tips für spannungsstabilisierung gesucht!

[kolisson]

hallo ihr lieben,

wie schon oft erwähnt, lebe ich in einer umgebung ohne netzanschluss. mein täglich brot ist also 12 volt strom aus autobatterien (auch wenn es mehrere sind). die spannung beträgt im allgemeinen irgendwas zwischen 11.5 volt und 14.5 volt. bei betrieb über die solaranlage kann schon eine wolke am himmel die spannung verändern. zeitweilig verwende ich einen elektrogenerator.

alles in allem ist die konstanz der spannung nicht sehr gut. dies macht sich natürlich extrem störend bemerkbar, wenn ich sehr delikate und empfindliche schaltungen aufbaue und feinste änderungen messen möchte.

ein weiteres problem ist, dass ich bei den meisten geräten keine galvanische trennung zum 12 volt netz des hauses habe.

nun hatte ich neulich eine idee, dieses problem endlich mal zu beheben.

ich hatte da noch eine alte car-hifi endstufe von monacor... leider ohne schaltplan. da diese eh vor jahren einem blitzschlag zum opfer gefallen war und ich diese auch nicht mehr benötigte , habe sie mal intensiver untersucht.

zu meiner freude war der spannungswandler im inneren noch intakt und lieferte eine spannung von plus und minus 22 volt (wohl gemerkt bei einer quelle von 12 volt). interessanterweise ist das ganze auch galvanisch vollkommen getrennt. (der wandler basiert auf LM 494)

nachdem ich nun die ringkernspule analysiert habe, konnte ich sehen, dass sie auf der sekundärseite eigentlich aus 4 getrennten wicklungen besteht, wovon im ursprünglichen betrieb jeweils 2 parallel geschaltet waren.

nun habe ich die spulenenden mal auseinandergedröselt und habe im finale 4 gtrennte ausganswicklungen.

hier lacht dann das herz, da es ja jetzt so aussieht, als könnte ich mit dem einen car-amp.. ein 4 fach lab-supply mit galvanischer trennung aufbauen.



hier komme ich nun den fragen, die ich mir stelle, mir jedoch ohne experimente und testaufbauten nicht direkt beantworten kann:

angenommen ich habe 22 volt zur verfügung. diese können jedoch um + / - 2 volt schwanken......

1.) regelt das ein spannungsregler vom typ 78xx noch aus

2. wird die lage besser, wenn man vom typ 78xx zunächst auf sagen wir mal 18 volt regelt um dann einen weiteren 78xx für 15 volt verwendet ? und dann vielleicht einen dritten für 12 volt ?

also hier nochmal die frage in kompakt:
wenn es einem primär um hochwertige strom / spannungsquellen geht, bringt es dann etwas, die erhöhte verlustleistung in kauf zu nehmen und in mehreren stufen zu stabilisieren ?


___________________________

soweit mal die (mehr oder weniger einfach gestellte frage.

nun gehts weiter:

nach der vorstabilisierung möchte ich natürlich eine spannungsregelung und einstellbare strombegrenzung für meine quellen.
hier fällt mir auf, dass es ausser L200 eigentlich nichts gibt.
wenn man davon ausgeht, dass ich keine zeit und energie mehr mit dem bau von op-gesteuerten regelungen mehr investieren möchte (schwingneigung) ... ist dann der L200 eine gute wahl ?

wäre ein lm723 genauso gut ? davon habe ich noch einige.

also nochmal... es geht hauptsächlich um den ausgleich von eingangsspannungsschwankungen und natürlich der unterdrückung der 27khz meines wandlers.

......................

und da kommt die nächste frage:
wie unterdrücke ich am besten die switching frequenz von 27khz ?





****************** seid nicht böse ********************
aber das geht mir seit tagen im kopf um
vielleicht hat ja einer gute infos und erfahrungen dazu.

gruss klaus

[Vitis]

die 78er serie ist als linearregler ganz in Ordnung,
der Haken ist nur, dass die "ungenutzte" Spannung
an dem Ding abfällt und so viel Leistung einfach nur
in Hitze umgewandelt wird.
Dann noch das Problem, dass du mehrere Stufen
brauchst um auf 5V herunter zu kommen.
Dann noch der minimale Spannungsabfall, den
sie benötigen um richtig zu funktionieren (2V).
Insgesamt währe das ne typische Anwendung für
Schaltregler würde ich sagen.
Du kannst in einem Rutsch auf Deine Zielspannung
und hast viel kleinere Verluste an Abwärme.
Hab erst kürzlich einen aufgebaut mit LM2674
läuft prima. Um mehr Leistung als 500mA raus zu holen
kann man die Dinger auch mit ner Leistungsstufe
erweitern, der Haken ist dann nur die Induktivität,
die den Strom auch aushält.
meiner Meinung nach die bessere Wahl vom Prinzip her

