Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Audioverstärker umbauen in Regelbares Netzteil
Hallo zusammen,
Ich habe ja schon mal gefragt, ob man PC Netzteile in serie schalten kann und so weil ich keinen passenden Trafo hatte und auch kein 230V Netzteil bauen wollte, wegen der sicherheit.
Nun heute hat mir ein Bekannter einen Sony Audioverstärker mit Namen TA-FE330R gebracht, dieser war kaputt und er hat ihn mir zum Ausschlachten gebracht.
Nun, dieser Verstärkter enthält einen Richtigen Monstertrafo, 160W, -30V, 0V, 30V.
Dieser wird duch ein Relais primärseitig mit 230V verbunden. Da ein Relais aber auch Strom braucht, und es aber keinen gibt, wenn der Trafo nicht angeschlossen ist, befindet sich ein zweiter kleiner Trafo im Verstärker(18V und wenig Leistung), der neben dem Relais auch die Elektronik versorgt, der Power Trafo ist nur für das Verstärker - IC (so weit ich das verstanden habe).
Auf den vorhandenen Netzteil - Platinen befindet sich alles nötige, so z.b. Gleichrichter und Sicherungen.
Da die Masse für das Relais über das Mainboard (das ich bereits entfernt habe) geleitet wurde, habe ich eine Zehnerdiode an einem Steckverbinder angebracht, sodass man das Relais nun über den originalen Ein/auschsschalter schalten kann.
So weit funktioniert es schon ganz gut.
Ich hätte vor, alles Netzteilmäßige so zu belassen, wie es vorhanden ist (mit ausnahme der Diode, die eben nötig war) denn ich erhalte ja das, das ich möchte, nämlich +-30V, und sicherer ist es auch, dann kann man Lötfehler und sowas zumindest ausschließen.
Nun, für das Große Verstärkter - IC war auch ein Riesiger Kühlkörper eingebaut, den ich gerne verwenden würde.
Glaubt ihr, das ist eine Gute Idee, daraus ein regelbares Netzteil zu Bauen?
Das Netzteil sollt so auschauen:
Ein Deck mit allen 78xx, für posetive fixe Ausgangsspannungen und kleinere Ströme, unabhänging voneinander mit Bananenbuchsen am Frontpanel abgreifbar.
Das gleiche mit den 79ern für Negative Spannungen.
Eine Regelbare Spannung posetiv, von 0 - 30V, über Emitterfolger eines Leistungstransistors
Eine unabhängig von der oberen spannung negative Ausgangsspannung, ebenfalls durch Emitterfolger.
Zusammen (gebrückt, sozusagen) dann 0-60V
Alles gesteuert über einen Atmega, DAC per geglätteter PWM.
Da das vorhandene Frontpanel schon ziemlich "durchlöchert" ist, möche ich gerne einen Großen ausschnitt herausschneiden und eine Plexiglasplatte einschrauben.
20106
Der kühlkörper, der Messschieber zum Größenvergleich
20107
Der trafo und die Platinen des Netzteils
20108
Das Gehäuse, leer bis auf das netzteil
Würde mich über eure Meinung, Kritik oder Zustimmung freuen!
Mfg Thegon
Hallo!
Glaubt ihr, das ist eine Gute Idee, daraus ein regelbares Netzteil zu Bauen?
Ich glaube schon, weil es nur Spannungsregler fehlen :)
Besserwessi
24.09.2011, 17:02
Ist schon eine gute Idee. Der Kühlkörper sollte auch so etwa die richtige Größe (eher etwas knapp) haben, wenn man für die Festspannungsregler extra Kühlkörper spendiert und die Transistoren nicht zu klein wählt. Es sollte auch gehen den Gleichrichter und die Glättungselkos mit zu übernehmen.
Bei den 78xx hat man ggf. relativ viel Verlustleistung, und ggf. wird auch die Spannung am Eingang zu hoch. Aus nominell 30 V Wechselspannung werden schon mal über 40 V Gleichspannung hinter der Glättung. Für 5 V und ggf. auch 12 V wäre da ein Schaltregler IC vorweg, auf z.B. 8 oder 15 V ganz gut. Man sollte ggf. darauf achten das die kleinen Regler damit klar kommen falls man da mal von außen eine größere Spannung anlegt.
Wenn man das Netzteil gebrückt für bis zu 60 V nutzen will, muss man bei der Dimensionierung der Transistoren aufpassen für 1 Transistor wird damit die Leistung vermutlich zu groß, vor allem falls mal die Strombegrenzung anspricht.
Wenn du es willst, könntest du für die "starken" und "schwachen" Spannungsregler unabhängige voreinander Netzschalter vorsehen, damit die nicht gebrauchte keine Energie verbrauchen. Ausserdem würde ich die "kleine" Köhlkörper" auf der hinterer Wand des Gehäuses befestigen. Wenn dir eintellbare Spannungen ab ca. 1,2 V ausreichen, würde ich anstatt 78XX die LM317 mit Poti und den kleinen Netztrafo nehmen. ;)
Dass 30V für einen 78er zu viel ist, ist mir auch schon aufgefallen (bei meinem Letzten Netzteil ;-)). Ich hatte gedacht, ein paar Emitterfolger einzubauen, die ihre Spannung per Zehnerdiode bestimmt bekommen, weil ich habe von einer Sorte Bipolartranisitoren (BUV47) ganze Massen, die haben max. 90W abgabeleistung, das ist zwar für den Regelbaren Teil zu wenig, aber für solche Zwecke gehen die ganz gut, denke ich. Schaltregler wären natürlich edler, aber die müsste ich kaufen.
Stromkonstanthaltung ist nicht geplant, ich habe eigentlich vor, nur einen Festspannungsmodus einzubauen. Der Strom aber trozdem wird per Shunt gemessen und mit der jeweiligen Spannung die Leistung berechnet, wird diese zu groß dann "begrenzt" der AVR die Spannung und somit den Strom.
Aber das sollte eigentlich das Ständige auswechseln einer Sicherung ersparen.
Auch möchte ich eine Maximalstrombegrenzung einbauen, wenn dieser Strom überschritten wird, dann schaltet wiederum der AVR ab, sodass bei einem Kurzschluss nicht gleich die Platine abbrennt ;-)
Aber wenn ich so rechne:
Ein TO-3 Transistor mit 150W max. Abgabeleistung, bei einer Maximalen Spannung von 30V, das wären dann doch max. 5A.
Bei 15V wären dann doch schon 10A möglich, oder habe ich da einen Denkfehler?
Also solche Ströme reichen mir völlig aus, ich brauch kein Hochstromnetzteil.
Mfg Thegon
Besserwessi
24.09.2011, 19:09
Die Strombegrenzung sollte man schon besser analog, ohne Hilfe des µC machen, und wenn es die einfache Version,so wie beim LM723 ist, also nicht Temperaturstabil, weil einfach die Basis-Emitterspannung als Ref. genommen wird. Die Strombegrnzung kommt sonst für so manche Schaltung zu spät. Was der µC dagegen gut machen kann, ist es die Temperaturen vom Kühlkörper und Trafo zu überwachen und ggf. wenn Nötig ein Lüfter einschalten oder halt abschalten.
Wenn der Trafo 160 VA hat, kann man davon im Dauerbetrieb und ohne Leistungsfaktorkorrektur gut 100 VA nutzen. Das wären dann etwa 3,5 A bei 30 V oder falls der Trafo 30 V AC hat halt ca. 40 V bei 2,7 A. Da man wohl nicht beide Teilwindungen nutzen kann wird man nur etwa 3/4 davon für 1 Zweig nutzen können. Also eher 2,5-3 A für 30 V Gleichspannung. Kurzzeitig, für ein paar Minuten geht auch mehr, ggf. auch 5 A - dann sollte man aber auf die Temperaturen achten.
Bei der Berechnung der Verlustleitsung ist da noch ein kleiner Fehler drin. Die Verlustleistung berechnet sich aus der Differenz von Eingangsspannung zu Ausgangspannung. Im Kurzschussfall sind das wohl rund 30 V (oder ggf. mehr, je nach Trafo). 30 V mal die angenommenen 3 A wäre dann eine Leistung von 90 W. Theoretisch ginge das eventuell noch mit einem Transistor im TO3 (oder ggf. TOP3 - das geht besser auf den Kühlkörper). Man muss auch auch auf das SOA achten - man darf nicht jede Kombination an Strom und Spannung nutzen, wenn man sicher sein will. Außerdem setzt die Leistung eine geringe Temperatur des Kühlkörpers vorraus. Da sollte man eher 2 Transistoren mit Emitterwiderständen (gehen ggf. auch als Shunt für die Strommessung und Begrenzung) parallel schalten.
Hmm, ja, das mit der max. Leistung des Trafos ist so eine Sache...
Also der Verstärker hat eine max. Leistung (an die Lautsprecher) von eben 160W, Hinten auf dem Typenschild steht: 250V~, 160W.
Aber wieviel der Trafo dann wirklich schafft weiß ich nicht, ich nehme an, die 160W sind durch das Große Verstärker - IC bestimmt, und der Trafo sollte dann eigentlich schon etwas mehr schaffen.
Interessant ist auch die Sicherung Primärseitig: 1,6A, das wären dann ja so um die 350W herum, also mehr als das Doppelte. Sekundärseitig ist keine sicherung mehr, nur noch ein sehr massiver Brückengleichrichter und eben zwei riesige Kondensatoren mit 6,8mF, 50V. Auch die Leiterbahnenbreite von ca. 5mm lässt darauf schließen, dass hier auch mit größeren strömen gerechnet wird.
Da man wohl nicht beide Teilwindungen nutzen kann wird man nur etwa 3/4 davon für 1 Zweig nutzen können.
Doch, man kann beide Teilwindungen gleichzeitig nutzen, es führt ein Dreipoliges, dickes kabel vom netzteil weg mit einmal 0V, also Spulenmitte (ist auch so ersichtlich, am Leiterbahnenverlauf) und dazu noch die Beiden pole des Gleichrichters (DC), einmal +30V und einmal -30V.
Paralell schalten von Transistoren klingt gut, ich denke, sollte ein Transistor überfordert sein, werde ich das wohl so machen.
Noch eine Frage: Bei meinem alten (selbstgebastelten) Netzteil war immer Das Problem, dass die Spannung, wenn die Last groß war, kleiner wurde.
Ist ja eigentlich ganz normal, nur eben mit Mikrokontroller nicht wegzukorrigieren, weil die Spannung dann immer Schwankte.
Wie (also ganz grob) stellt man es analog an, dass sich die Spannung selbst einstellt und nicht mehr verändert, wenn der eingang gleichbleibt?
Mfg Thegon
Ein Regler mit PI-Verhalten (geht auch mit dem µC). Dann wäre am besten den Istwert an den Netzteilklemmen abzunehmen um die Spannungsverluste auf den Leitungen bis zu den Klemmen zu kompensieren. Also prinzipiell den µC die Spannung an den Klemmen messen lassen und über programmierten PI-Regler den Sollwert an die Leistungsendstufe geben. Oder eben einen analogen PI-Regler (Operationsverstärker) über dem µC den Sollwert vorgeben und das regeln dem OPV überlassen.
Muss man gegebenenfalls etwas optimieren bis alles gut läuft in Bezug auf Einschwingen bzw. überhaupt Schwingneigung.
MfG
Manu
Tja, das mit dem uC wäre natürlich eine elegante lösung, nur hatte ich beim Letzten mal dann eine Wechselspannung ;-)
OPVs würde ich gerne verwenden, auch wegen der Verstärkung von 5V auf 30V, aber ich befürchte, da werden sich komplikationen mit der Versorgungsspannung ergeben, denn die meisten OPVs haben ja 30V Betriebspannung, und der Trafo 60V.
Kann ich denn überhaupt OPV´s für meine Zwecke nutzen bzw. kann man dieses Problem umgehen?
Mfg Thegon
Besserwessi
24.09.2011, 21:18
Wenn hinten 160 W als Aufnahmeleistung steht, stehen die Chancen nicht so schlecht das man wirklich 160 W raus bekommen kann. Sicher ist das aber nicht, denn die Angabe auf dem Typenschild ist vor allem da, um zu sehen ob das Gerät zu Sicherung, Wechselrichter, Kabel usw. passt.
Bei einem Trafo mit Mittelabgriff und gleichrichter dahinter für +-30 V, wird für die Eine Spannung (z.B. +30 V) jeweils abwechselnd nur die Hälfte der Windungen genutzt. Damit darf man nicht mit der vollen Leistung für die eine Spannung rechnen. Grob geschätzt kriegt man da halt etwa 70-85% der Nennleistung, wenn man nur die eine hälfe nutzt.
Also der Verstärker hat eine max. Leistung (an die Lautsprecher) von eben 160W, Hinten auf dem Typenschild steht: 250V~, 160W.
Aber wieviel der Trafo dann wirklich schafft weiß ich nicht, ich nehme an, die 160W sind durch das Große Verstärker - IC bestimmt, und der Trafo sollte dann eigentlich schon etwas mehr schaffen.
Der Verstärker hat sicher in AB Klasse gearbeitet, also das Netzteil (Trafo) muss min. das doppelte leisten können. ;)
Besserwessi
24.09.2011, 21:36
Das mit dem doppelten gilt für die Sinusleistung im Dauerbetrieb. Bei Verstärkern wird aber oft auch die Musikleistung für eher kurze Zeiten von ein paar Minuten angegeben. Da würde ich dem Wert auf dem Typenschild für die Leistungsaufnahme schon mehr trauen. So scharf definiert ist die Belastbarkeit für so einen Trafo ja auch nicht. Das Limit wird die Temperatur sein, und da gibt es keine scharfe Grenze, sondern nur eine mit der Temperatur abnehmende Lebensdauer. Wie heiß der Trafo wird hängt auch noch von der Umgebung ab.
Naja wegen der 30V. Man kann ja auch die OPVs mit z.B. 5V, wie den Controller, laufen lassen. Dann müsste man halt noch eine diskrete Spannungsverstärkung mit Transistoren dahinter schalten. Den Istwert kann man ja normal über Spannungsteiler abgreifen.
MfG
Manu
@ Besserwessi
Natürlich ! :D
Wenn schon ein µC eingesetzt wird, sollte er auch die Temperatur des Netztrafos überwachen (z.B. mit einem Thermistor), dann dürfte er hoffentlich nicht kaputt gehen.
ja ja, so dauerhochlastbetrieben wird mein Netzteil ja nicht. Ich mach einfach eine 5A sicherung hinein und dann sollte da nichts mehr schief gehen, denke ich.
