PWM Frequenz für Labornetzteil

[Felix H.]

Hi,

ich möchte mir ein Labornetzteil mit PWM-Endstufe aufbauen. Jetzt frage ich mich was ich für eine PWM Frequenz nehmen soll. Insbesondere wegen der nachgeschalteten Elkos die die Frequenz ja vertragen müssen. Ich wollte als Treiber den BD901 und als Endtranse einen 2N3055 nehmen. Das ganze soll Später bis zu 20A bringen.

Wenn ich eine hohe frequenz habe, brauch ich doch automatisch kleinere Lade-C´s. Gibts da eine Formel dafür? Bei 100Hz (zweiwegegleichrichtung) spricht man ja immer von 1000µf pro Ampere. Wie ist es hier?

Kann ich denn ein Schaltnetzteil anstatt des üblichen Trafos nehmen? Ich weiss nicht wie sich das auf die spätetere Ausgangsspannung auswirkt wegen der hohen frequenz. Ich wollte in etwa beim SNT eine Frequenz von 80Khz wählen. Eventuell auch mehr.

Dann noch etwas. Ich wollte ein zweikanalnetzteil bauen. Der Strom wird mittels Widerstand in der Masseleitung gemessen. Also per Spannungsabfall und anschließend mit einem OP verstärkt und zum AVR geleitet. Für ausreichende Reserven wollte ich einen Mega32 nehmen. Ich frage mich momentan wie ich das bei zwei Kanälen gestalten soll. Damit der Mega beide spannungen messen kann müssen die beiden Kanäle ja ein Massepotential haben. Hab ich aber beide Spannungen des NT´s in einer schaltung angschlossen dann stimmen die ströme doch nicht mehr. Oder sehe ich das falsch? Das müsste sich ja dann auf beide Kanäle gleichmäßig verteilen... Kann ich da irgendwie mit einem Optokoppler arbeiten das ich eine Trennung hinbekomme? Hab mit den teilen noch nicht so viel gemacht und kenne mich damit nicht aus.

Gruß
Felix

[Besserwessi]

PWM mit einem Elko dahinter macht so ohne was dazwischen keinen Sinn. Man hat entwerder einen PWM Ausgang oder einen Gleichspannungssuagang. Wenn man aus dem PWM Ausgang Gleichstrom haben will, dann gehören eine Spule, eine Freifaufdioden und dann der Elko hin. Damit hat man dann eine Abwärts-schaltwandler. Für die hohen Ströme ist ein Schaltnetzteil auch eine Gute Wahl. Man muß dazu nicht unbedingt MOSFETs nehmen, bipolare Transistoren gehen auch, wenn auch meistens nicht ganz so effektiv.
Durch die höheren Frequenzn können die Kondensatoren kleiner werden. Es gibt dann aber einiges mit der Strombelastbarkeit zu beachten.
Die 1000 uF pro A sind für 50 Hz mit Brückengleichrichter und für Spannungen von etwa 20-50 V. Bei kleineren Spannungen mehr Elko, bei höheren kann es auch weniger sein.

Ein Schaltnetzteil für 230 V zu bauen, braucht einiges an Erfahrung, wenn da was falsch ist, knallt das recht heftig. Für den Anfang ist die Lösung mit einem normalen Trafo eigentlich vorzuziehen. Der Trafo sorgt auch gleich für etwas Filterung von HF Störungen. Man könnte auch fertiges Schaltnetzteil (z.B. vom PC) nehmen, wenn denn die 12 V ausreichen.

Für den ersten Test würde ich ein kleinere Version (z.B. 1-2 A) aufbauen, da sind die Teile leichter zu bekommen, und es fangen nicht gleich Drähte an zu glühen wenn was falsch läuft.

Bei einer Zweikanalversion sollte man den Strom nicht mehr an der Masseseite messen, sondern an den Ausgängen. Dazu kann man z.B. Differenzverstärker nehmen. Optokoppler helfen hier wenig, denn die sind mehr für digitale Signale.

[Felix H.]

Hi,

keine Angst, ausreichend Erfahrung ist vorhanden ;-)

Von deinem Text bringt mich zwar gar nichts weiter, aber ich habe nochmal einige zeit in google gestöbert und werde nun einen Frequenz von 25Khz nehmen. Die ist bei den meisten PWM Netzteilen in gebrauch.

Ich rede hier von zwei getrennten Netzteilen falls du etwas missverstanden hast. Einmal ein SCHALTNETZTEIL mit den 80Khz von 230V auf die geforderten 30V oder was auch immer, un dann noch die PWM Stufe von der ich rede mit den 25Khz.