[kolisson]

hallo vitis,

danke für die antwort. es ja nur so, dass mir die verlustleistung hier eher gleichgültig ist. ich möchte wert auf eine möglichst störungsfreie und konstante spannung legung. bei der idee "störungsfrei" weiss ich jetzt nicht ob ein schaltregler hier wirklich ne gute wahl wäre zumal ja meine eingangsquelle auch schon ein pwm netzteil ist.

ein teil meiner frage war ja , ob das hintereinanderschalten von mehreren stufen linearreglern die spannungsqualität verbessert oder nicht.

und dann auch noch, ob es eine modernere variante eines L200 gibt oder ob der UA723 genausogut ist wie der L200. UA723 muss nich nämlich nicht kaufen, weil ich noch einige habe.

gruss

[avion23]

Im Prinzip kannst du den schaltplan von jedem Eigenbau Labornetzteil verwenden. Die verwenden auch einen Trafo um auf <48V runter zu kommen und machen den Rest dann mit Linearreglern.
Zu finden z.B. unter.
http://electronics-lab.com/projects/power/003/index.html von http://electronics-lab.com/projects/power/index.html

Zu dem L200 und ua723 kann ich dir nichts sagen, weil ich die noch nicht benutzt habe. LM317 scheint aber ähnlich zu sein, geht bis 1.25V runter.

[Besserwessi]

Die Hochfrequenten Störungen vom Spannungswandler sollte man per LC filter recht gut unterdrücken können. Eine 2 atufige linearregelung sollte eigentlich nicht nötig sein, dann schon lieber eine gute Stufe. Für eine einfache hilftsspannung (z.B. 5 V oder 12 V) mit wenig Leistung ist ein 7805/7812 in Ordnung, sonst aber eher nicht so gut.
Der L200 sollte eigentlich ganz gut sein, wenn die Leistung reicht, erweitern der Leistung durch extra Transistoren ist kaum sinnvoll. Der LM723 ist nur unwesentlich einfacher als mit OPs, aber dafür gibt es da wohl erprobte Schaltpläne immhin ist der LM723 schon sehr alt.

[kolisson]

hallo besserwissi,

dank auch dir.
wie sollte ich den das lc filter anlegen, wenn ich es zwischen dem schaltnetztrafo und dem linearregler einbaue? am eingang des linearreglers gibt ja sowieso dann einen siebelko (sagen wir mal so 4700 uf oder mehr. den muss ich ja dann in die berechnung wohl mit einbeziehen.

welche grenzfrequenz würdes du vorschlagen, wenn mein schaltregler auf etwa 27khz läuft.?
was nimmt man am besten für spulen ?
luftspulen oder solche mit kern ?
vielleicht eine spule aus ner alten lautsprecher-frequenzweiche ?


gruss klaus

[Besserwessi]

Die Spule für den LC Filter kann durchaus auch eine für Lautsprecher sein, besser aber eine mit Kern, z.B. typische Funkentstördrosseln. Da muß man dann aber auf die Strombelastbarkeit achten. Eine passende Kombination wäre da zum Beispiel 100 µH und 1000 µF Elkos. Wegen der hohen Frequenz brauchen die Elkos gar nicht so viel Kapazität, dafür sollten sie low ESR sein. Die Grenzfrequenz des Filters sollte so im Bereich einiger kHz liegen, viel niedriger wird schon schwierig. Auch 10 Khz Grenzfrequenz wären noch brauchbar. Es geht dabei auch gar nicht so sehr um die 27 kHz, sondern vor allem um die Oberwellen, die zunehmend schlechter ausgeregelt werden können. Bei einem normalen Vorwärtswandler hat man relativ wenig Restwelligkeit und mehr Pulsartige Störungen, also vor allem hohe Frequenzen weit oberhalb der 27 kHz.

Beim Gleichrichter sollte man wenn möglich shottkydioden oder alternativ ultraschnelle Dioden nehmen. Normale 1N4001 oder 1N5403 sind bei 20 kHz nicht mehr gut.

[kolisson]

@ besserwissi

mercie monsieur
da werde das mal so ausprobieren.