Und ich werde wohl ein paar ntc´s verbauen, die dann bei zu hoher Temperatur alarm schlagen, aber das ist ja alles optional.
Ich habe noch ein bisschen überlegt und habe eine kleine Schaltung gezeichnet:
20112
Diese sollte am ausgang eigenlich immer die Spannung haben die am DAC eingang anliegt, nur um Faktor 6 verstärkt, weil 5V TTL * 6 ist eben 30V. (R2 soll 6 mal so groß sein wie R1)
Ganz vom Betriebsspannungsproblem abgesehen sollte das doch so funktionieren...
Mfg Thegon
Ich befürchte nur, dass der OPV den Transistor bei grösseren Lastströmen nicht ausreichend ansteuern kann (Basisstrom).
Besserwessi
24.09.2011, 22:03
Im Prinzip geht das so schon, aber der 2N3055 hat ein zu kleine Stromverstärkung, aus den 20 mA die der LM324 liefern kann werde das dann nur etwa 500 mA. Wenn man statt dem 2N3055 dann 2 Stück TIP140 oder ähnliches nimmt, sollte das Problem gelöst sein.
Außerdem sollte man sich noch etwas um die Stabilität bei höheren Frequenz kümmern. Das ist die eigentliche Kunst beim Entwurf eines Spannungsreglers. Es könnte nötig sein da noch ein Kondensator vom Ausgang des OPs zum inv. Eingang zu haben, der die Verstärkung bei höheren Frequenzen reduziert.
Naja wegen der 30V. Man kann ja auch die OPVs mit z.B. 5V, wie den Controller, laufen lassen. Dann müsste man halt noch eine diskrete Spannungsverstärkung mit Transistoren dahinter schalten. Den Istwert kann man ja normal über Spannungsteiler abgreifen.
MfG
Manu
Keine schlechte Idee, die Schöne Fähigkeit des OPV, spannungen zu vergleichen bleibt ja erhalten.
Man könnte dann auch gleich einen Darlington - Transistor einbauen, um das von PICture angesprochene Stromproblem zu umgehen.
Das gefällt mir alles schon sehr gut, vielen dank allen, die Tipps gegeben haben!
EDIT:
Ja, sicherlich, Kondensatoren darf ich nicht vergessen.
Mfg Thegon
Oder noch einen kleineren Transistor dazwischen schalten um diskret ein Darlington aufzubauen.
Besserwessi
24.09.2011, 22:15
Für die Stabilität gegen schwingen ist es gut, wenn man die Verstärkung im wesentlichen an einer Stelle (der langsamsten) hat. Den OP mit 5 V zu betreiben und dann diskret noch mal etwa 6-10 fach zu verstärken ist problematisch. Mit dem LM324 sind 30 V als Versorgung kein problem, den geht ja nach unten auch bis GND. Für den Negativen Regler braucht man dann aber ggf. einen anderen OP, oder eine andere Lösung. Damit man nicht so viel ab Spannung verliert, könnte man ggf. hinter dem OP noch eine kleine diskrete Verstärkung (z.B. 1,5 bis 2 fach haben).
Die Schaltung sollte man vor dem Aufbau einmal simulieren (z.B. mit TINA oder LTCAD).
Spannungsregler findet man im Netz zu Hauf - leider ist gut die Hälfte nicht gut und einige sind offensichtlich unbrauchbar.
Also, ich habe meinen Schaltplan mal ein bisschen erweitert, der OPV verstärkt jetzt bis 15V, und dann sollte durch das zusammenschalten des PNP und NPN Transistors die Spannung nochmals verdoppelt werden, sodass damit dann der Darlington geregelt werden kann, der widerum den Power transistor regelt.
Die Rückkoppelung an den OPV soll bewirken, dass unabhängig von irgentwelchen Steungen am ausgang immer das 10/1,5 = 6,66 Fache anliegt, so sollten auch gleich alle 0,7V Transistorspannunen wegkompensiert werden.
20113
Würde das so funktionieren oder seht ihr irgentwo einen Denkfehler?
Mfg Thegon
Besserwessi
24.09.2011, 22:54
Der Kondensator am Operationsverstärker ist falsch. Der gehört zum Invertierenden Eingang. Wie es da genau aussehen muss müsste man noch klären. Das kann ich so nicht übersehen und würde es lieber nochmal per LTcad simulieren.
Ich vermute das es beim TIP120 nicht nötig ist da auch noch einen Darlington Transistor zu haben. Da sollte ein normaler ausreichen - ggf. die Transistoren davor mit etwas mehr Strom betreiben - wenn die Verstärkung da nicht exact 2 fach ist, ist das ja kein Problem.
Ausser dem C2 in positiver Rückkopplung fehlt mir nix ein, da die Schaltung für mich ungewöhnlich kompliziert ist. Es fehlen die Versorgungsspannungen des OPV's und man kann nicht sagen, ob er wirklich bis 15 V verstärken kann.
Besserwessi
25.09.2011, 00:30
So unmöglich kompliziert ist die Schaltung eigentlich nicht. Einfach eine Verstärkerstufe zwischen dem OP und einer Darlingtonschaltung.
Ich hatte eine ähnliche Schaltung schon in der Simulation (schlechtere Verstärkerstufe). Mit ein paar kleineren Änderungen müßte die Schaltung gehen:
Der Widerstand R7 sollte kleiner werden und zwischen Basis und Emitter beim 2N3055 sollte noch ein Widerstand für ein schnelleres ausschalten. Statt dem TIP120 habe ich einen BD137 drin. Es ist so an der Grenze ob man C2 braucht (Zum inv. Eingang natürlich), oder nicht - mit C2 wird es langsamer, aber dafür ggf. ohne Überschwinger bei Lastwechseln. An den Ausgang sollte noch ein RC Glied (z.B. 1 µF und 1 Ohm) zur Dämpfung und ggf. ein Elko.
Ich vermute, dass um 15 V am Ausgang zu kriegen müsste man den OPV mit min. 19 V versogen, oder ?
Ich vermute, dass um 15 V am Ausgang zu kriegen müsste man den OPV mit min. 19 V versogen, oder ?
so weit ich weiß, muss man, damit der OP bis 15V schaltet, am eingang so je nach typ villeicht einen Volt mehr anlegen. Die Versorgungsspannung für den OP bzw. die OP´s (ich möchte ja gerne zwei regelbare Teile, einmal invertierend und einmal nicht invertierend) sollen durch 7815 und 7915 zur verfüngung gestellt werden.
Wenn nun die Transistorstufe ein bisschen zu wenig verstärkt, dann könnte ich ja R4 ein bisschen größer machen, ggf. mit Poti, dann kann man das ablgeichen.
@Besserwessi:
Das mit C2 werd ich gleich ausbessern, in welchem bereich müsste man den Wert denn dimensionieren, denn wenn zu groß, dann könnte das ganze ja doch beträchtlich langsamer werden, oder?
Und: 1Ohm in Serie mit dem ausgang: Das wäre dann ja doch ein beträchtlicher Spannungsabfall, bei 3 A dann 3V.
Ich hätte einfach ein paar von denen (http://www.pollin.de/shop/dt/NDk5OTc3OTk-/Bauelemente_Bauteile/Passive_Bauelemente/Widerstaende/Hochlast_Widerstand.html)paralell geschalten(z.B.10 stück), dann noch einen großen Elko dazu, dann sollte das doch auch eine art Tiefpasswirkung haben, denke ich.
Mfg Thegon
@Besserwessi
Bei unseren Schaltnetzteilen sitzen auch Regelung und noch mal eine Verstärkung (Optokoppler) hintereinander. Das bekommt man auch zum laufen. Ich meine bei vielen Linearnetzteilen wird auch mit Spannungsreglern gearbeitet, deren Bereich diskret erweitert wird. Am Ende muss man halt mal etwas rumprobieren.
MfG
Manu
Besserwessi
25.09.2011, 10:24
Solange die extra Verstärkung nicht viel größer ist als das was man durch den Spannunsteiler vom Ausgangssignal wieder verliert, ist etwas Verstärkung kein Problem. Man sollte nur nicht auf die Idee kommen hier eine hohe unkontrollierte Verstärkung einzufügen.
Man wird schon einen Serienwiderstand brauchen, bzw. wenn man die Leistung auf 2 Transistoren aufteilen will dann halt 2. Den Widerstand kann man dann auch gleich zur Strommessung nutzen. Als Wert wird das wohl nicht 1 Ohm sein, sondern eher so etwas wie 0,1 Ohm.
Einen 1 Ohm, oder auch 2,2 Ohm Widerstand sollte man in Reihe zu einem Kondensator/Elko an den Ausgang hängen, sozusagen als eine Art Mindestlast für höhere Frequenzen. Der Widerstand muss dabei keine Hochlasttyp mehr sein, denn es soll ein HF schwingen ja gleich verhindert werden, also gar keine nennenswerte Amplituden entstehen.
Mir ist noch etwas eingefallen:
Bei TO3 Transistoren ist das Gehäuse ja immer Collector, weil der sich erhitzt und dieser wird dann auch leitend mit dem Kühlkörper verbunden.
Wenn ich nun mehrere Transistoren in einen Kühlkörper schrauben möchte, dann würde das ja einen Kurzschluss geben, sofern die Transistoren nicht absolut gleich beschaltent sind.
Ich müsste dann meinen Kühlkörper auseinandersägen und die beiden Hälften von einander isolieren, oder zwei Kühlkörper verwenden.
Mfg Thegon
Hallo,
dafür kannst du sog. Glimmerscheiben verwenden. Die gibt es sowohl für die
großen Transistoren in TO-3 als auch für die "normalen" Spannungsregler im TO-220.
Dann haben die Transistoren keinen elektrischen Kontakt mehr zum Kühlkörper,
die Wärmeabfuhr wird dabei nur geringfügig schlechter.
Grüße,
Bernhard
Hallo,
Danke für den Tipp mit den Glimmerscheiben! Aber noch eine Frage: wie ist das mit den Schrauben, gibts da auch was zum unterlegen, denn die würden dann ja troz glimmerscheibe leiten. Aber gut, wenn nicht dann muss ich mir halt irgentwas einfallen lassen, wie ich die Isoliere.
Ich habe jetzt sowohl das Posetive als auch das Negative Netzteil durchsimuliert (LTspice) und bin überrascht, aber laut simulation scheint das Konzept wunderbar aufzugehen, ich habe jetzt die zweifach- verstärkterstufe wegegelassen und den OPV (Versorgungspins) mit jeweils Vcc(+ oder -) und Masse verbunden, und die Invertierende Schaltung benutzt jetzt auch den Invertierenden eingang für die Rückkoppelung (nicht invertierend würde in die Falsche richtung schalten und somit würde sich nie die gewünschte Spannung einpendeln)
Der Negative Teil kommt direkt an 0V heran, nach unten an ca. - 28V.
Der Posetive Teil kommt auch an 0V, nach oben sogar eben 29,3V
Ich bin sehr überrascht, und hoffe, dass es auch in Echt so funktioniert ;-)
Mir fehlen nur noch ein Paar Bauteile (eben z.B. die Leistungstransistoren), aber dann werde ich mich daran machen, alles einmal Testweise in echt aufzubauen.
Mfg Thegon
Bei den Glimmscheiben werden üblicherweise noch Isollierrörhen aus Kunststoff auf Metallschrauben bzw. Kunststoffschrauben verwendet. ;)
Sowas gibts z.B. zum isolieren der Schrauben
http://such001.reichelt.de/index.html?;ACTION=444;LA=444;GROUPID=470;PROFID=3 384;SEARCH=isolierbuchsen;SID=13ThBeQn8AAAIAAAo6ky M9b5ca05ad6875c7eb6880af76991c5c0
MfG
Manu
Besserwessi
26.09.2011, 20:49
Bei der Simulation kann es sein, dass der OP idealisert wird und dann ggf. als Rail to Rail Typ simuliert wird. Der LM324 kommt schon nicht so nahe an die Positive Versorgung heran. Auch wird man wohl eher Darlington Transistoren brauchen und verliert da nochmal 0,7 V mehr. Das heißt aber nicht, das es auch so geht, man muss nur mit etwas weniger Spannungsbereich am Ausgang rechnen. Die Schaltung mit dem Transistor in Emitterschaltung ist von der Stabilität schwieriger.
Bei der Simulation sollte man auch verschiedenen Lasten Probieren: Kapazitiv, ein Widerstand (einfach), ggf. eine Stromsenke und ggf. auch eine stark induktive Last. Beispiele wären da: 10000µF + 100 Ohm + ggf. Stromsenke parallel; 1 Ohm mit Spannungsquelle in Reihe; eine Stromsenke als Spice Modell; Reihenschaltung aus 0,1 Ohm, 1 mH und einer Spannungsquelle. Ein gutes Netzteil sollte in allen 4 Fällen stabil sein.
Neben der Stabilität gegen Schwingen ist auch die Reaktion auf einen Lastwechsel (z.B. von 2 A auf 100 mA) interessant, den viele Leistungstransistoren sind beim Abschalten relativ langsam und das führt dann zu Uberschwingern in der Spannung.
Bei dem gezeigten Kühlkörper würde ich Transistoren im TOP3 oder ähnlichen Gehäuse vorziehen, das braucht nur 1 Gewinde Kühlkörper. Ein TO3 braucht 2 Gewinde und 2 zusätzliche Löcher für Basis und Emitter.
Ja, mit dem OPV hast du recht, der wurde idealisiert, aber es sollte eigentlich kein größeres Problem sein, wenn die versorgungsspannung nicht mehr ganz erreicht wird.
Das schnellere Abschalten sollte, soweit icht weiß doch durch einen Widerstand zwischen Emitter und Basis bewirkt werden, einen solchen hatte ich in der Simulation nicht eingeplant, aber das wird sich vermutlich erst in der realen und entgültigen Schaltung wirklich ermitteln lassen, auch wie der OPV reagiert und so weiter. (LTspice kennt nämlic keinen LM324, deshalb idealer OP)
Ja ich weiß, TO3P wäre Praktischer, nur habe ich bei denen irgentwie immer so große sorge wegen der Wärmeabgabe. Sicherlich wird es funktionieren, und einfach zu Montieren wäre es auch, aber ich bekomme z.B. den 2n3055 eben leichter als einen anderen in TO3P...
