ein netzteil mit 0-30V und 0-10A. ich habe den schaltplan von einer netzteil platine von der elv. diesen habe ich aber noch viel abgespeckt.
bin grad noch voll in der planung allerdings wird es nicht microcontroller gesteuert sondern bekommt 2x4digit 7segment anzeigen für storm und spannung allerdings werden nur die letzten drei digits benutzt.(ist billiger als drei einzelne 7-segment anzeigen zu kaufen9. für die temperatur am kühler wahrscheinlich ein bargraph.
als kühler würd ich dir von ebay einen alu-kühler empfehlen. sind recht billig. ich werd einen mit ca.15cmx20cm kaufen. kostet so um die 15€ und dürfte reichen.

grüße fabi

[Olle_Filzlaus]

ja, das gerät von elv kenn ich auch. wird doch über poties gesteuert.

nur bei meinem soll ja nicht nur die anzeige am controller hängen sondern der soll auch sehr exakt die ganze spannung über ein DA-Wandler steuern. sag ja, man kommt auf ungefähr 30mV einstellbar.

aber gib mal ein link zu deinem projekt. eventuell kann manja mal erfahrungen austauschen.

cu arno

[fabix]

was mein du mit link zu meinem projekt?
also einen bericht hab ich noch nicht gemacht da ich erst am schaltplan optimieren, planen bin. jo genau meins wird über potis gesteuert. ich denk das reicht mir.

€dit:
kennst du das hier.http://ldp.rtin.bz/linuxfocus/Deutsch/November2002/article251.shtml
allerdings ist der controller nicht mehr verfügbar. vielleicht kannst du den schaltplan ja ändern das es mit einem anderen controller läuft.

gruß fabi

[Olle_Filzlaus]

Hallo,

so habe mal die ersten Schaltpläne zusammen gebastelt. Der hier ist sozusagen für die Gleichrichtung und die Glättung / Siebung zuständig, damit die Restschaltung ne saubere Gleichspannung bekommt.

Habe das mal mit PSpice simuliert und was hinten raus kommt sieht gut aus :-)
Werde das dann aber erst richtig mitbekommen wie die Brummfestigkeit ist wenn ich es zusammengebaut habe. aber ich denke mal den Teil werde ich eh ohne Leiterplatte sondern eher ortenlich an kühlkörper befestig mittels Kabel aufbauen. Da kann man auch noch nachrüsten.

Bis dahin auch ganz gut, aber ich habe immer noch Probleme mit dem Verständnis der Strombegrenzung. Die funktioniert doch eher indirekt über die Spannungsbegrenzung.

Also das muss ich noch raus bekommen. oder kann mir da jemand mal ein kleinen denkanstoß geben.

cu arno

[nestandart]

ich würde lieber in die richtung von SWITCHING REGULATOR kucken...
( L296 und ähnliche...)

[ruediw]

Denke ich auch. Wenn Du mit so grossen Strömen arbeiten
willst würde ich Dir zu einem geschalteten Netzeil raten.
Vorteile:
1. Viel weniger Verlustleistung
2. Damit brauchst Du viel weniger Platz (Kühlkörper !)

Mit der modernen Technik ist es ja auch nicht mehr so schwierig ein
geschaltetes Netzgerät zu realisieren...

Ein Nachteil hast Du allerdingings immer: Mehr Störungen
(hochfrequent) auf der Leitung. Aber den uC den regelst Du
wahrscheinlich separat über einen Linearspannungsregler (7805) ?

[Olle_Filzlaus]

Hallo,

@ruediw: was meinst du genau, werde aus deinem posting nicht ganz schlau??
das ist ein geschaltetes netzteil. oder wie meinst du das??

@nestandart: so ein schaltregler habe ich auch schon mal durchüberlegt.
erstens haben die nur 4A, wären also auch mehrere nötig,
zweitens kann ich den nicht mit dem µC steuern. weil der sich nur über ein widerstand strombegrenzen lässt. (spannung lässt sich damit einstellen)
drittens er ist minimal auf 5,1V regelbar. müsste also dann noch die 5V auf 0V legen. also noch paar bauelemente mehr nötig. er wird über PWM gesteuert, weiß nicht wie ganu ich den da einstellen kann.

aber bin für weiter vorschläge immer offen, also her damit :-)

cu arno

[nestandart]

L296 war nur als beispiel...

was denkst du, wie heiss wird der Transistor bei 10A und 5Volt ausgang ?
(an ihm soll dann ca 35 volt abfallen. D.H. 35V*10A = 350 Watt in wärme)
rechne mal die grösse des khlkörpers aus ... (wasserkühlung?)

ein schaltnetzteil wird vileeel kleiner und leichter, ausserdem wirkungsgrad ca 80%...