Eine passende Kombination wäre da zum Beispiel 100 µH und 1000 µF Elkos

das sind dann so etwa 500hz.
wäre dann so 200 hz auch noch gut oder schlechter ?

ich hätte da nämlich noch einige solcher spulen vorrätig:
http://bg-electronics.de/catalog/product_info.php/cPath/22_199_217/products_id/4822?osCsid=ede8c2ee693c8c428c19793bfed90705

gruss klaus

[Besserwessi]

Eine niedrigere Grenzfrequenz ist möglich, aber die Spulen werden da dann oft reichlich schwer und der DC Widerstand wächst auch. Wenn man passende Spulen hat spricht nichts dagegen. Von den gezeigten Spulen könnte man ggf. auch 2 parallelschalten, wenn der DC Widerstand zu groß ist. Zum Filtern sollten parallel zum Elko auch eine paar 100 nF als Keramik, denn auch low ESR Elkos sind bei 1 Mhz nicht mehr gut.
Auch wenn es bei der hohen Frequenz zur Not auch eine Einfache Diode tut, sollte der Gleichreichter beide Halbwellen nutzen.

[kolisson]

@besserwessi


Auch wenn es bei der hohen Frequenz zur Not auch eine Einfache Diode tut, sollte der Gleichreichter beide Halbwellen nutzen.

da nimmst du mir die nächste frage schon vorweg.
in den gängigen erklärungen über vorwärtsregler sehe ich immer ne gleichrichtung, die aus 2 dioden besteht.
ich dachte da mehr an eine brückengleichrichtung aus schottky´s je sekundärwicklung.
wäre das okay ?

gruss klaus

[Besserwessi]

Man kann eine Bruckenschaltung aus 4 shottkydioden nehmen, besser sind aber 2 Wicklungen (oder eine mit Mittelabgriff) und dann nur 2 shottkydioden. Bei den hohen Frequenzen hat man durch die 2 Windungen am Trafo nur wenig mehr Verluste oder Aufwand, bei der Brückenschaltung aber gleich 2 Diodenstrecken statt einer. Wichtig ist das besonders bei niedrigen Spannungen (z.B. 6V). Bei den hohen Spannungen von gut 20 V ist der Unterscheid eher gering, denn da stehen dann 4 Dioden für 30-40 V oder 2 Dioden für 60-100 V zur Wahl.

[kolisson]

hi besserwessi,

ich find das richtig prima, dass du mir da etwas hilfst.
irgendwie kann man ja durch messen und testen alles rausfinden. es
benötigt jedoch viel zeit.
wenn man dann so eine unterstützung hat, wie du sie bietest, kann man einfach viel zeit sparen. danke also!

hier jetzt mal ein foto von dem ausgang meines wandlers

http://farm4.static.flickr.com/3163/2787525172_216c3d32e2_o.jpg

dann habe ich noch mal ne skizze meines wandlers gemacht mit den optionen, die mir so einfallen:

http://farm4.static.flickr.com/3259/2787525342_43b8de9ca7_o.jpg

das, was du da zuletzt geschrieben hast, verstehe ich nicht wirklich.
vielleicht kannst du mir da auch ne skizze machen.

gruss klaus

[Besserwessi]

Die Option 2 ist durchaus in Ordnung, zumindest bei spannungen deutlich über 12 V.
Die als option 1 gezeichenete Schaltung geht nicht, bzw. ohne die eine Diode nur sehr schlecht.

Besonder bei kleinen Spannungen wäre die folgende option besser, braucht aber 2 gleiche Spulen auf dem Trafo:

Die Spule gleich hinter den Dioden braucht nicht besonders groß zu sein, die ist nur da um den Strom gelichmäßiger fleißen zu lassen, auch wenn der Trafo kein perfektes Rechteck liefert. Das extra LC Glied ist eher optional für weniger Störungen.

[kolisson]

hallo besserwessi,

danke wieder für die hinweise !!
deine skizze hat mich eigentlich sehr angeregt, weil das ja dioden einspart.
nun habe ich das mal so getestet und festgestellt, dass das mit der mittenanzapfung garnicht so einfach ist.

ich hatte die sekundärwicklungen komplett entfernt und entsprechend meiner wünsche neue wicklungen aufgebracht.

hier zeigt sich dann, dass kleinste unterschiede in den wicklungen
ein starkes störsignal im ausgang erzeugt.

ich denke , dass ich bereit bin , höhere verluste in kauf zu nehmen um ein stabileres signal zu bekommen.
ich tendiere also mehr zur brückengleichrichtung je wicklung.
da sollten die differenzen dann wohl weniger ins gewicht fallen.