Naja, werde schon sehen, und das ist dann ja eher eine Frage des mechanischen, weniger des elektronischen.
Mfg Thegon
Besserwessi
26.09.2011, 21:37
Von der Wärmeableitung ist kein so großer Unterschied zwischen TO3P und TO3 Gehäuse. So etwas wie der TIP140 (Darlington bis 125 W) ist eigentlich auch leicht zu bekommen.
Hallo,
Ich habe jetzt nochmal den ganzen Schaltplan des Regelbaren Teiles (die 78- und 79er sollten nicht das große Problem werden;-)) hier hochgeladen (weil er im Beitrag komprimiert werden würde, und dann wäre er unleserlich)
http://hekaftp.jimdo.com/bilder/regelbares-netzteil/?logout=1
Ich würde mich über eventuelle Verbesserungsvorschläge Freuen!
Die Wahl der entgültigen leistungstransistoren ist noch nicht gefallen, ich habe einmal vorläufig klassische in der Schaltung verwendet.
Besonders würde mich eure Meinung über den Negativen Teil ineressieren, denn der ist nicht so häufig im Netz anzutreffen wie der Klassische npn - Emitterfolger.
Eine Kurze erklärung, wie ich mir das gedacht habe:
Der Trafo wird über die Schraubkemmen angeschlossen, dann 2 große Kondensatoren
(ich habe vergessen, denen einen Wert zuzuweisen, ich denke so an 6800uF, denn davon hab ich zwei stück aus dem Verstärker ausgelötet)
Dann wird ein 7805 angeschlossen, der die 5V für den Microcontroller und auch für den Invertierenden OP bereit stellt.
Am Pin "uC PWM" wird das Tastverhältnis "eingeschleust", durch Tiefpass geglättet und an den OPV.
Danach ein Darlington, um den geringen OP - Ausgangsstrom entsprechend zu verstärken,
dann an den Leistungstransistor.
An den Klemmen "Shunt" wird ein großer Externer Shunt angeschlossen, Ausgangsklemmen spricht für sich...
Ich weiß, der 7805 sollte nicht unbedingt 30V abbekommen, aber da mache ich später was mit einem einfachen Emitterfolger.
Wenn nun kein grober fehler in der Schaltng ist, werde ich mich daran machen, alles einmal auf Lochraster aufzubauen, um die reale Funktion zu erproben.
Vielen Dank fürs Anschauen!
Mfg Thegon
Besserwessi
28.09.2011, 21:17
Der negative Teil ist wohl wirklich das analoge Gegenstück. Wenn der eine Teil geht, dann sollte der andere Teil ähnlich auch gehe. Beim negative Teil ist da aber ein Problem mit der Versorgungsspannung. Der LM324 verträgt maximal 32 V - das könnte hier zu wenig sein. Da müßte man ggf. einen anderen OP nehmen. Das ist aber eine kleinere Änderung. So wie es aussieht würde auch 1-fach oder 2 fach OPs reichen, z.B. LM358 statt LM324.
Hier nur für den positiven Ast:
Der Kondensator C2 ist vermutlich falsch. Das Rückkopplungssignal kommt ohnehin schon eher zu spät. Ein Kondensator wäre sinnvoll vom Ausgang des OP zum inv. Eingang und ggf. parallel zu oberen Teil des Spannungsteilers (ggf. nochmal mit 470 Ohm in Reihe), damit die Rückkopplung eher früher kommt. Der Widerstand R5 ist für den 2N3055 deutlich zu klein: da sollten es eher 10 Ohm sein. Das kann sich je nach Leistungstransistor aber noch ändern, vor allem wenn man gleich einen Darlington Typ am Ende nimmt.
An den Ausgang, also parallel zu C3 sollte noch mal eine Reihenschaltung aus etwa 1 Ohm und 1-10 µF. Je nach Elko Typ kann das aber auch entfallen - ESR ist manchmal auch positiv. Gerade weil man hier eine positive und neagtive Spannung hat, sollte am Ausgang noch eine kräftige Diode ran um zu verhindern das dort die Spannung negative wird. Es fehlt auch noch die Strombegrenzung, und sei es auch nur als Kurzschlussschutz.
Die Position des Shunts ist für ein einfaches Netzteil OK, aber wenn man mehrere Kanäle hat, müsste man schon den Shunt direkt an den Ausgang hängen und kann nicht auf der GND Seite messen. Das ist zwar etwas komplizierter geht aber auch.
Hallo,
ich melde mich mal wieder aus diesem Thread:
Ich habe nun die Transistoren mit Glimmerscheiben versehen und auch die Schrauben isoliert, alles an den Kühlkörper angeschraubt. Ich habe nun auch alle nötigen Bauteile, und wollte mit dem Aufbau beginnen.
Ich habe ein Netzteil (im Netzteil) auf Lochraster gelötet, mit riesigen Glättungskondensatoren (6800uF, aus dem Verstärker) und so weiter.
Als erstes hat´s mir die Dioden Um die Ohren gehaut, und ich mich gefragt, warum, sie waren nämlich eigentlich richtig herum drin, aber egal.
Dann hab ich mal die Spannung gemessen, und bin erschrocken: +-50V!
Habe mich gefragt wie das sein kann, mit Oszi gemessen: im Leerlauf eine "halbe" wechselspannung von knapp 100V, mit angeschlossenen Gläkos dann 50V, sehr sauber.
Sehr seltsam, denn mein Multimeter zeigt ca. 33V an, ohne Gläkos. Hmm, nicht so gut...
Na ich habe mich gefragt, was ich denn da machen kann, denn alles war ja auf 30V ausgelegt und nun gleich 20V zu viel.
Man könnte villeicht mit einem ordentlichen Transi 20V verheizen, aber das wäre ja eigentlich sehr schade um die 60W, die dann ja völlig sinnlos verheizt werden würden, also schlechter Gedanke.
Villeicht könnte man die Eingangsspannung auch mit Phasenschittverfahren "zusammenschneiden", dann mit riesenkondensator glätten, würde man irgentwie wahrscheinlich auch auf 30V kommen, auch schon besser als einfach verheizen.
Oder man baut ein Netzteil bis 50V, auch wenn ich das vermutlich nicht so schnell brauchen werde. Aber dann würde das ganze OPV - Konzept nicht mehr funktionieren...
Was sollte ich denn jetzt machen? Hat jemand eine Idee, wie man dieses Problem lösen könnte?
Mfg Thegon
Naja kommt darauf an was das Multimeter anzeigt. RMS 33V für eine Wechselspannung ergibt nach Gleichrichtung und Siebung ca. 45V (Faktor Wurzel 2 also den Spitzenwert der Wechselspannung).
MfG
Manu
Hallo!
Mir fallen auf die schnelle drei Möglichkeiten ein:
1. Vorhandenen Trafo, wie er ist lassen und alles neu plannen/berechnen.
2. Vorhandenen Trafo mit nötigen Anzapfungen umwickeln.
3. Trafo wechseln.
Naja kommt darauf an was das Multimeter anzeigt. RMS 33V für eine Wechselspannung ergibt nach Gleichrichtung und Siebung ca. 45V (Faktor Wurzel 2 also den Spitzenwert der Wechselspannung).
MfG
Manu
Naja wie dem auch sei haltet ihr es für eine Gute Idee ein 50V Netzteil zu Bauen? Ist halt eigentlich Schade, weil ich die Spannung ja meistens nicht über 20V brauche und dann hat der Leistungstransistor sehr viel unnötige Abwärme...
Gut was die OPV´s angeht ist mir ja die Transistorverstärkerschaltung eingefallen, damit würde man dann schon auf 50V kommen.
Nur 50V sind dann auch ein bisschen ordentlich, beim experimentieren binn ich einmal versehtlich an den Kondensator gekommen (zum glück nur mit der Zange), aber der hat´s dann schon ordentlich eine gewischt, jetzt sind zwei Krater auf der Spitze...
Mfg Thegon
2. Vorhandenen Trafo mit nötigen Anzapfungen umwickeln.
Hab ich ganz übersehen:
Umwickeln geht schlecht, der Trafo ist verschweißt, verklebt und teils eingeschrumpft.
Kommt halt darauf an was man machen möchte. Für Leistungselektronik ist es schon mal gut etwas mehr Spannung und Strom zur Verfügung zu haben. Wenn es verlusttechnisch schlecht wir sollte man gegebenenfalls doch auf einen Stepdown übergehen. Ev. noch linear nachregeln oder gut filtern.
MfG
Manu
Besserwessi
09.10.2011, 21:08
Gelegentlich kann man die höhere Spannung auch gebrauchen. Wenn man hinter dem Gleichrichter jetzt unbelastet 60 V hat, hat man in den Minima vom Brummen und mit etwas Toleranz für die Netzspannung noch kanpp 55 V als gesicherte Spannung . Hinter dem Linearregler kommen da auch nicht viel mehr als 50 V raus.
Eine Möglichkeit wären aber Step-down Schaltregler um von den 60 V dann auf 45 V oder ggf. auch nur 30 V bei mehr Strom zu kommen. Das macht die Schaltung aufwendiger (wenn man so will etwa der doppelte Aufwand), aber auch leistungsfähiger. Damit könnte man dann z.B. bei 20 V etwa den doppelten Strom rausbekommen und würde trotzdem weniger Abwärme produzieren.
Hallo zusammen,
Ich habe jetzt ein bisschen Weitergebastelt, und nun auch die Darlingtontransistoren montiert und erste Experimete gemacht.
Ich habe Mittels Poti schon die Spannung eingestellt, und die Verstärkung des 3055 berechnet, sie ist hoch genug, dass die Darlingtontransistoren die Verlustleistung schaffen (BD677 und BD678 )
Nun ich habe mir gedacht, dass ich vom OP auf den LM324 nehme ich wieder meine Transistorverstärkerschaltung, sie sollte laut Rechnung nicht mehr wie 0,16mA hergeben müssen, damit am 2N3055 dann 2,5A fließen, der Maximalstrom.
Es gibt nur noch ein Problem:
1. Wie komme ich von den +-50V auf die +-15V, denn ein 78/7915 Wäre da ja nicht möglich, weil die 50V dann doch zu viel sind, oder? Ein Spannungsteiler wird ja recht instabil sein, oder glaubt ihr, das reicht. Viel strom müsste der OP ja nicht unbedingt hergeben.
EDIT:
Und noch eine Frage:
Ich möchte gerne, dass ab einem Strom von 2,5A die Spannung automatisch heruntergeregelt (bei Kurzschluss sogar auf 0V) wird, als sicherung sozusagen. Das Ganze sollte analog erfolgen, damit schnell genug. Wie (also ungefähr) geht man so was an?
Sorry für die allgemeine Frage aber irgentwie findet sich dazu nichts passendes im Web.
Mfg Thegon
Hallo!
Ich freue mich sehr, dass du schon ein bisschen näher deines Ziels bist. :)
Zu 1.
Wenn es nicht hohe Leistung und sehr stabile Ausgangspannung (Uout) benötigt ist, kann man einfachen "Spannungsteiler" mit Zenerdiode (ohne 78XX) verwenden (siehe Code), sonst könnte man es komplizierter mit Schaltregler vor den 78XX lösen.
R
___
>---|___|-+--------->
A | A
Uin | | | Uout
| z |
| A ZD |
>-+ | +->
| | |
=== === ===
GND GND GND
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
Zum Edit
Man musss zuerst festlegen wie die analoge Sicherung fest bzw. variabel einstellbar seien sollte und wie sie nach Überlastung zurückgesetzt wird: einfach per Taster oder komplizierter automatisch. ;)
Man kann einen einfachen Linearregler ja auch diskret aufbauen mit spannungsfesteren Transistoren z.B. BDX53C (100V Typ) und Konsorten + Z-Diode und Widerstand. Bei kleinen Ausgangsströmen geht das sehr gut.
MfG
Manu
Natürlich, am einfachsten mit Emitterfolger nach von mir oben skizzierter "Schaltung". :D
Besserwessi
16.10.2011, 17:39
Für die Strombegrenzung nimmt man in der Regel eine Shunt (Widerstand). Weil das hier wohl ein Doppelnetzteil werden wird, sollte der Shunt zwischen den Endstufentransistor und den Ausgang. In der einfachen Form wird ein fach die Spannung reduziert, wenn die Spannung über den Shunt etwa 0,6 V erreicht hat und ausreicht einen Transistor durchzuschalten.
Wenn der maximale Strom genauer und/oder einstellbar wird die Schaltung komplizierter, z.B. mit einer Schaltung mit high-side Strom Stromsensor und dann z.B. einem 2. OP für die Stromregelung bzw. Begrenzung. Entsprechende Schaltungen gibt es im Netz zu genüge - leider nicht alle brauchbar.
@PICture und ManuelB:
Danke für den Tipp.
Ich hatte auch schon mal an so was gedacht, aber in einem anderen Zusammenhang, und aber den widerstand zu klein gewählt, und so Dioden vernichtet ;-)
Deshalb hab ich garnicht gedacht, dass das funktionieren könnte, und schon garnicht bei 50V.
Aber ich habs gerade ausprobiert und es funktioniert eigentlich großartig (mit 10k Widerstand).
Ich werde mich jetzt einmal daran machen, die Schaltung auf dem Steckbrett aufzubauen und zu testen.
Mfg Thegon
Also, ich habe von wunderbaren Ergebnissen zu bererichten:
Ich habe erst einmal die Schaltung mit LM324 und die Transisorverstärkung aufgebaut. Dann ganz vorsichtig an die 50V angeschlossen und: es ist wider meiner Erwartungen nichts abgebrannt, alles schön kühl geblieben. Man konnte nun mittes Poti die Spannung einstellen. Dann habe ich noch den Darlington und den 3055 dahinter geschalten, und auch das hat funktioniert. Dann noch mittels "Bruzelsuppe" (Salzlösung mit 2 Nägeln in Marmeladenglas) ganz vorsichtig belastet, bis 2A, und es hat wunderbar funktioniert, man konnte den 3055 ohne Probleme anfassen, ohne sich die Finger zu Verbrennen.