10A mit SWITCHING-netzteil bekommt man ganz leicht, auch regelbare 0..30Volt. (ein altes Computernetzteil umbauen ?)
strombegrenzung kann man auch sehr einfach realisieren: einen kleinen wiederstand (ca 0,0[0]1 Ohm) in die reihe schalten -> einen komparator (LM311?) -> dann zum "enable" ("disable", "PowerDoun") pin des schaltnetzteils.

[Olle_Filzlaus]

Wie schon wiederholt geschrieben. die Strombegrenzung über die Widerstand/Transitor schaltung kenn ich, nütz mir aber nichts. kann man einen widerstand mit dem µC regel, nö ( ausser eventuell ein elektronischesPoti).

Zum Schaltregler. Ich habe mir das mal im Netz durchgelesen, Die Pulsen doch aber im endeffekt auch die ausgangsspannung und dadruch erreichen die zum Beispiel die niedrigeren Spannungen. Also verbrutzeln die och leistung.

Die Normalen Labornetzteile arbeiten doch alle auf dem Weg. Also verbraten die och ortenlich Leistung in der Gegend. Wenn ich aber mal das Netzteil von Vati anfasse wird das auch nicht warm.

Bitte jetzt nicht sauer sein, aber so richtig bemerke ich kein unterschied in den reglern. und wenn ich mir mal das fertige netzteil von der Seite (wo ich den orginalschaltplan herhabe) mal anschaue hat der keine kühlkörper in auf seiner platine. ausser einen.

das nächste ist auch, der reduziert die spannung mit einem bc557. der hält maximal 1A aus. da würde ja schon bei seiner 3A variante der transistor durchbrennen. oder????

aber ich glaube ich werde das mit den schaltreglern nochmal anhand von internet quellen durchdenken.

wenn du ne gute seite kennst wo die Schaltregler erklären, immer her damit.

deswegen habe ich ja den beitrag hier eröffnet. damit man hier die für und wieder diskutieren kann.

thx for help

Arno

[ogni42]

www.sprut.de

Da wird auch erklärt wo beim Schaltregler die Verluste herkommen. Und die sind oftmals erheblich niedriger als bei der Linear-Regler-Variante

[nestandart]

noch ein PLUS für schaltregler: man braucht wesentlich kleinere glättungs-kondensatoren.

[Fränki]

tach Leute,

ich will euch bestimmt nicht die Lust an der Entwicklung eines Schaltregler für 300Watt nehmen aber: das ist wirklich kein einfaches Projekt
Folgende Punkte sind zu beachten:
- Topologie festlegen: StepDown... InversWandler ...
- Schaltfrequenz: hohe Frequenz: kleine Induktivität, hohe Schaltverlusste...
- dann Kernmaterial, Wicklungsaufbau, bei dem Strom: Kupferband, bifilare Wicklung
- der PWM- Controller: Current- Control/ Voltage- Control
- Stabilität der Regelung Pulslastfestigkeit/ Stromausregelung 0- 300W ist viel....
- Leiterbahnführung, Entstörung...

OK, würde mich sehr interessieren (und auch helfen) wenn sich da jemand ranwagt...

Aber ich will ja nicht nur negatives beisteuern:
Trafo mit mehreren Ausgangsspannungen deren Abgriffe mit Relais umgeschaltet wird: eigentlich Standart- Schaltung auch bei professionellen Netzteilen.

@ Olle_Filzlaus
Die Schaltung PowerSupply.Gif würde ich nicht unbedingt nachbauen:
Die Spannungsregelung wird scheinbar durch den MicroController gemacht:
Mit ADC1 wird der IstWert der Ausgangsspannung gemessen und mit dem Widerstands- Netzwerk ( ~10Bit DAC ) über Q3 der Regelwert eingestellt:
Je nach Effizienz der µC- Software eine langsame Regelung: nicht gut für Pulslasten ( z.B. Schrittmotoren, Servos o.ä. )
Besser ist einen DAC- Steuerwert vorzugeben und einem Operationsverstärker die eigentliche Regelung übernehmen zu lassen...

Die Schaltung die Fabix vorstellt gefällt da viel besser: Spannungsregler ist IC6a und Stromregler ist IC4, je mit einem 'zarten' I- Anteil von 100pF, das verspricht eine schnelle, stabile Regelung...