bei meinem schaltregler aus der hifi-enstufe ist es ja auch so, dass es keinerlei feedback zwischen dem primär und sekundärkreis gibt.
aber das ist ja bei normalen netztransformatoren auch so.

bei meinen versuchen habe ich jedoch etwas sehr interessantes festgestellt:

wenn man zwei sekundärwicklungen auf den kern wickelt und die gegenphasig anschliesst... diese spannung dann hochohmig abgreift, erhält man ein signal, welches eigentlich nur die anteile enthält, die man im ausgangssignal nicht haben möchte.

es sind halt nur die transienten differenzen, die im umschaltmoment enstehen.
vielleicht sollte ich die vom aushgang meines netzteiles einfach abziehen.

mal sehen....

gruss klaus

[Besserwessi]

Die gegenläufigen Spulen messen nur dann eine Differenz wenn das magnetfeld nicht durch beide Spulen gleich fließt. Je enger die beiden wicklungen zusammen sind, desto geringer sollte der Rest sein. Für eine Kompendsation ist das ganz eher zu hochohmig und ungeeignet. Besser sollte da eine 2 te Stufe der Filterung sein. Was man aber immer habe wird, ist eine Kapazitive Kopplung zwischen den Wicklungen.

Für sehr gut gleiche Wicklungen kann man 2 Drähte verdrillen, und dann gemeinsam wickeln. Danach die beiden Teilspulen hintereinanderschalten. Man muß nur wegen der Isolierung afpassen, das ist also nichts für Hochspannung, wo der Lack nicht mehr reicht.

[kolisson]

hallo besserwessi.... und natürlich auch alle anderen !





ich melde mich mal wieder "als lebend" um zu signalisieren, dass ich noch dran arbeite!

zunächst muss ich dir sagen, dass die sache mit dem verdrillen der drähte mir nun geholfen hat.
ich habe nun die vierweggleichrichtung mit schottkydioden vorgenommen, experimentiere aber noch an der filterung. hier scheinen mir etwa an den 27khz schaltschwellen transienten mit etwa 1Mhz zu begegnen.

obwohlich nun eine dc-technisch gute lösung mit lm723 und diversen additionen gefunden habe, messe ich die transienten am ausgang meiner dc-regelung genauso wie am eingang der dc-regelung.
ein ähnliches signal messe ich aber auch, wenn ich nur die masse des oscilloscops an minus anschliesse.

ich frage mich nun... ob ich nicht einfach mist messe!
vielleicht sollte ich das metallgehäuse von dem wandler einfach schliessen um die abstrahlung zu verringern.

andererseits frage ich mich natürlich, ob eine gegentaktgeschichte diese transienten nicht einfach auslöschen würde.

wie schon zuvor erwähnt, war ja der wandler ursprünglich für ne audio-endstufe. da eleminiert sich die störung ja automatisch durch die CMMR.

vielleicht bin auch nur zu ungeduldig.
letztes jahr habe ich ne 2 wege aktivbox entwickelt! nachdem alles klar war, was ich wollte... so ca. 10 watt ... hat es im ende ein halbes jahr gedauert, bis diese boxen in unserem haus dann in betrieb waren.
immer wieder neu durchgerechnet ... im finale dann linkwitz-riley filter und dann den super klang.

der nachteil ist bisher , der kurzwellenempfang zu gewissen abendstunden.
aber ich sag euch ... dieser kristallklare klang ohne ort .. entschädigt.




hier noch ein link über netzteile und powersupply, den ich gefunden hatte und nicht uniteressant fand:

http://www.nwk.com.cn/crystalradio/%E5%B9%BF%E6%92%AD%E7%88%B1%E5%A5%BD%E8%80%85%E8%A E%BA%E5%9D%9BFTP%E5%A4%87%E4%BB%BD/2001ARRL%20Handbook/11.pdf



gruss klaus

[Besserwessi]

Bei so hochfrequenten Störungen ist es nicht leicht den richtigen Massepunkt zu wählen. Wenn man das Oszilloskop an der falschen Stelle anschließt mißt man überall Störungen. Ein gewisses Problem kann man dadurch bekommen, das der Trafo eine kapazitive Kopplung hat. Man kriegt dadurch ein Gleichtaktsignal zwischen der Primär und sekundärseite. Eventuell muß man da einen Kondensator von der Primär zu Sekundärseite einplanen und eventuell auch eine Stromkompensiere Drossel, wenn es ganz schlimm ist.

Man sollte aber auch bei den Masseleitungen aufpassen, denn man kann nicht mehr annehmen das Leitungen keine Widerstand/Induktivität haben.
Ein geschlossenes Metallgehäuse um das Netzteil, oder wenistens den HF Teil ist sicher auch eine gute Idee.