Ich werde nun noch Tests zum Negativen Teil machen, und den Posetiven einmal fix auflöten, damit man in Ruhe weitermachen kann, ohne Sorge haben zu müssen, dass es einen Kurzschluss gibt, bei dem Kabelsalat meines Versuchsaufbaus ;-)
Mfg Thegon
Das einzige was mir Sorgen bereitet ist, dass wenn du nicht aupassen werdest, könntest zum Entwickler werden (aus eigener Erfahrung). :p
Hallo allerseits,
Ich habe nun den Steckbrettaufbau übertragen auf eine Lochrasterplatine und nun alles einmal sehr vorsichtig and die Versorgungsspannung angeschlossen.
Nun es freut mich berichten zu können, dass die Schaltung einwandfrei ihren dienst erfüllt und nichts abgeraucht ist ;-)
Ich habe auch mit dem Oszi nachgemessen und die Spannung schwingt kein bisschen, alles, was sich am ausgang verändert befindet sich unter 20mv und weist keine regelmäßigkeiten auf, rauschen, würde ich sagen.
Interessant finde ich, dass man am Oszilloskopbildschirm, wenn man Glück hat (es gerade richtig Triggert) einen kleinen Augenblick das Einpendeln der Schaltung beobachten kann. (Eine Art Sägezahnspannung, die aber nur aus wenigen perioden besteht).
Ich werde, sofern ich Zeit dafür Finde, auch den Negativen Teil einmal auflöten und berichten.
Ich bin mit dem Resultat sehr zu frieden und danke allen, die mir in diesem Thread bis jetzt geholfen haben!
Mfg Thegon
Hallo,
ich habe begonnen, nun auch den negativen Teil aufzubauen und habe ein Problem.
Ich brauche ja eine Spannungsverstärkung per Transistor, damit ich von den 15V OP auf die 50V betriebsspannung komme, ich habe dazu ja so eine schaltung mit npn und pnp Transistor und drei Widerständen verwendet, die im Posetiven Teil auch sehr gut funktioniert hat.
Nun habe ich mir gedacht, ich drehe alles um (npn - pnp, und anordnung der Widerstände) dann solte das doch auch im negativen Teil kappen, hab´ s auf dem Steckbrett probiert und irgentwie wird zwar schon was verstärkt, nur bei weitem nicht so viel wie ich will ( etwa faktor 4 erwünscht, weil 12,5 x 4 = 50, praktisch aber nur faktor zwei und das nicht immer gleich)
Ich habe mir das so gedacht:
20348
Wäre dankbar, könnte mir jemand meinen denkfehler zeigen (oder stimmt die Schaltung so?) Die Typen im Schaltplan verwende ich auch in Wirklichkeit.
Mfg Thegon
EDIT: Ah, ich habe vergessen, den Widerständen Werte zu geben:
R1 hat 10k
R2 hat 30k
R3 hat 47k
Und anstatt -18V gehört natürlich -50V
Besserwessi
23.10.2011, 14:08
Die Schaltung kommt eigentlich hin. Ich würde ggf. R3 noch etwas kleiner (z.B. 10 K oder 4,7 K) machen - schließlich fallen da nur 0,7 V ab.
Ich kann mit bei der Schaltung auch kaum vorstellen das es mit einem Defekten Teil noch geht. Auch ein Schwingen ist eher unwahrscheinlich.
Hallo!
@ Thegon
Es könnte an niedrigeren DC Stromverstärkungen ß=h21e den komplementaren Transistoren (n-p-n/p-n-p) liegen, die theoretisch in beiden so einfachen Schaltungen gleich seien müssen. ;)
Besserwessi
23.10.2011, 16:50
Die Stromverstärkung ist hier unwesentlich, denn man hat eine Spannungsgegenkopplung über R1 und R2. Was einen Unterschied machen könnte wäre ggf. die Geschwindigkeit der Transistoren (PNP sind meist langsamer) was dann ggf. zu Instabilität und Schwingungen führen könnte. An sich ist die Schaltung aber nicht kritisch. Ich würde eher auf einen Fehler im Aufbau tippen.
Das stimmt aber nur für Q2, da bei dem Q1 im Emitterkreis kein Widerstand enthalten ist und die Spannungsverstärkung mit h21e und h11e (Eingangswidertand) des Transistors definiert ist.
Um die gleiche DC Spannungsverstärkung in beiden Schaltungen für "+" und "-" Zweige zu haben muss man deshalb die Widerstände an bereits eigebauten Transistoren anpassen bzw. sie mit ß vom Q1 augleichen. ;)
Also erst mal danke für die Information!
Ich habe die ganze schaltung noch mal "abgerissen" und neu aufgebaut: genau das gleiche Ergebnis.
Wie ich das jetzt verstanden habe: Durch die Unterschiedliche Stromverstäkung des npn und pnp Transistors weicht der DC verstärkungsfaktor von dem Durch widerstand eingestellten ab.
Naja, widerstand anpassen wäre kein Problem, wenn das hilft.
Mích hat sehr verwundert, dass die Stufe keinesfalls linear ist, ist das immer so bei dieser Schaltung?
Gemessen:
bei 1V ausgang 1,6V, also faktor 1,6
bei 1,6V ausgang auf 4V, also faktor 2,5.
Beim posetiven zweig wäre mir das nämlich nicht aufgefallen... aber eigentlich ist das ja egal, weil die eigentliche Regelung ja per OPV erfolgt und der richtet sich´s dann schon passend her, denke ich.
Mfg Thegon
Mích hat sehr verwundert, dass die Stufe keinesfalls linear ist, ist das immer so bei dieser Schaltung?
Leider ja, weil der Spannungsabfall auf gemeinsamen für beide Transistoren R1 ändert die gesamte Verstärkung (Versorgungspannung der Stufe mit Q1). Es sollte besser sein, wenn der R2 direkt mit GND verbunden wäre (siehe Code). Einfach ausprobieren.
Ein Widerstand im Emitterkreis von Q1 wird die Verstärkung festlegen, da sie immer ungefähr Rc/Re ist, wobei Rc ein Kollektor- und Re Emitterwidestand ist. Beispielweise für Q2 wird die DC Spannungsverstärkung ca. Ku2 = R3 / R1 sein.
Damit die Stufe mit Q2 nicht stark überlastet wäre, sollte Eingangswiderstand der Stufe mit Q1, also R1in = ß * R4 viel grösser als R3 sein. ;)
GND
===
|
+---+---+
| |
.-. .-.
R1| | | |R2
| | | |
'-' '-'
| |
|< +--->
>---| Q2 |
|\ |
| |/
+-----| Q1
| |>
| |
.-. .-.
R3| | | |R4
| | | |
'-' '-'
| |
+---+---+
|
-
50V
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
Besserwessi
23.10.2011, 17:38
Diese Vertärkerschaltung ist schon relativ linear. Allerdings hat man da einen kleinen Offset von etwa 0,7 - 1 V. Man muss also von der Eingangsspannugn erstmal knapp 1 V abziehen. Die Verstärkung gilt dann nur für die Differenz der Eingangspannungen. Also von 1 V nach 1,6 V am Einagngs sind das 0,6 V. Mit einer Verstärkung von 4 macht das dann 2,4 V als Differenz für den Ausgang: gerade die gemessenen 4 V - 1, 6 V.
Hallo allerseits,
Ich habe jetzt auch den Negativen Teil aufgelötet und getestet und dank der eingebauten Potis (zum Einstellen der Verstärkungen) liefert es nun auch brav 0V bis -50V. Ich werde noch ein bisschen testen und ein Paar Kondensatoren einbauen aber das Gerüst sollte nun eigentlich funktionieren.
Ich werde dann mit den Tiefpässen weitermachen und alles vom µC aus steuerbar machen (Display und so)
Weil die Ausgangsklemmen noch nicht da sind werde ich mit dem Einbau noch ein bisschen warten müssen aber derzeit bin ich guter Dinge ;-)
Dass die Verstärkerstufe disesen Offset hat ist eigentlich kein Problem, das kompensiert der OPV wunderbar weg.
Danke nochmal allen, die mir geholfen haben, denn diese beiden Schaltungen funktionieren wirklich gut (gut, die neg. muss ich noch ausgibig testen aber ich hoffe, dass soweit alles passt :)
Noch eine Frage zu den Shunts:
Ich habe jetzt 9 1,8 Ohm / 2W widerstände paralell gelötet, ich denke das sollte passen, oder?
Nun fällt am Shunt eine Spannung ab, nur wie bekomme ich die an den ADC?
Erstens ist sie sehr klein, gut, das könnte man verstärken, aber die Spannung liegt dann nach unten an der Ausgangsspannung ab, also vom Potential etwas ungünstig, ich habe schon an Subtrahierer und sowas gedacht, aber gibt es da einen einfachere Methode?
Die Spannung wird dann zwischen 0 und 0,5V sein (0 - 2,5A bei 0,2 ohm) und die muss dann eben an den ADC.
Mfg Thegon
Wenn dein Spannungsregler ungefähr gleichen Stromverbrauch hat (Is), würde ich versuchen den gesamten Strom von dem Spannungsregler in GND Leitung messen und Is vom ADC Ergebnis abziehen. Es wird natürlich nicht so genau, aber sicher einfacher sein (siehe Code). Für die negativen Spannungen am Shunt brauchst du "bloss" einen verstärkenden Messgleichrichter (siehe zweiten Code). Falls du den "-" Zeichen nicht brauchst, kannst du den Transistor mit allen dazugehörigen Bauteilen weglassen. ;)
.----------.
|Spannungs-|
>-----| |--->
| regler |
'----------'
||
Shunt ||Is
___ |V
>---+-|___|-+-------->
| |
| ===
| GND
V
ADC
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
GND
===
|
.-.
2R| |
| |
R '-' 2(Ku-1)R
___ | ___
+--|___|----+ +--|___|---+
| | | VCC |
| VCC | | + |
R | + | | |\| |
___ | |\| | +-|-\ D |
>----|___|-+-|-\ D | | >-->|-+--->
| >-+->|-+----------|+/
+-|+/ | |/|
| |/| | VCC vom -
.-. - | + µC VCC
| | VCC | |
R/2 | | .-. .-.
'-' | | | |
| R| | | |R
=== '-' '-'
GND | |
| +----->"-"
| |
D | |/
+->|-+---| T
| |>
=== |
GND ===
GND
Ku=Spannungsverstärkung des Gleichrichters, R=10k
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
Danke Picture,
ich werd mal drüber nachdenken.
Ach ja, und schon fast hätte ich die Schaltung als funktionierend erklärt ;-)
Als erstes hab ich einen Kabel falsch eingeschraubt -> ein Widerstand ist abgeraucht
Dann ist mir eine Diode um die Ohren geflogen, und folglich ein 470µF Kondensator geplatzt.... Naja, und alles nur weil ich den Emitter vergessen habe einzuschrauben. ...Jetzt muss ich erst mal das nötige wieder austauschen ;-)
Werde dann bereichten.
Mfg Thegon
Deshalb ist mein Wissen unberechenbar teuer geworden. :lol:
Besserwessi
23.10.2011, 20:58
Weil es hier um ein Doppelnetzteil geht, kommt man kaum drum herum den Strom am Ausgang zu messen. Das ist leider nicht so einfach wie in der Schaltung oben von Picture, wie man sie bei einfachen Netzteilen meist nutzt. Ein passende Schaltung nennt sich "High Side current Sensor". Dafür gibt es spezielle ICs, oder eine Schaltung mit einem OP und einem Transistor oder MOSFET. Eine Schwierigkeit dabei ist vor allem hier die Versorgung des OPs, und der OP für die positive Seite muss einen Gleichtaktbereich bis zur positiven Spannung haben - der LM358 reicht also nicht. Die Versorgung der OPs (wohl 2 extra ICs) kann man so ähnlich wie vor mit Widerstand und Zenerdiode realisieren - man braucht dabei jeweils ein Versorgungsspannung relativ zum jeweiligen Ausgang. Das Stromsignal von Ausgang nach Masse zu bringen ist leider nicht so wirklich einfach.
Es gibt dann noch eine einfache aber nicht ganz so gute Lösung: ein einfacher Differenzverstärker mit einem OP. Das kann dann ggf. auch der LM324/LM358 mit den +-15 V als Versorgung sein. Der Nachteil ist, dass die Gleichtaktunterdrückung von den Widerständen abhängt und nicht so gut ist, das man die 50 V Gleichtaktsignal von z.B. 0,2 V am Shunt zu 100% trennen kann. Im Zweifelsfall müsste der µC noch etwas rechnerisch korrigieren. Auch ist diese Lösung relativ langsam, also nicht so gut für eine schnelle Stromregelung.
P.S. den Dioden sollte man die Flügel stutzen, dass sie einem nicht wieder um die Ohren fliegen.
Hallo,
habe heute die neue 5V versorgung per extrawicklung (bereits vorhanden, aber noch nicht genutz) in betrieb genommen, ich hoffe die 15V machen dem 7805 nichts aus.
Nun wollte ich auch den Negativen Teil in Betrieb nehmen, doch es ergaben sich Schwierigkeiten:
Wenn ich am Poti (das vorerst den Tiefpass PWM DAC ersetzt) drehe, komme ich mit der Schaltung auf bis zu -48V, das ist ok, nur wenn ich die Spannung herunter drehe, dann komme ich bis minimal -26V oder so was in der Gegend. Wenn ich den einganng direkt mit Masse verbinde (um den Hohen Innnenwiderstand der Poti - Spannungsquelle auszuschließen, dann spingt die Ausgangsspannung wieder auf -48V hinauf (oder besser gesagt hinunter).
Ich habe nachgemessen, Die verstärkerstufe bzw. die Leistungstransistoren erfüllen ihre aufgabe, sie bekommen vom OPV die 13V und steuern völlg durch.
Nun, der OPV sollte aber keine 13V ausgeben, sondern 0V!
An einem eingang, dem nicht Invertierenden nachgemessen : 0V, wie es sein soll,
am anderen Eingang, invertierend: -3,4V, was auch genau dem sollwert entspicht, nur der OPV macht keine Anstalten, irgentetwas zu tun, um die Spannung an seinem Eingang herunter zu bekommen.
Woran kann das liegen?
Erst habe ich gedacht, der OPV sei kaputt, aber erstens hätte es keinen Grund gegeben und zweitens agiert ein zweiter neuer gleich.
Ich bin irgentwie verwirrt, denn was kann man tun?
Irtentwie alles ein bisschen verkehrt herum, habe gerade jetzt gemessen, dass der OPV jetzt immer so zwischen 13 und 14V herumschaltet, je nach eingangsspannung, nur hat das keine auswirkung auf die Ausgangsspannung, denn die reagiert erst ab rechnerisch 12,5V OPV ausgangsspannung.