@Nestandart: kleinere Glättungs- Kondensatoren? wo denn?
um die Netz- Eingangsspannung aufzubereiten braucht man die gleiche Kapazität: ist nur von der entnommenen Leistung/ zu Trafo-Ausgangsspannung/ Netzteil- Ausgangsspannung abhänigig
( na ja, nicht bei einem Invers- Wandler )


Gruss Frank

[Olle_Filzlaus]

Hallo,

habe mir heute mal aus der Bibo ein Buch über Elektrotechnik, wo auch etwas über Schaltnetzteile drin steht, geholt.

Nach dem ich mir das mal durchgelesen habe und auch im netz mal nach einigen Beiträgen gesucht habe bin ich etwas skeptisch geworden was die sache angeht.
Es wird schwierig ein passenden Übertrager zu finden oder selber ein zu wickeln.

auf der anderen seite verbrauchen die linear regler zu viel strom.

bin zur zeit also etwas ratlos.

bei weiteren vorschlägen, immer her damit.

thx arno

[Olle_Filzlaus]

Hallo,

so, habe meine Prüfungen hinter mir und jetzt 2 wochen ferien.
das buch was ich mir geholt habe, habe ich leider noch nicht gelesen, aber ich habe ein Trafo mit 22,4V und 10,4A in meinem Schrank gefunden. also liegen die eckdaten meines Netzteiles fest.

Jetzt mal ne ganz andere Frage. ich habe mal das alte schaltnetzteil von Vati zerlegt und gesehen das es scheinbar nach dem prinzip meiner ersten idee arbeitet. nur kann ich mit dem "transistor" nicht viel anfangen, es ist ein MAA723. es liefert auch 30V bei 4A. und wird nicht sehr warm auch bei 2V und Belastung. Leider habe ich für das netzteil kein Schaltplan mehr. muss mal vor jahrzehnten in ner zeitung gestanden haben. leider finde ich auch kein Datenblatt zu dem teil. ich weiß zwar das der LM723 der neuere ersatztyp ist, aber leider hat der nicht die 8 beine und kann auch weniger.

so das mal als lebenszeichen von mir. zur zeit muss ich erstmal mein abgerauchtest versuchsboard für meinen atmega8 neu bauen, das alte wurde mir eh zu klein. danach dann netzteil back2 "forschung"

cu arno

[Matl]

Also ich werde mich jetzt an den Bau des Netzteils mit Microcontrollers machen.

So wie ich das durchgerechnet habe müssten für 15 Ampere nur die 2 BD 245 gegen die 2N5886 ausgetauscht werden. Mit den Darlingtontransistoren sollte das noch im grünen Bereich sein (ich geh mal davon aus dass die auch 60 mA mühlelos vertragen, zumindest laut Datenblatt geht das).

Mal sehen obs läuft oder nur raucht :-)

Martin

[Markusiii]

Hallo :-)

Hat sich mit den geplanten Netzteilen etwas getan ?
Würde mmich über weitere Neuigkeiten freuen.
Denn auch ich habe derzeit das Problem,
eine wirklich absolut (relativ) konstante Strom/Spannungsquelle
zu benötigen.

Ich habe mit einem LM350 (3Amperé Variante des LM317 (1 Amperé)) Versuche angestellt,
da dies aber ein Linearregler ist (wie bspws. der L7805 oder L7812),
entwickelt er sehr viel Hitze und erbringt nicht wirklich 3 Amperé bei konstanter Spannung, und nicht mal das.

Ich würde da auch eher an eine Schaltregler-Variante denken.
Versuche dbzgl. hatte ich bisher noch nicht machen können,
wird wohl aber die nächsten Wochen passieren.

Vielleicht geht das Thema weiter ?

Grüsse,

Markus

[Olle_Filzlaus]

So, mal wieder bissel ne neue Idee.

habe bei stöbern im Inet eine feine Seite gefunden wo man ne Anleitung für ein Netzteil findet.

Daten: 0-24V, 0-3A

Labornetzteil (http://www.electronics-lab.com/projects/power/003/index.html)

Jetzt bin ich auf die Idee gekommen die Potis des Netzteils durch elektronische Potis zu ersetzten. Leider halten die elektronischen Potis (10k) nur 5V aus.

Jetzt weiß ich nicht ob die damit ersetzbar sind.

Was meint ihr, würde das gehen???

Leider brauche ich in nächster zeit für eine Steueraufgabe eine Gleichspannung. Habe vorher vorgehabt das per Phasenanschnitt zu machen, aber das gab zu viele Störungen in der Steuerung. Also muss ne Gleichspannung her.

cu arno

[Walich]

Hallo Nestandart und an Andere. Du hast gesagt, dass man ein PC-Netzteil in ein Labor-Netzteil umbauen könnte.