Das mit dem Kurzwellenempfang hatte ich auch mal. War irgend so ein komischer russischer Sender. Als Abhilfe sollte am Eingang des Verstärkers eine Filter sein, der spätestens bei etwa 50-100 kHz Hochfrequenzstörungen blockiert.

[kolisson]

@besserwiisi und @ all

zunächst mal der grosse dank an euch.. besserwissi hat mich durchaus auf den richtigen pfad gebracht... irgenwie wurde die situation mit meinem vorwärtsregler immer besser.

nun einmal ein resumeé :

1: auf der suche nach einem linearen spannungsregler mit einstellbarer strombegrenzung bin ich zunächst nicht fündig geworden. nicht praktisch erprobt, aber aus den datenblättern meine ich entnehmen zu können, dass der alte l200 sehr stark für netzbetrieb ausgelegt ist.

"hier zur erinnerung": der von mir gewünschte regler sollte als linearregler hinter einem 27khz schaltregler fungieren. der ( wie ich messen konnte) im schaltmoment transienten von etwa 1Mhz erzeugt).
kurz und gut...
aufgrund der bandbreite, die dem l200 vomm hersteller mitgegeben wurde, wird dieser meines erachtens nie in der lage sein, auch nur die schaltfrequenz von 27khz auszugleichen.

interessanter war die sache dann bei verwendung eines lm723. hier hatte ich aus alten industrienetzteilen von power-one noch einige parat. hier war die line- und load- regulation ziemlich gut. der nachteil hier ist natürlich, dass diese dinger (der l200 auch) in bezug auf die integrierte strombegrenzung, nur für positiv-regelungen geeignet sind..
will man ein plus-minus labornetzteil bauen, kann man den lm/ua 723 durchaus verwenden, der integrierte transistor für die strombegrenzung wird bei der minus-variante des netzteile allerdings nutzlos.

und: naturgemäss konnten auch die 723er die 1mhz nicht ausfiltern.

hier trat nun der gute und liebe besserwessi wieder auf den plan..:
das zauberwort war: "l-c-filter"

mir schien es jedoch so, dass ein starkes filter wohl die transienten ausmerzen könnte, jedoch für den nachgeschalteten lienarregler ein problem darstellen würde, da das filter ja den spontanen stromfluss (sprungantwort) behindern würde. in diesem falle, würden die anforderungen an den linearregler ja noch höher.

im zusammenhang mit netzteilen bin dann auch noch auf folgenden link gestossen:




http://mxh.strefa.pl/pliki/tech/book2006/17.pdf



also.. ich fand das ultrainteressant!


nun.. was mach ich jetzt daraus?

ich habe mich gefragt, wie ich das bisher gelöst habe. bei kritischen.. also empfindlichen schaltungen habe ich immer 9volt block-batterien verwendet.
also 2 9er in reihe und die mitte ist halt die masse.
kurz und gut... ich werde das schaltregler-for-lab-supply projekt einstellen!
stattdessen wird das batteriesystem wieder aufleben.

nun stelle ich mir vor, 6 stück blei-gel akkus zu kaufen... 6 ladegeräte zu bauen ( 6 volt , da meine hausspannung 12volt ist) ... schade hier, dass es keine 9 volt gibt.
während des tages wird dann jede 6 volt-zelle über ihr ladegerät geladen.

ein schalter, den ich betätige, konfiguriert dann die 6 batterien zu einem system mit plus und minus 18 volt um. (natürlich mit relais)

so habe ich dann immer den besten strom ... also vollkommen störungsfrei.


also hier höre ich jetzt auf.. und ich hoffe, dass ich mein langes schweigen (in bezug auf beiträge) wieder ausgeglichen habe

gruss klaus


bei der arbeit im electronic-labor entscheidet dann ein simpler schalter darüber,

[Besserwessi]

Wenn die Ennery ohnehin von der Sonne kommt, ist die Lösung mit den Batterien recht gut, denn Pufferakkus braucht man sowieso. Vor allem braucht man so nicht so viel Strom über das 12 V Netz zu ziehen. Für Zwischenwerte der Spannung wäre aber eine kleiner einfacher Linearregler sicher eine Gute Idee. Ein Kurzschlußschutz ist bei Bleiakkus aber unbedingt zu empfehlen.

[kolisson]

Kurzschlußschutz ???? was ist das denn ?

.. das war ein scherz.. aber natürlich habe den eingebaut... bei 700AH kann man ja schon schweine braten.

gruss mit smile
klaus