Sollte etwas unverständlich klingen, bitte sagen ;-)
Mfg Thegon
Wenn du kannst, bitte eine Skizze/Schaltplan posten (optimal wäre mit gemessenen Spanungen), weil ich mir aus deiner Beschreibung das negative Teil deiner Schaltung nicht vorstellen kann. ;)
Hallo Picture,
Ja, ich hab auch erst wieder überlegen müssen, wie die Schaltung als ganzes auschaut, ich habe jetzt einen Aktuellen Schaltplan hier hochgeladen:
http://bilder-rn-upload.jimdo.com/bilder/regelbares-netzteil/negativer-teil/
Weil etwas größer und dann würde er von RN verkleinert werden und man könnte die Bauteilwerte nicht mehr lesen.
Mir fällt gerade ein, dass ich die Messwerte eintragen vergessen habe, das mach ich gleich.
Bei dem Netzteil ist ja leider alles ein bisschen fragil, jetzt, weil wenn ich irgentwas falsch anschließe, das haut´s einem Garantiert um die ohren weil der Trafo kurzzeitig sicherlich mehr als 10A leistet, und sekundärseitig keine sicherung hat. So eine sollt ich einmal einbauen...
Deshalb bin ich auch mit den Messleitungen seeehr vorsichtig, denn es wäre nicht das erste mal, dass auf grund eines Zuckers mit der Spitze die ganze Apparatur kurzgeschlossen wird, deshalb ist livedebugging nur schwer möglich...
EDIT: Jetzt ist ein Zweites Bild mit Messerten hochgeladen, ich hoffe, das hilft
Mfg Thegon
Hallo,
ist der OpAmp in der Lage, den Q1 zu treiben wenn du ihn (den OpAmp) über R9 und R10 speist?
Btw: die Zenerdioden D1, D2 sind falsch herum eingezeichnet. Sind wohl für +- 15V ?
Könnte man außerdem ggf. noch abblocken.
Mich wundern die -3,94V am invertierenden Eingang des OpAmps. Der OpAmp möchte
ja eigentlich (bei Gegenkopplung) die Differenzspannung der Eingänge zu 0V machen.
Beim negativen Schaltungsteil muss man immer umdenken... :-k
Grüße,
Bernhard
Ah ja die Zehnerdioden die hab ich versehentlich im Schaltplan verkehrt eingezeichnet, die sind aber in Wirklichkeit richtig, ich habe gemessen, die spannung passt.
Die Dioden sind, wie du schon gesagt hast, dazu da, die versorgungspannung für den OPAMP bereitzustellen, +-15V.
Also die Versorgungsspannung geht bei belastung eigentlich nicht zusammen, sie beträgt immer etwas unter 30v, dann sollte das doch kein Problem geben wegen der versorgung von Q1, oder?
ich könnte mal den Strom nachmessen, aber irgentwie kann ich mir schlecht vorstellen, dass der besonders groß ist.
Also das Netzteil steht neben mir, wenn ich irgentwas messen kann, dann sagt es, nur mir fällt gerade nichts anderes mehr ein.
Mfg Thegon
Hallo Thegon ! :D
Danke für deine Mühe, aber das hat leider nicht viel geholfen, weil ich gleichen, bloss für negative Spannungen gespiegelten Schaltplan erwartet habe (wie dieser: https://www.roboternetz.de/community/threads/54964-Audioverst%C3%A4rker-umbauen-in-Regelbares-Netzteil?p=525923&viewfull=1#post525923 ). Ich weiss auch nicht, wie deine ausprobierte Schaltung für positive Spannung aussieht, weil du angeblich noch etwas geändert hast. Theoretisch müssten die beide Schaltungen identisch sein, nur die Transistoren sollten entsprechend gewechselt werden (n-p-n <-> p-n-p). ;)
Besserwessi
18.11.2011, 16:46
Es könnte sein, dass die Schaltung schwingt.
Normal hat man bei so einem Netzteil am OP einen Kondensator in der Rückkopplung (direkt am OP-Augang, oder hinter Q2), um die Bandbreite zusätzlich zu begrenzen. Die Leistungstransistoren sind nur selten schnell genug um für die volle Bandbreite des OP. Zusätzlich ggf. auch noch etwas an der Rückkopplung parallel zu R14.
Sonst ist mir noch aufgefallen, das R12 recht klein ist - so muss der arme Transistor Q2 gut 100 mA liefern bevor der Darlingtontransistor voll mithilft. Es ist auch zu überlegen ob man für Q3 überhaupt einen Darlington braucht. Da könnte eigentlich auch ein einfacher Transistor reichen. Später sollte die Rückkopplung und der Elko am Ausgang, hinter dem Shunt sitzen. Die Versorgung für den OP sollte noch Kondensatoren gegen GND haben, auch wenn der LM324 nicht besonders schnell ist.
Also die Kondensatoren an der Versorgungsspannung sind kein problem, die löt ich ein.
Zu den Widerständen:
Also den widerstand am Q2 größer machen, und den am Leistungstransistor gleich lassen?
Denn ich zitiere:
Der Widerstand R5 ist für den 2N3055 deutlich zu klein: da sollten es eher 10 Ohm sein. Das kann sich je nach Leistungstransistor aber noch ändern, vor allem wenn man gleich einen Darlington Typ am Ende nimmt.
Glalt damals halt für den Posetiven Teil.
Mfg Thegon
Besserwessi
18.11.2011, 17:33
Der Widerstand am Leistungstranssitor ist mit 10 Ohm Ok - nur am Darlington davor (R12) sollten es eher 300 Ohm sein. Damit fließen etwa 3 mA am Transistor vorbei als Grundlast für die Stufe davor. Viel mehr schafft der BC547 nicht bei bis zu 50 V. Der BD678 hat kein Problem durch die 10 Ohm etwa extra 60 mA zu liefern - für ein schnelles ausschalten helfen diese 60 mA aber.
Hallo Allerseits,
also ich habe jetzt wieder einmal weitergelötet und ein bisschen probiert, vom Erfolg kann ich nicht berichten, aber irgentwas kommt mir jetzt seltsam vor:
Also:
Ich habe nun alles In betrieb genommen, irgentwas hat gerraucht, aber ist nicht kaputtgegangen? auf jeden fall habe ich nichts bemerkt.
Das ist so was von dämlich mit diesem Riesentrafo, der schießt einem alles ab, was ihm im Wege steht, sozusagen.
Na also der OPV macht jetzt schon sehr schöne sachen, nach dem ich die Kondensatoren angebracht habe, es ist mir zwar ein Rätsel, warum jetzt auf einmal, aber gut.
Nicht inv. eingagng: 0V
inv. Eingang: -3,8V
=> ausgang 13,8V, ich nehme an nur 13,8, weil nicht Rail to Rail, oder?
Auf jeden fall gelangen die + 13,8V nun in die Verstärkerschaltung und der erste PNP Transistor schaltet nicht durch (wie auch bei Posetiver Spannung). Daraufhin erhält der NPN die vollen -50V auf die Basis, und der Collector geht dann auf 0,3V weniger als die Betriebsspannung. Hmm?
Kann bzw. darf das sein.
Folglich steuert der Darlington und der POWER PNP natürlich voll durch.
Das klingt jetzt vermutlich etwas sehr unverständlich, deshalb eine Neue Grafik mit eingetragenen Messwerten:
http://bilder-rn-upload.jimdo.com/bilder/regelbares-netzteil/negativer-teil/
Es ist gleich das oberste Bild.
Würde mich freuen, könnte mir jemand sagen, ob die Messwerte den sollwerten entsprechen oder nicht, denn mir kommt das alles ein bisschen seltsam vor.
Interessanter weise hat das ganze ja schon einmal ansatzweise funktioniert, vor dem Big Bang. ;-) Der Big bang war eine Kettenreaktion von Bauteilzerstörungen auf grund eines Falsch eingeschraubten Kabels. Danach war alles hinüber, und jetzt habe ich hoffentlich alles ausgetauscht, nur irgentwie will das Ganze nicht so recht.
Mfg Thegon
Hallo!
Das einzige, was ich sicher sagen kann ist, dass die Spannung am "-" Eingang jedes OPV's als Verstärker (ausser Komperatoren) muss gleich wie am "+" Eingang sein (bei dir ist -3,94 V ?). ;)
Naja, das ist schon klar, der OPV bekommt eine Negative Spannung auf den inv. eingang, und folglich geht der Ausgang nach oben, normaler weise sollte jetzt die Ausgangsspannung der Gesamten Schaltung sinken (also eigentlich steigen, halt auf 0V zu) und zwar so lange, bis über die Rückkoppelung eben gleichheit zwischen inv. eingang und nicht inv. eingang hergestellt ist.
Wenn die Gesamte ausgangsspannung aber nicht sinkt, dann kann der OPV natürlich machen was er will, er wird die Gleichheit zw. seinen beiden Eingängen nicht zu stande bringen.
Was ich mich jetzt aber eben hauptsächlich frage ist warum die Gesamte ausgangsspannung (also die, die dann später per klemmen abgegriffen und verwendet wird) nicht auch steigt, wenn die Ausgangsspannung am OPV steigt, die bleibt nämlich unverändert auf ca. -46V, also ganz unten.
Ich habe eine falsche beschaltung der Transistoren vermutet, aber alles sieht genau so aus wie auf dem Schaltplan (die Spannungsverstärkerschaltung mit npn-pnp stimmt so schon, oder?)
Na villeicht ist irgentwie der Transistor draufgegangen, möglcher weise auf grund der 100mA, auf die mich Besserwessi aufmersam gemacht hat, aber wenn ich die Beiden Dioden (b->C u. B->E) messe, dann erhalte ich zwei mal 0,680V, das sollte eigentlich passen.
Na ich bin irgentwie verwirrt, werde morgen weitermachen ;-)
Mfg Thegon
Falls du eine regelbare Spannungsquelle hast (z.B. ein Netzteill), würde ich dir empfehlen stufenweise prüfen (vom Ausgang angefangen und ohne Rückkopplung), ob die alle Stufen richtig auf Spannungsänderungen am Eingang reagieren. ;)
Besserwessi
21.11.2011, 17:14
Die Verstärkerschaltung sollte im wesentlichen so schon gehen - sofern sie nicht schwingt. Ein einfacher test für die Schaltung wäre es z.B. die Rückkopplung testweise vom Ausgang des OPs statt ganz vom Ausgang zu machen. Auch damit sollte sich die Spannung einstellen lassen. Ein Fehler wäre in der Schaltung einfacher zu lokalisieren.
Die beiden Poties würde ich aber besser durch feste Widerstände ersetzen, denn ganz am Anschlag gibt es Probleme und der genaue Wert der Widerstände ist eigentlich nicht so kritisch. Als ein Schutz für den Transistor am Eingang sollte da noch eine Diode vom Eingang nach GND (oder zum Emitter von Q1), um die Spannung auf +0,6 V zu begrenzen. Sonst besteht die Gefahr, dass der Transistor bei mehr als etwa 6 V beschädigt wird. Dabei ist es möglich das der Schaden an Q1 einfach nur ein erhöhter Leckstrom ist, genug um das beschriebene Verhalten zu zeigen.
Hallo allerseits,
ich habe endlich von einem kleinen Erfolg zu berichten:
Ich habe die Schaltung mit LTspice durchsimuliert und sie hat sich genau so verhalten wie in wirklichkeit.
Nun ich habe alles mögliche ausprobiert und bin zum schluss gekommen, die beiden Widerstände, die zum Schnelleren Ausschalten der Transistoren fürhren sollten, haben alles verzerrt.
Die Widerstände entfernt und den Rückkoppelungswiderstand angepasst: die Schaltung läuft laut simulation.
´Die Widerstände waren zwischen Emitter und Basis der Transistoren geschalten, was wohl falsch war.
Na ich werde, sobald ich zuhause bin die beiden Widerstände rausschneiden, und hoffen, dass es funktioniert ;-)
Mfg Thegon
Hallo!
Gratulation! :D
Das ist schon der wichtigste Schritt zum Erfolg in Realität geschafft. Für mich der grösste Vorteil einer Simulation ist, dass nix kaputt gehen kann.
Besserwessi
22.11.2011, 16:50
Wenn man es nicht übertreibt, sind die Widerstände von Basis nach Emitter schon richtig und sollten nicht stören. Wichtig ist der aber vor allem beim letzten Transistor, denn der ist in der Regel von sich aus am langsamsten. Die im Plan noch eingezeichneten 10 Ohm beim Darlington sind aber definitiv ein Problem.
Die Simulation hat noch einen Vorteil gegenüber dem realen Aufbau: Die Messgeräte sind günstiger, genauer und ohne Rückwirkung. Insbesondere kann man sich den Zeitlichen Verlauf auch von kleinsten Strömen anschauen, was im realen Aufbau schwer bis unmöglich ist.
Also jetzt, wo ich daheim sitze, kommt mir alles ein bisschen komisch vor.
Ich habe die Simulation als Bild einmal hier hochgeladen:
http://bilder-rn-upload.jimdo.com/bilder/regelbares-netzteil/simulation/
Versehentlich habe ich die beiden PNP Transistoren eigentlich falsch herum eingezeichnet , es sollte ja ein Emitterfolger sein. Nur äußerst seltsamer Weise funktioniert die Schaltung bei LTspice so völlt korrekt. Durch den Ausgangswiderstand fließen ca. 3,4A, was genau dem Solwert entspricht.
Die Ausgangsspannung folgt genau der Eingangsspannung (durch spannungsquelle festgelegt) nur um den 10 verstärkt.
Ich bin übrigens erst darauf gekommen, als die Schaltung laut Simulation schon funktioniert hat...
in Wirklichkeit sind die Transistoren so beschalten wie im Schaltplan, den ich vorher hochgeladen hatte.
Simuliert LTspice jetzt nicht richtig oder geht´s auch andersrum oder warum kann das auch so funktionieren?