Gruß

[Besserwessi]

Was ist denn mit PWM Endstufe gemeint ?
Möglich wäre:
1) Das PWM Signal vom Controller glätten und dann über den Transistor den Strom Verstärken. Also ein über das PWM gesteuerter Linearregler. Die PWM Frequenz sollte hier möglichst hoch sein.

2) Das PWM Signal auf den Leistungstransitor geben. Dann darf man aber keinen Elko dahinter hängen. Die richtige PWM Frequenz hängt vom Verbraucher ab.

[nikolaus10]

...
keine Angst, ausreichend Erfahrung ist vorhanden ;-)
.....


Das glaube ich wiederum nicht,

denn der Text von Besserwessi hat es schon auf den Punkt gebracht.

MFG

ps. allein der Trafo von 30 V 20 A = > 600VA wird deinen finaziellen Rahmen sprengen.

[Felix H.]

@Besserwessi: Ich meine Punkt 1. Also das Signal vom AVR durch einen OP, eventuell noch einen Optokoppler als Trennung dazwischen und schließlich an den Treibertranse und den Endtranse bzw. FET. Werd ich mal schauen was ich nehme. Ich denke aber der FET kommt eher in Frage. Dann kann auch der Treibertranse wegfallen.

@nikolaus10: Ich glaube mal du bist hier falsch. Wir reden von einem Schaltnetzteil und keinem Trafo. Ein schaltnetzteil mit 600VA kostet ca. 15-20€ im Selbstbau. Und eins mit 2KW ist auch nich allzu viel teurer ;-)

Gruß

[Besserwessi]

Die Trennung mit einem Optokoppler ist der übliche weg. Man darf aber nicht jeden Typ nehmen, wenn die Ausgangsseite nicht an PE anschließt. Ganz einfach, und so billig ist ein Schaltnetzteil nicht. Schon allein die Funkentstörung und PFC sind ein Thema für sich. Die passenden Feritte Trafos sind auch nicht so einfach zu bekommen.

[Felix H.]

Die sind kein bisschen schwer zu bekommen. Es gibt eine Internetseite die diese ziemlich Günstig sogar vertreibt.

ich hab davon einige rumliegen ;-) Der größte macht glaube 4KW... dabei grade mal so groß wie ein EI48... Von Trafos hab ich ahnung. Ich wickel selber Netztrafos sowie Ausgangsübertrager für HighEnd Röhrenverstärker. Da hakts auf keinen Fall. Hab ja auch schon kleinere SNT´s gebaut.

Gruß

[avion23]

Hallo Felix,
ich fasse das folgende flaming schonmal zusammen :)
- du möchtest mit 25kHz PWM 20A auf einen Glättungskondensator geben
- Besserwisi's Text ist nich zu gebrauchen
- SMPS mit 600VA kostet 15-20€ im Selbstbau
- EI48 mit 4kW
- du wickelst selber Netztrafos & Ausgangsübertrager für "high-end Röhrenverstärker"

Woher bekommst du denn günstig deine Kerne?
20A für ein Labornetzteil (0-30V) als Linearregler ist eine Menge Holz. sprich 600W Verlustleistung im Extremfall. Vielleicht wäre eine PWM doch angemessen. Dann bräuchtest du, wie Besserwissi es gesagt hat, nur Mosfet-treiber, mosfet, spule, freilaufdiode.
Wenn du zwei Netzteile mit Potentialtrennung aufbauen möchtest, würde ich zwei getrennte Netzteile mit jeweils einem avr aufbauen. Das ist insgesamt einfacher und sicherer. Oder gibt es einen zwingenden Grund, warum ein µC die Regelung von beiden Kanälen übernehmen muss?
EDIT: Ach ja, wegen der PWM-Frequenz: In Schaltnetzteilen werden üblicherweise Frequenzen von 50kHz-500kHz verwendet. Ich würde bei einem Schaltnetzteil in der Frequenz so hoch gehen, wie die Verluste im Kern noch erträglich bleiben. Einen mosfettreiber braucht man in der Dimension eh.

[Felix H.]

Sag mal verarscht ihr mich? :D wir reden hier doch die ganze zeit von PWM... Was wollt ihr da andauernd mit Trafos die kosten sprengen und Verlustleistung mit der man die Bude Heizen kann?^^

Zu deinen Punkten:

1: Genau. Spule nicht zu vergessen.
2: Hab ich nich behauptet, es ist hilfreiches drin, hat nur meine Fragen nicht beantwortet.
3: So siehts aus. Hab schon einige genaut und der schaltungsaufwand zwischen 200W und 800W ist der gleiche.
4: Da haste dich verlesen. Ich hab geschrieben der Kern ist so groß wie ein EI 48
5: Jop tue ich. Baue sehr viel mit Röhrentechnik und verkaufe diese auch.