Welche Spannung soll das Ding den haben und bei welchem Strom?

Ich will 3 Stück in Reihe schalten und so eine Spannung von 0-36V regeln können(bei einem Strom von 8 A). Die Leistung soll dann ungefähr 300 W betragen.

Gruß
Valentin

[Walich]

Hallo zusammen,

mein Versuch mehrere PC-SNT in Reihe zu schalten ist gescheitert.
Ich habe die gelbe Leitung des einen PC-SNTs mit der Schwarzen des Anderen verbunden und irgendwie hat das Kurzschluss verursacht. Kann mir nicht erklären wie das gehen soll.
Ich habe doch vorher die 12V eines PC-SNTs und die 12V meines Labor-SNTs in Reihe geschaltet. Dabei habe ich 24V Gesammtspannung gemessen.

Bin sehr Enttäuscht und für Vorschläge ofen.

MfG
Valentin

[Sleepyguy]

Ja, das liegt wohl daran, das das 12V Labornetzteil Potentialgetrennt ist, das PC-Netzteil aber mit Minus geerdet ist.
Wenn du jetzt 12V des einen auf Minus des anderen legst, produzierst du nen super Erdschluss. ;D

[Walich]

Das heißt: Wenn ich die PE-Ader vom Gehäuse abschraube und isoliere, dann müsste es doch gehen. Ich weiß, dass das Gehäuse unter Spannung stehen kann. Ohne, dass der FI raus fliegt. Aber wie gefährlich ist es denn, wenn ich die Platinen in ein Plexiglasgehäuse reinbaue. Oder kann man evtl. vielleicht noch was anderes dagegen tun?

Danke Schön vorraus.
Valentin

[Walich]

Hallo allerseits,

Ich habe es geschaft 2 PC-SNT in Reihe zu schalten ohne, dass ich die PE-Schutzleiter abschrauben musste. Ich namm eine Platine aus dem Gehäuse raus, sodass das Minuspotential nicht mit dem Gehäuse verbunden war und kein Erdschluss entstehen konnte. So konnte ich 23,6 V messen.

Ich habe diese Seiten schon ganz durchgelesen. Konnte aber nicht feststellen, ob die 12 V über 8 A belastbar sind wenn ich die anderen Spannungen nicht belaste.
http://www.sprut.de/electronic/switch/12vsnt/12vsnt.html
http://www.qrp4u.de/docs/de/powersupply/

Wenn jemand andere Links kennt, her damit.

Danke
Valentin

[shaun]

Was soll Dir die Flucht in einen anderen Thread denn bringen? Du wurdest doch bereits darauf hingewiesen, dass nicht die Abschirmwirkung des Gehäuses der Grund für die Erdung ist, sondern der Wandlertrafo nicht den Anforderungen für sichere galvanische Trennung genügt und daher die Sekundärseite geerdet werden muss. Ansonsten hängt die Masse des nichtgeerdeten Netzteils (und mit ihr sämtliche Ausgänge plus minus ein paar Volt) auf Netzpotenzial, wenn die Hightechtesaisolierung des Trafos bei Übertemperatur wegbrutzelt. Und gerade das würde ich bei einer nach Deinem bisher hier preisgegebenen Kenntnisstand konstruierten Kühlung durchaus für denkbar halten. Die Masse des umgebauten NTs hängt zwar über den 12V-Ausgang des hoffentlich noch geerdeten Netzteils an der Erde, allerdings würde ich mein Leben nicht daran hängen wollen, ob die Bauteile den Kurzschlussstrom aushalten, für den sie nie gedacht waren.

[Walich]

Ich bin keines Wegs in diesen Thread geflohen. Ich habe das Thema hier erst angefangen!
Ich verstehe jetzt, dass es nicht sicher ist, die PC-SNT in Reihe zu schalten. Deswegen versuche ich die Ausgangsspannung eines PC-SNT von 0 bis ca. 30 V zu regeln. Und dann vielleicht zwei davon bei gleicher Spannung parallel zu schalten um den Strom zu erhöhen.

MfG
Valentin

[Walich]

Hallo wiedermal,

Ich habe eine Interessante Seite über PC-SNT gefunden und finde es seltsam, dass im Bild mit drei NT das Ding 36V und mit vier NT 48V liefert.
Sind die NT vielleicht doch in Reihe geschaltet? Hat dass vielleicht schon jemand gemacht und wenn ja, dann wie?

Danke Schön voraus.
Valentin