Irgentwie bin ich verwirrt, was man nicht alles verkehrt herum einbauen kann... ;-)
Mfg Thegon
Besserwessi
22.11.2011, 17:45
Beim Bild zur Simulation sind die beiden Transistoren Q2 und Q4 verpolt (Emitter und Kollektor vertauscht). Auch wenn man Emitter und Kollektor vertauscht, verhalten sich die transistoren wie Transistoren, allerdings mit etwas anderen Parametern: Der Leckstrom ist meist größer, die Verstärkung kleiner und die maximal zulässige Spannung ist mit etwa 5-10 V viel kleiner. Bei der Simulation wird das je nach Modell berücksichtigt, bis auf die Spannungsfestigkeit. Da die Schaltung eher gutmütig und nicht so sehr von den Eigenschaften der Transistoren abhängt, kann sie so in der Simulation funktionieren. Im realen Aufbau würde das recht sicher die Transistoren zerstören.
Hallo allerseits,
jetzt habe ich die Schaltung wieder einmal eingeschalten, diesmal mit Oszi am ausgang, um zu sehen, ob die Schaltung schwingt, und es tat sich etwas Wunderbares: Irgentwie funktionierts ;-)
Ich weiß auch nicht, ich hab den Spannungsteiler etwas hochohmiger gemacht, sodass der eingang (AVR PWM tiefpass) nicht so viel strom geben muss, und dann noch ein paar Lötstellen nachgelötet, wobei ich mir kaum vorstellen kann, dass es daran lag.
Naja, ein erster Test ergab:
0V am Eingang -> 0V am ausgang
5V am eingang -> -48V am ausgang
Poti am eingang -> Spannung von 0 - -48V einstellbar
*jppp!!!!*
Versuche mit dem µC müssen erst gemacht werden aber ich hoffe, dass das keine größeren Probleme mehr machen wird.
Zuletzt hat ein draht das Gehäuse des 2N6609 (power npn) berührt, und es tat einen großen knall und nix mehr hat funktioniert (grrr...) doch der Defekt war nach einigen Minuten gefunden: 7805 kaputt, ausgetauscht : jetzt funktioniert´s wieder ;-)
Also ich will jetzt noch nichts verschreien aber wenn alles ein bisschen kompetter wird (nicht so viele lose Drähte), dann werde ich hoffentlich von Erfolg berichten können.
Danke nochmals Besserwessi, PICture und allen anderen, die mir geholfen haben!
Mfg Thegon
Gratulation, so sieht es meistens ein Entwicklungsprozess (aus eigener Erfahrung) ! :D
Man sollte immer bis zum Ende an Erfolg glauben. ;)
masasibe
04.12.2011, 17:19
Herzlichen Glückwunsch!
Schön, dass es funktioniert! ;-)
Habe noch den posetiven Teil ausprobiert: Nichts!
So ein mist!!!!
Jetzt funkt der negative Teil und der ausgang des Posetiven klebt auf 48V, völlig unbeeindruckt von der Stellung des Poti´s.
Das ist zum verrückt werden!!!:mad:
Eine messung an den versorgungspin´s ergab: die Versorgungspins sind niderohmig miteinander verbunden -> Spannungseinbruch der Betriebsspannung: OPV hinüber. Schon der dritte in diesem Netzteil.
Jetzt muss sich aber grundlegend einmal was ändern, so kann das nicht weitergehen, dass man da fröhlich neue OPV´s reinsteckt und die Kaputten wieder raus zieht.
Die Ganze Platine sieht schon etwas mitgenommen aus, vom vielen herumlöten, ich habe vor, alles noch einmal neu auf ein neues Lochraster aufzulöten, auch, weil die Schaltung gewachsen ist und somit die Platzaufteilung nicht mehr optimal.
Aber immerhin weiß ich jetzt, dass die Schaltung so ungefähr funktionieren kann, also, dass sie nicht schwingt (na hoffentlicht sage ich da jetzt nicht wieder zuviel aber laut oszi beschränkt sich das schwingen auf wenige Perioden beim einschwingen, dann ist Ruhe).
Erstaunlicher weise funktioniert die Kühlung besser als erwartet, ein Test bei ca. 70W verlustleistung am Transistor (power) ergab: der Transistor wird nicht wärmer als handwarm, auch nach 2 minuten nicht merklich wärmer.
Na eines steht fest: Arbeit gibt´s genug, bis die neue Platine fertig wird. ;-)
Mfg Thegon
Na eines steht fest: Arbeit gibt´s genug, bis die neue Platine fertig wird. ;-)
Was soll ich dazu sagen, wenn mir ganzes Leben so gegangen ist ?
Zum Glück je mehr Pech unterwegs, um so mehr Freude am Ende. :D
Hallo allerseits,
es gibt jetzt ein Updaten des Schaltplans für beide Seiten (Posetiv/Negativ). Ein Bekannter hat mir geholfen, die Bauteile richtig zu dimensionieren.
Ich habe die Schaltung noch nie aufgebaut, auch, weil ich den BD140 / BD139 noch nicht habe.
Ich wollte euch fragen was ihr davon haltet:
der Langsame LM324 wurde durch einen CA3140 ersetzt
Kein großer Elko mehr am Ausgang
Besser Glättung der Versorgungsspannung des OP
Rückkoppelung jetzt direkt vom Ausgang
Widerstände richtig dimensioniert
Eventuell würde noch ein 4k7 Widerstand von der Basis des BD139/140 gegen Massge geschalten werden, das sollte noch schnelleres Abschalten bewirken, macht das sinn?
Die Schaltung ist wieder hier hochgeladen:
http://bilder-rn-upload.jimdo.com/bilder/regelbares-netzteil/allgemeine-schaltpl%C3%A4ne/
Vielen Dank für´s anschauen im Voraus!
Mfg Thegon
Besserwessi
09.12.2011, 12:19
Einen schnellere OP zu nehmen ist eine zweischneidige Sache: je schneller die Schaltung, desto leichter fängt sie an zu schwingen. Ein 1 fach OP wäre aber schon gut, aber mehr wegen der externen Kompensation. Damit kann man den OP absichtlich langsame machen und so den Regelkreis stabil machen. Mehr als 1 MHz Bandbreite wird man recht sicher ohnehin kaum hinbekommen. Der CA3140 hat nun gerade keine externe Kompensation. Da schon lieber den uralten 741.
Die Transistoren vor den BD140 / BD139 sind von der Verlustleistung etwas knapp. Bei bis zu 50 V hat man schnell die 200 mW für einen BC547 erreicht. Rund 2 mA fließen schon durch die 330 Ohm die von Basis nach Emitter sind.
Auch mit Kühlung sollten die BD140 nur etwa 6 W (maximal 8 W) an Leistung bekommen. Bei 50 V sind dass nur etwas über 100 mA. Wenn man mehr als etwa 2 A Ausgang haben will, ist das auch knapp.
Noch eine Frage:
im Schaltplan in meinem Letzten Beitrag, da ist R2 bzw. R16 mit 220R dimensioniert, und irgentwie kommt mir das komisch vor, denn der verzerrt (in der Simulation) die ganze Verstärkung, je größer ich ihn mache (z.B. 1k), desto größer wird die Verstärkung, doch eigentlich sollte der Widerstand doch gar keine auswirkung auf die Verstärkung der Schaltung haben, oder?
Auf jeden fall möchte ich eine verstärkung von ca. 4,5 und eben Transistoren, die relativ schnell abschalten, und da dürften 220R doch eigentlicht schon gehen, oder?
EDIT: Ich sehe gerade, dass ich beim Schaltplanzeichnen einen Fehler gemacht habe, ich lade gleich den ausgebesserten Schaltplan hoch
EDIT": Jetzt ist der aktuelle Schaltplan online.
PS: Ich bin gerade dabei, alles schon säuberlich auf lochraster aufzulöten ...
Mfg Thegon
Besserwessi
09.12.2011, 19:47
Die Widerstände R2 und R16 sind dafür da, dass die Transistoren Q1 bzw. T2 eine Art Ruhestrom bekommen. 220 Ohm wäre auch etwas niederohmig, denn das würde heißen das da etwa 3 mA fließen, was bei 50 V schon 150 mW sind. So etwas im Bereich 470 Ohm bis 2,2 K sollte schon OK sein, bei viel mehr wird der Schaltungsteil ggf. etwas zu langsam. Die BC547 und ähnliche sind aber schon sehr schnell im Vergleich zum 2N3055 und dem OP. Verzerrungen sollte es durch den Widerstand eigentlich nicht geben, nur eine Offset (ca. 0,7 V * (1+3,3 K / R2)) für die Transistorstufe. Die Verstärkung wird durch das Verhältnis (R3+R1)/ R3 eingestellt.
Der oben eventuell vorgesehene Widerstand von der Basis der BD139 nach GND macht eher keinen Sinn, denn da ist schon die Reihenschaltung von R1 und R3. Wenn überhaupt wäre es besser die beiden kleiner zu machen. Wenn an der Stelle schneller sein soll wäre ein zusätzlicher etwa konstanter Strom gefragt damit T1 auch bei kleiner Spannung am Ausgang noch genug Strom sieht. Das könnte ggf. über einen Widerstand nach -50 V oder halt eine aktive Stromsenkt mit Transistor gehen - ich halte das aber eher für übertrieben.
Was noch fehlt, ist ein Begrenzung der Spannung an der Basis von Q1 bzw. T2. Ein Diode Basis nach Emitter sollte da rein, damit der PN übergang nicht zu stark in Sperrichtung geht. Das hilft dann auch gleich zum schnellere Abschalten falls der OP wirklich bis über die 0 V geht.
Für die Stabilität sollte man das Ganze noch mal Simulieren und ggf. zusätzlich noch einen Kondensator vom Ausgang des OPs (ggf. auch vom Emitter von Q1) zum neg. Eingang vorsehen, so in der Größenordnung 1 nF. Das ist vor allem bei einem schnelleren OP wichtig.
P.S.:
Noch etwas: Die Spannungsfestigkeit beim BC547 und BC557 ist etwas knapp. T1 bzw. Q5 sollten bis wenigstens 65 V gut sein (50 V vom der Versorgung + 15 V vom OP Ausgang). Sonst müsste man die Spannung über T1 noch zusätzlich mit einer Diode nach GND begrenzen. Das wäre vermutlich aber ohnehin angebraucht.
Hallo allerseits,
Ich habe jetzt einmal alles, was bis jetzt an Schaltungen über mein Netzteilprojekt entstanden ist, zusammengefasst in einem großen Schaltplan.
Dieser ist jetzt wirklich riesig, und ich habe ihn hier:
http://bilder-rn-upload.jimdo.com/bilder/regelbares-netzteil/gesamter-schaltplan-1/
als Datei hochgeladen. Eventuell könnte ich ihn auch noch mal als Eagle - Datei hochladen.
Vom eigentlichen Netzteil (also Leistungseinheit und so ) hat sich eigentlicht nichts mehr geändert, diese Schaltung habe ich für die Posetive Seite auch schon "gebreadboardet" und sie hat eigentlich wunderbar funktioniert.
Die Spannungsversorgung für alle OPV´s wird jetzt entdgültig von Festspannungsreglern (78 und 7915) erledigt, weil diese zarten dioden und die großen Widerstände sind einfach nicht das wahre, und da jetzt wesentlich mehr OPV´s verbaut sind, bräuchte ich bei einem solchen Spannungsteiler eben schon sehr große Querstöme, die dann wieder unangenehm viel Leistung verursachen.
Für die Stromabschaltung dann eben die Shunt->Differenzverstärker->Nichtinvertierender Verstärker->Komperator->Flipflop->Abschaltungsfet Geschichte, hier würde mich nocheinmal eure Meinung interessieren, die Schaltung ist einfach so dahergedacht.
Mir ist eben noch eingefallen, dass der Differenzverstärker ja die Spannung am Shunt womöglich von den 50V "herunterholen" muss, wenn also die Ausgangsspannng auf maximum ist und Strom fließt. Das gefällt dem OPV, der mit +-15V betrieben wird, sicherlich nicht so gut, denke ich.
Natürlich wäre eine Spannungsteiler eine Möglichkeit, aber das Problem ist, dass dann halt auch die Differenz kleiner ist, und das sind bei sehr kleinen Strömen wertvolle Millivolt. Gibt es da eine Schönere Lösung?
Auf dem Sheet befinden sich zwei Microcontroller, die aber noch nicht vollständig angeschlossen sind, ich bin bald draufgekommen, dass ein µC zu wenige Pins hat und wie ich die Aufgaben dann aufteile das muss ich mir noch genauer überlegen.
Vielen Dank für Kritik oder Tipps im Voraus!
Ich weiß, die Schaltung ist schon riesig, mich interessiert vorallem die Stromabschaltung, das andere ist ja nichts neues ;-)
Mfg Thegon
Besserwessi
24.01.2012, 19:57
Bei der Regelschaltung habe ich immer noch ein paar Bedenken ob die nicht bei einer Kapazitiven Last eventuell doch anfängt zu schwingen. Irgend so etwas wie ein Kondensator vom Ausgang des OPs zum Inv. Eingang und ggf. ein Kondensator vom Emitter des 2N3055 (auf der pos Seite) zum Punkt zwischen R6 und R7 könnte schon noch nötig sein.
Die Abschaltung des Stromes könnte etwas Langsam sein, schon mit dem 100 µF Elko den man über den kleinen MOSFET entladen will. Das könnte bei einem Kurzschluss zu langsam sein.
Für das "runterhohlen" der Spannung von den bis zu +-50 V am Shunt auf eine Spannung relativ zu Masse gibt es eine bessere Möglichkeit. Die Schaltung nennt sich "Current Monitor". Die die gibt es als spezielles IC, oder man kann es auch mit einem OP und Transistor(oder FET) selber aufbauen. Aus der Spnnung am Shunt wird dabei erstmal ein Strom Proportional zur Spannung, und dann über einen Widerstand an GND, bzw. eine zusätzlichen Hilfsspannung von z.B. -5 V wieder eine Spannung, auf GND geht es dann mit einem einfachen Differenzverstärker.
Die Umschaltung der Shunts kann man besser machen, so das der Spannungsabgriff nicht über das Relais geht. Die Shunts liegen dabei in Reihe.
Die Ausgangstransistoren sind auch relativ klein, bei 50 V liegt beim 2N3055 das Limit schon bei knapp 1,5 A im Dauerbetrieb oder gut 2 A für 1 ms.
p.s.: Die Relais brauchen noch Freilaufdioden.
Hallo!
Natürlich wäre eine Spannungsteiler eine Möglichkeit, aber das Problem ist, dass dann halt auch die Differenz kleiner ist, und das sind bei sehr kleinen Strömen wertvolle Millivolt. Gibt es da eine Schönere Lösung?