Meine Kerne, Kupfer und Wickelgüter für die Ausgangsübertrager und Netztrafos gibts bei Sauter. Die Seite sollte man kennen. Die SNT kerne bekommt man ohne weiteres bei Menting Mikroelektronik. Auch das sollte man wissen bevor man andere als Flamer bezeichnet.

Ich möchte einen AVR nehmen, damit ich das alles auf einem Display angezeigt bekomme. Zudem soll ein Touchpanel realisiert werden, das die teuren Potis und Knöpfe ablöst. Das kommt in etwa aufs gleiche raus ;-)

In SNT´s ist es nicht so einfach hohe Frequenzen zu nehmen. Schon alleine wegen der Störungen. Ich werde mich bei ca. 100Khz festklammern. Das macht bei gut gewickelten Kernen wenig Verlust im Kern. Bei mehr als 100Khz ist aber mit selberwickeln der SNT-Übertrager nicht mehr viel machbar. Schon alleine wegen des Skin-Effekts.

Noch einen schönen Sonntag ;-)

Gruß
Felix

[Besserwessi]

Wie hoch man bei der Frequenz im Schaltnetzteil geht, hängt von den Anforderungen ab. Unter etwa 18 kHz sollte man wegen des möglichen Piepens nicht unbedingt gehen.
Mit höheren Frequenzen bedeuten:
- kleinerer Trafo
- mehr Verluste im Kern
- weniger Verluste in den Wicklungen, da oft weniger Widerstand
- kleinere Kondesatoren, aber bessere HF-Eigenschaften gefordert
- mehr Schaltverluste
- mehr Verluste durch Reverse Recovery an den Dioden
- Treiberansteuerung wird kritischer
- mehr Probleme mit dem Layout und parasitären Induktivitäten

Wenn man also einen Guten Trafo bekommt, kann man bei niedrigeren Frequenzen einen besseren Wirkungsgrad erzielen.

[shaun]

Felix, stelle doch bitte mal eins Deiner selbstgebauten Netzteile im Bereich 200-800W in Wort und Bild hier vor. Deine Postings klingen -sorry, aber das scheint hoffentlich nicht nur mir so- als ob Du über all das schon furchtbar viel Schlaues gehört hast, aber das war's dann auch.
Damit meine ich nich die Ausgangsübertragergeschichte, das kann ich nicht beurteilen, wohl aber, dass das, was Du hier zu Schaltnetzteilen und Schaltreglern schreibst zumindest reichlich wirr ist.

Nur mal so rausgegriffen: Bei steilflankingen Signalen ist es nebensächlich, wie hoch die Fundamentalfrequenz ist, ob 25 oder 100kHz, die Oberwellen machen die Musik. Von deren Bedämpfung habe ich von Dir nichts gelesen.
Einen MOSFET steuerst Du in dem Leistungsbereich nicht ohne geeigneten Treiber, ein Optokoppler zählt sicher nicht dazu.
Wenn der Skineffekt beginnt eine Rolle zu spielen, nimmt man halt Litze, das macht in der Verarbeitung kaum einen Unterschied zu CuL.
Welcher Kern mit 4,8cm Kantenlänge überträgt in dem von Dir genannten Frequenzbereich <=100kHz 4kW? Ich würde irgendwo bei 10cm anfangen zu suchen, oder gleich viel Geld in einen dicken PM-Topf investieren.

Wenn Du Dich nicht gerade vertippt hast, zeugen Deine eigenen Beiträge davon, dass Du den Unterschied zwischen einem getakteten und einem Linearregler nicht wirklich kennst.

[Felix H.]

*gähn* steht irgendwo was davon das die 4KW bei <100Khz sind? Das schafft man bei dem Kern mit 300Khz. Bei 100Khz ist er glaube mit 1,8KW angegeben.

Ich glaube mit den 25 und 100Khz liegt hier ein totales Missverständnis vor. Aber ehrlich gesagt ha ich langsam keine Lust mehr hier irgendwas zu verteidigen oder wie auch immer. Ich habe eine Frage gestellt und bekomme hier nur Kritiken entgegen das ich totaler Amateur bin ect.


Gruß

P.S.: Das Thema ist hiermit geschlossen. Meine Fragen hab ich mir inzwischen selbst beantwortet

[karlmonster]

könntest du uns trotzdem dein schon fertiges projekt zeigen. ?