Möglich wäre Strommssung auf der "low side" vom Last mit verstärkenden Messgleichrichter bzw. meine unausprobierte verrückte Idee, falls nicht sehr genau seien muss, weil der Stromverbrauch des Spannungsreglers (IS) sicher mit Laststrom (IL) etwas variert.
.----------.
|Spannungs-|
>-----| |---+
| regler | |
'----------' .-. Load IL=I-IS
| | |
|| | | |
Shunt ||IS '-' |IL
___ |V | V
>---+-|___|-+--------+
| <-- |
| I ===
| GND
V
zum Messgleich-
richter + ADC
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
Danke für den Hinweis mit den Freilaufdioden, die habe ich vergessen.
Also der 2N3055 wird vermutlich nie mit 2A belastet werden, weil ich eigenlich nicht vor habe, mehr als 1,5A zu verwenden, auch, weil der Trafo nicht mehr hergibt. Vom gewicht her (2kg) wäre es ja eher ein 100W Trafo.
Das mit dem Relais und der Spannungsabschaltung verstehe ich noch nicht ganz, warum geht das nicht? der Eine 2Ohm Shunt ist immer da, und bei bedarf kann man den 0,2Ohm Shunt paralell dazu schalten, dieser hat dann halt ein kleines bisschen weniger (0,18Ohm), aber das ist eigenlich nicht so wichtig, denke ich, das kann ich dann ja im Microcontroller auskalibrieren.
"CurrentMoitor" Schaue ich mir gleich mal an, danke!
Edit:
Naja, Shunt auf LowSide wäre natürlich die einfachste und unkomplizierteste Lösung, aber naja, die Schönste halt auch nicht.
aber naja, bei 1,5A wären das ja maximal 0,3V Spannungsabfall, also auch verkraftbar, und einfacher würde es die Sache schon machen.
Irgentwie ist "Current Monitor" aber auch nicht viel etwas anderes als ein Differnzverstärker, oder?
http://www.google.at/search?hl=de&q=current+monitor&gs_sm=e&gs_upl=1395846l1399838l0l1400033l15l9l0l3l3l0l875l 3141l0.2.3.2.0.1.1l10l0&biw=1280&bih=619&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.,cf.osb&wrapid=tlif132743220130910&um=1&ie=UTF-8&tbm=isch&source=og&sa=N&tab=wi&ei=DAIfT8C0CIKfOs7oxLQO
Oder suche ich an der Falschen Stelle? Denn dann bräuchte ich ja wieder einen OPamp, der so um die 50V verkraftet.
Mfg Thegon
Ist dein Shunt auf der "high side" nicht sowieso seriel mit der Last seriell verbunden, weil ich auf deinem schmalen Schaltplan praktisch nix sehe ? ;)
Der Shunt ist seriell mit der Last verbunden, aber die Rückkoppelung erfolgt "unter" dem Shunt, dieser wird also weggeregelt ;-)
Interessanter weise verhält sich die Schaltung unter Belastung (ca. 1A) eigentlich nicht so, wie ich das gerne hätte, die Ausgangsspannung wird trotzdem leicht größer, so ca. 0,5V. Das ist natürlich zu viel, aber ich habe mir dann gedacht, dass es mit der seehr wirren Steckbrettkonstruktion mitt allerhand fliegenden Drähten zu diversen Bauteilen zu tun hat, villeicht hat es das auch, oder das Problem liegt in der Schaltung selbst?
Und sonst habe ich mir gedacht, das wäre ja eigentlich was für den Microcontroller, so auf grund des gemessenen Stromes die Sollspannung ein kleines Bisschen zu variiren, also keine Regelung, sondern einfach nur ein (kleiner) fester Faktor, sofern diese Änderung auch konstant bleibt(was sie beim Test getan hat)
Na ich denke ich werde ihn wahrscheinlich wirklich auf low side legen und den Microcontroller korrigieren lassen, der Spannungsabfall wird ja genauestens gemessen und dann kann ich ja die Ausgangsspannung um den Wert vergrößern.
Und wegen 0,1V ist´s auch egal, sowas fällt ja auch an diversen Kabeln usw. ab, und darauf kommt´s ja eigentlich auch nicht an.
PS: hineinzoomen in den Schaltplan geht nicht? Ich habe absichtlich eine riesenauflösung hochgeladen, also ich sehe es fast so scharf wie in Eagle selbst wenn ich hineinzoome ;-)
Mfg Thegon
Danke sehr für deine Erklärung. :)
Interessanter weise verhält sich die Schaltung unter Belastung (ca. 1A) eigentlich nicht so, wie ich das gerne hätte, die Ausgangsspannung wird trotzdem leicht größer, so ca. 0,5V.
Das kenne ich: je komplizierter man das haben will, um so ungenauer es praktisch am Ende wird (sehe dazu Murphygesetze).
jaja, ich freue mich erst auf das Routen der Platine ;-) Insgesamt beinhaltet die Schaltung so um die 110 Bauteile, und es werden noch mehr...
Da werde ich die Ganze sache wahrscheinlich in viele kleine Einzelteile zerlegen müssen, um nur mit einem Layer auszukommen ohne massenweise Brücken einbauen zu müssen... ;-)
Mfg Thegon
Besserwessi
24.01.2012, 22:28
Die Verschaltung mit den beiden Shunts geht so schon, das Problem ist, das beim kleinen Shunt der Relaiskontakt direkt in Reihe zum Shunt liegt, also mit zum Widerstand zählt. Das kann schon merkliche Fehler verursachen. Man kann das Vermeiden, wenn man die Shunts erstmal in Reihe hat, und den Punkt umschaltet, wo man den Strom einkoppelt - so ähnlich wie die Schaltung bei einem Multimeter. Damit die Spannung beim Umschalten nicht zwischendurch zu hoch wird, könnte man eine Diode einplanen, oder man nimmt ein Relais mit 2 Kontakten.
Bei der Schaltung mit dem Stromsensor ist keine ganz einfache Schaltung. Der OP muss nicht die ganze Spannung als Versorgung haben, man kann auch eine "fliegende" Versorgung nehmen, relativ zur Spannung am einen Ende des Shunt. Bei der Schaltung mit einem normalen Transistor darf der OP auch recht langsam und damit sparsam sein - die Versorgung für den OP kann man dann mit Widerstand und Zenerdiode auf z.B. 5 oder 10 V einstellen relativ zur Spannung am Shunt. Ein Link für eine theoretisch passende Schaltung: http://www.linear.com/product/LTC6101
Man muss nicht die Schaltung nehmen - es geht mehr um das Prinzip der Schaltung
Den Shunt low side einzubauen geht bei einem Doppelnetzteil nicht, denn der Shunt weiss nicht von welchem Regler der Strom kommt, bzw. misst nur die Differenz. Man kann es sich ggf. einfach machen und den Strom vor dem Regler messen und dann den kleinen Zusatzstrom korrigieren. Man hat dann immer noch die Spannung von ca. 50 V relativ zu GND, wenigstens ist die Spannung da etwa konstant - das macht die Schaltung schon etwas einfacher.
Wenn die Spannung bei Belastung größer wird, ist das kein gutes Zeichen - das könnte heißen das die Schaltung irgendwie schwingt, oder zumindest ganz dicht dran ist. Als erste Gegenmaßnahmen ein Kondensator von ca. 1-10 nF an dem OP (Ausgang nach inv. Eingang) - das macht den Regler langsam aber vermutlich stabil.
Bei mir funktionieren bis heute, wie gewünscht, die gefädelte Schaltungen auf Lochrasterplatinen, die im Gehäuse ganz gut aussehen (Oszilloskop, Frequenzzähler, usw.).
Also vieel Erfolg beim Layouten ! :)
Also das mit der Fliegenden Versorgung in deinem Link verstehe ich noch nicht ganz. Ich meine bei einer hohen spannung funktioniert es, aber bei kleineren (z.B. 3V oder kleiner), da hat man dann ein Problem, oder? Das reicht ja nicht mehr für den OPV? und die Ausgangsspannung eines OPV ist doch immer relativ zu seiner Versorgungsspannung, und wenn diese dann relativ zum Shunt ist, dann ist es die Ausgangsspannung doch auch ?
Also Laut Oszi ist die Schaltung ganz ruhig, interessant ist auch: Bei hoher Belastung (1A) kann man auf der 50V Versorgung vom Trafo schon einen Deutlichen Ripple sehen, ich glaube es war schon fast 1V.
Der Ausgang ist jedoch absolut ruhig, irgentwie muss diese Schwankung wieder weggeregelt werden oder so.
Das der Shunt nicht auf Low side sein darf, ist mir jetzt klar, an so etwas habe ich nicht gedacht.
Mir gefällt bis jetzt am Besten die Lösung, den Strom bereits vor dem Leistungstransistor zu messen, da wäre das Potential zumindest fix.
Wegen dem Spannungsabfall ist das überhaupt kein Problem, die Trafospannung geht unter Belastung sowieso um ein bis zwei Volt zusammen.
Und ich denke, so viel wie da an Widerständen und co. in der Schaltung ist (die alle Toleranzen haben), wird man das ganze Teil sowieso kalibrieren müssen, also k und eventuell auch d der Spannungs - und Stromfunktion.
Wobei mir wieder einfällt, dass wenn ich sehr kleine Ströme messen möchte (5mA), ob das ganze dann noch genau genug ist?
Naja, es soll ja auch OPV´s geben die 50V versorgungsspannung vertragen, werde mal schauen, ob ich da was schönes finde, denn das würde die Sache natürlich erheblich einfacher machen.
Mfg Thegon
Beim Shunt am Messgleichrichter ist die Grösse der proportionaler zum Strom Ausgangspannung vom Stromrichtung unabhängig. ;)
Wie ist das gemeint?
Bezüglich keine Shunt´s auf low Side?
Ich glaube, das war so gemeint, dass wenn man die Spannung gebrückt verwendet, dann fließt der Strom an GND vorbei, also nicht durch die Shunts sondern direkt in die Negative Wicklung des Trafos zurück.
Dann messe ich nix und derweil brennt mir die Schaltung ab ;-)
Oder war das anders gemeint?
Mfg Thegon
Genau, nach dem, dass ich das gelesen habe:
Den Shunt low side einzubauen geht bei einem Doppelnetzteil nicht, denn der Shunt weiss nicht von welchem Regler der Strom kommt, bzw. misst nur die Differenz.
Hat dein Netzteil wirklich nur ein gemeinsamer Schunt für positive und negative Spannungen ? ;)
Nein, es hat schon zwei für posetiv und negativ, aber eben wie schon gesagt, wenn die Gleiche Ausgansspannung (posetiv und negativ) eingestellt ist, und man dann die Last gebrückt anschließt, dann fließt der Strom gänzlich an den Shunt´s vorbei, weil ja nichts nach Masse abfließt.
Der eine Anschluss der Shunt´s ist garnicht angeschlossen, hat also nichts mit dem Laststrom zu tun ;-)
Mfg Thegon
Der eine Anschluss der Shunt´s ist garnicht angeschlossen, hat also nichts mit dem Laststrom zu tun ;-)
Sorry, aber dann ist es für mich schon unbegreiflich. :(
Mh, ist schwierig zu erklären, meine Überlegung sieht so aus:
Wobei die Spannungsquellen U1 und U2 natürlich Variabel sind.
Man könnte natürlich die Beiden noch nicht belegten Ausgangsklemmen (die untere von out1 und die obere von out2) brücken, aber das würde ja auch nichts helfen.
Mfg Thegon
21318
Besserwessi
25.01.2012, 19:59
Das Problem mit der Versorgung für den OP zur Strommessung bei kleiner Ausgangsspannung wurde schon richtig erkannt. Der Strom dazu müsste schon von der anderen Seite (hier -50 V) kommen, um immer eine Spannung von z.B. 5 V unter der Spannung am Ausgang zu gewährleisten. Das Signal kann entsprechen dann auch nicht gleich als Strom nach GND transferiert werden, sondern erst mal als Strom gegen z.B. -5 V und erst dann relativ zu GND.
Die Messung vor den Transistoren ist bei wirklich kleinen Strömen schon ein Problem, aber man kann dabei den Strom des 2N3055 und des BD6xx erfassen. Von der Stufe davor kommt nur wenig Strom, hauptsächlich der näherungsweise konstante Strom zwischen Basis und Emitter des BD6xx. Die Unsicherheit für den Ausgangsstrom liegt damit eher so bei 0,1 - 1 mA. Dazu kommt noch der Strom vom Spannungsteiler für die Rückkopplung - je nach Auslegung auch noch mal bis etwa 1 mA. Wobei der Anteil weitgehend unabhängig von der Position des Shunts ist, und wenn es sein muss, kann man da auch im Strom runter gehen.
@ Thegon
Danke sehr, schwierig könnte es nur Skizzieren werden, weil sonst sofort alles klar ist. :)
Auf der "low side" könnte man Ströme genauso messen, wenn man die Shunts ein bisschen verschiebt (siehe Skizze). ;)
+-----------------+
| | |
| /-\ |
U1 | ( ) o----+
| \+/ OUT1 |
V | |
+---> V1=R1*I1 o |
| | |
.-. | |
| | Schunt R1 | |
| | | |
'-' | |
| | .-.
+--------------+--+ | | R Last
| | | | |
.-. === | '-'
| | Shunt R2 GND | |
| | | |
'-' | |
| | |
+---> V2=R2*I2 o |
| | |
| /-\ OUT2 |
U2 | ( ) o----+
| \+/ |
V | |
+-----------------+
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
Besserwessi
25.01.2012, 20:44
Das mit dem Vorschlag von Picture kann funktionieren, wenn man separate Wicklungen für die +50 V und -50 V hat - bei einer Wicklung mit Mittelabgriff geht es aber nicht. Auch hat man da noch mehr das Problem mit dem Eigenverbrauch des Reglers - den misst man so mit.
Nun, dieser Verstärkter enthält einen Richtigen Monstertrafo, 160W, -30V, 0V, 30V.
Vielleicht reichen +/- 40 V und LM741 für "high side" Shunt's ? ;)
Besserwessi
25.01.2012, 22:30
Der OP für den Shunt sollte schon eher ein moderner Rail-Rail Typ sein. Als mindeste braucht man an der positiven Seite einen, der am Eingang bis zur positiven Rail geht, so wie TL071 und auf der negativen Seite einen, der bis zur neg. Rail geht, also einen Single-Supply Typ. Die Spannung kann man relativ leicht reduzieren, auch auf nur 5 V. Da kommt es dann eher auf einen geringen Stromverbrauch an, denn der Strom kommt aus einer 50 V bzw. gar 100 V Quelle. Die richtige Wahl wäre also eher so etwas wie ein ICL7611, mit unter 100 µA - halt eher wenig Strom, und wenn möglich auch wenig Offset.
Meist will man über den gemessenen Strom eine relativ schnelle Begrenzung (bzw. Regelung) des Stromes (damit die Transistoren und ähnliches nicht kaputt gehen) und eventuell eine Abschaltung mit etwas Verzögerung.
Also seperatete Wicklungen habe ich leider keine, der Trafo hat einen Mittelabgriff.
Nun also angestrebt wären:
Abschaltung hinnunter bis so ca. 10mA, weniger muss es nicht sein.
Auflösung im feinen bereich (großer 2Ohm Shunt) ein Milliampere.
Wenn das jetzt nicht ganz so genau wird, ist´s auch nicht so schlimm, aber 5mA schritte wären schon gut.
Hauptsächtlich werde ich die 20mA einstellen, damit ich die Ports eines Microcontrollers schützen kann, dies ist auch der hauptgrund, warum ich so ewas überhaupt einbauen möchte.
Also wenn eine Begrenzung möglich wäre, dann wäre mir das nur recht denn Abschalten kann ich dann ja per µC auch.
Nur ich mache mir da immer sorgen wegen Schwingung. Die Ganze OPV - Regelung ist ja ohnehin nicht sooo schnell. Deshalb eher mein Gedanke ans abschalten und dann pulsweise versuchen, wieder einzuschalten.
Also wenn der Shunt bereits vor 2N3055 und BC677 (für Posetiv) hängt, dann hab ich da nichts dagegen, nur irgenwie muss ich die Differenz dann ja auf GND - Niveau bringen, und dafür brauche ich dann halt wieder irgentwas, das die 50V verkraftet.
Wüsstet ihr einen Operationsverstärker, der für diese Zwecke geeignet ist (also hauptsächlich die 50V aushält?)
Der ICL7611 schafft doch nur 16V, oder?
Danke nochmal für eure Hilfe!
Mfg Thegon
Hallo!
Also wenn der Shunt bereits vor 2N3055 und BC677 (für Posetiv) hängt, dann hab ich da nichts dagegen, nur irgenwie muss ich die Differenz dann ja auf GND - Niveau bringen, und dafür brauche ich dann halt wieder irgentwas, das die 50V verkraftet.
Theoretisch wenn man die Engangsspannungen beim Differenzierer mit Widerstandteiler halbiert und die Spannungsverstärkung des OpAmps verdoppelt, hat man gleiche Ausgangsspannung, wie ohne Eingangsteiler. ;)
Besserwessi
26.01.2012, 23:30
Um das Signal vom Shunt von den 50 V runter auf GND zu bekommen, gibt es die Stromsensorschaltung, aus einem OP, einem Transistor und einem Widerstand. Eine lange Erlärung findet man hier: http://cds.linear.com/docs/Application Note/an105.pdf , eine kurze z.B. hier: http://www.linear.com/product/LTC6101 (den MOSFET kann man auch durch einen PNP Transistor ersetzen). Der OP muss dabei nicht mit der vollen Spannung versorgt werden - es reichen auch 5 V, runter von den 50 V. Der ICL7611 ist nur eine relativ sparsamer Rail to Rail OP, geht also auch mit dem Shunt an seiner positiven oder negativen Versorgung.
Als Nachtrag, der Schaltplan dazu:
21330
Also ich melde mich dann mal wieder aus diesem Thread ;-)
Erstmal danke Besserwessi für die Schaltung und die Links, nur irgentwie begreife ich noch nicht ganz, wie diese Schaltung mein Problem lösen soll.
Der OPV muss dann ja bei Maximaler Ausgangsspannung doch wieder die 50V an seiner Versorgung aushalten, und bei einer sehr kleinen Ausgansspannung wird es ihm zu wenig sein, um noch zu funktionieren, oder?
Das mit der Stromabschaltung wird so nach und nach eine ganzschön komplizierte sache...
Ich habe mir jetzt noch einmal genau überlegt was ich eingentlich will und bin darauf gekommen, dass ich die Gebrückt - Spannungsabnahme hauptsächlich dann gebraucht hätte, wenn der Trafo nur +-30V geschafft hätte. Als Beispiel wäre das die Phantomspeisung eines alten Mischpultes.
Nun da der Trafo jetzt schon +-50V hergibt, und das mehr als genug ist, bin ich zur Entscheidung gekommen, dass ich auch auf den gebrückt - Modus verzichten kann. Villeicht einmal für irgentwelche Versuche, aber eh mit wenig Strom.
Sprich: es ist mir egal, wenn ich im Gebrückt - Modus keine Stromabschaltung habe. Ich habe schließlich bis jetzt noch kein einziges Netzteil mit Stromabschaltung/Regelung und bin damit bis jetzt auch zurecht gekommen, muss also nicht gleich alles haben ;-)
Nun wenn ich also die Abschaltung nur für die Posetive und Negative Seite getrennt brauche, dann kann ich den Shunt ja auch ohne bedenken auf Low - Side schalten, und erspare mir damit den Differenzverstärker bzw. das Bringen des Spannungsabfall auf GND - Niveau.
Das erleichtert die Sache natürlich erheblich, die Shunts werde ich dann in Reihe schalten und mittels Relais immer einen überbrücken, dann Verstärkung per OPV, Komperator, und Flipflop.
Um die Schaltung stabiler zu machen, werde ich auch den Kondensator vom Ausgang des CA3140 zum inv. Eingang geben.
Was haltet ihr davon?
Mfg Thegon
Hallo!
Das erleichtert die Sache natürlich erheblich, die Shunts werde ich dann in Reihe schalten und mittels Relais immer einen überbrücken, dann Verstärkung per OPV, Komperator, und Flipflop.
Beim Umschalten von Shunts mit Relais muss man Widerstand der Relaiskontakte berücksichtigen, was aber bei nicht hoher gestrebter Messgenauigkeit am einfachsten ist, da die Verstärkung des OPV's dann fest seien kann. :)
Naja, ich bin sowieso für Kalibrierung, denn ich denke, dass ich, sofern ich keine 0,5% Widerstände oder sowas verwende sowieso kalibrieren muss.
Noch als Frage: Wenn ich jetzt einen Standard 5% Kohleschichtwiderstand habe, und der hat sagen wir mal 0,96k (anstatt 1k), kann ich davon ausgehen, dass dieser den Wert behält? Ergeben sich da merkliche Unterschiede bei Temperaturänderung oder so?
Mfg Thegon
Alle Widerstände weisen für bestimmten Typ (Kohlen, Metall, usw.) feste Temperaturabhändigkeit, ändern aber ihren Wert bei bestimmter (gleicher) Temperatur nur sehr langsam mit der Zeit (praktisch unbemerkbar). ;)
Naja gut, glaubt ihr, dass ich da genauere Widersttände brauche? Ich meine die Temperatur wird sich jetzt nicht gewaltig ändern, ich sitz ja auch nicht bei Minusgraden vor meinem Netzteil und heißer als 30° im Sommer wird´s auch kaum werden, denke (hoffe) ich ;-)
Das Problem ist halt dass ich jeden Widerstand genauer als 5% kaufen müsste, weil ich nur über eine Reihe 5% Verfüge.
Mfg Thegon
Besserwessi
03.02.2012, 21:01
Viele der Widerstände sind nicht so kritisch - da hat man auch kleine Probleme wenn man 20% Widerstände mit hohen TK nimmt. So schlecht sind Kohlewiderstände nicht, aber die einfachen Metallfilmtypen (1%) sind auch kaum teurer und dafür besser bei der Temperaturabhängigkeit.
Die Kondensatoren am OP sind schon mal gut, ich würde das aber lieber noch mal simulieren - schon um den passenden Wert für den Kondensator zu bestimmen, und um halbwegs sicher zu sein, das die Schaltung nicht doch zum schwingen neigt bei ungünstiger Last.
Ein Begrenzung oder Abschaltung des Stromes sollte man schon haben. Einfach als Schutz vor einem Schaden. Auf eine Umschaltung des Shunt würde ich dabei ruhig verzichten - das braucht man eher selten. Zur Not könnte man auch noch auf die Einstellbarkeit und/oder Temperaturstabilität verzichten - dann entfällt auch der OP zur Verstärkung, und als Schaltung reichen 2 Transistoren, der Shunt, und ein paar Widerstände.
Nachtrag:
Extra Bestellen würde ich nicht für die Widerstände. Meist kommt es auch nur auf das Widerstandsverhältnis an, nicht auf jeden wert. Also da dann bei Spannungsteiler am Ausgang besser 2 Kohleschichtwiderstände als einmal Metallfilm und einen Kohleschicht.
Ich will ja auch nicht komplett darauf verzichten, eben nur im Gebrückt Modus.
Diese würde Ströme, die von einer Seite auf Masse fließen, auch erkennen, nur Ströme, die eben Gebrückt, also vom Posetiven Ausgang direkt in den Negativen fließen, nicht erkannt werden. Das wäre für mich aber wie schon gesagt nicht das Problem, da ich den Gebrückt - Modus ohnehin nur sehr selten verwenden würde (was tut man schon mit 100V DC).
Natürlich hätte ich auch nichts dagegen, dass auch "Gebrückt" - Ströme erkannt werden, nur da ich mit den +-50V alles kompliziert mache, würde es die Sache halt doch erheblich erleichtern.
Ich werde wieder einmal alles simulieren (eventuell auch schon mit Abschaltung, nur so zum Ausprobieren) und dann einmal berichten, was dabei herausgekommen ist!
Mfg Thegon
Besserwessi
03.02.2012, 22:54
Es gibt schon Fälle wo man beide Spannungen braucht. Ein Beispiel wäre es einen Audioverstärker auszuprobieren. Das sind Spannungen von z.B. +-40 V durchaus üblich, auch wenn man da keine Regelung braucht.
So weit wie möglich kurzschlussfest würde ich schon vorziehen, solange der Aufwand sich in Grenzen hält.
Kurzschlussfest bei "Überbrückt" könte man es am einfachsten durch zwei Reekkontakte mit Wicklungen drauf machen. ;)
Besserwessi
03.02.2012, 23:25
@picture:
Die Idee mit den Reed Kontakten ist gut, aber es ist zu befürchten das der magische Rauch aus den raus Transistoren ist, bevor die Reedkontakte ansprechen.
Natürlich, sie sind bloss schneller als "nomale" Relais und den festen Abschaltstrom man durch Wicklung unter Rauchgrenze einstellen muss. Ich denke, dass mit verschiebbarem bzw. drehbarem permnentem Magnet sich der Abschaltrom sogar einstellen lassen soll. Die Regulation wäre angeblich auch noch per variablen Strom durch zweite Wicklung möglich (z.B. bei einem Reedrelais). :lol:
Natürlich, sie sind bloss schneller als "nomale" Relais und den festen Abschaltstrom man durch Wicklung unter Rauchgrenze einstellen muss. Ich denke, dass mit verschiebbarem bzw. drehbarem permnentem Magnet sich der Abschaltrom sogar einstellen lassen soll. Die Regulation wäre angeblich auch noch per variablen Strom durch zweite Wicklung möglich (z.B. bei einem Reedrelais). :lol:
Lustige Idee, aber wirklich nicht schlecht. Einstellbarer Abschaltstrom, und so einfach ;-)
Ich hatte zwar sowieso vor Schmelzsicherungen einzubauen direkt an den Ausgängen des Trafos, aber so ein Reed-Schalter wäre ja sicherlich eine schöne ergänzung.
Nur wenn ich will das diese Reed - Spulen - Kombination auch schon bei vllt. 2 oder 3A anspricht, dann werde ich doch schon recht viele Wicklungen brauchen, oder? Könnte dann die Induktivität im Wege stehen? Also wenn ich z.B. einen Motor PWM regle (den ich an mein Netzteil angeschlossen habe), dann ändert sich der Strom ja ständig und das sehr schnell (weil Rechteck). Aber ich hab´s schließlich noch nicht ausprobiert und werde schon sehen ;-)
Mfg Thegon
Hallo!
Eigentlich je grösser der Ansprechstrom ist, um so weniger Windungen von dickerem Draht gebraucht werden. Ich habe es früher nur bei Autos als "Sensoren" für Stoplicht benutzt, um durchgebrante Glühbirne zu detektieren (kleineren Strom). Das gute dabei ist galvanische Trennung der Kontakte von der Wicklung.
Jetz hast du ein Problem gefunden, weil ich nur auf Gleichtrom ohne PWM gedacht habe. Das war nur eine von meinen verrückten Ideen, die nicht zwingend andwendbar sind. Mehr Köpfe finden immer mehr ! Es geht aber angeblich um ein Spitzenwert des Stroms der abschalten sollte. Der Reedkontakt sollte unter bestimmten Strom offen bleiben. Ich habe bisher ohne Probieren nix angenommen.
Übrigens, ich würde probieren auf der Spule von einem zerlegten Reedrelais ein paar Windungen mit stromführenden entsprechend dicken Draht zu wickeln. Kompliziertere Forschung wäre mit umgewickeltem Hallsensor (kleiner und mechanisch länglebiger). Vielleicht braucht man dann gar kein Shunt ? ;)
Besserwessi
04.02.2012, 18:21
Ich fürchte das reedrelais oder auch eine Schmelzsicherung sind noch etwas zu langsam um die Endstufentransistoren zu schützen. Für die etwa 1 ms die ein Reedrelais braucht um anzuziehen verträgt z.B. ein Transistor wie 2N3055 bei 50 V nur etwas über 2 A. Die schon vorhandene Begrenzung durch den Basisstrom von des Stufen davor wird aber wohl deutlich höher liegen - sofern da überhaupt ein Limit ist ohne auch die Stufen davor zu zerstören. Damit reicht ein Kurzschluss, um man darf Transistoren austauschen. Bis man den Defekt merkt hat man dann in der Regel auch noch die volle Spannung.
Das Ziel sollte sein den Strom innerhalb von ein paar µs zu begrenzen - das geht mit Shunt und Transistoren, aber nicht mit einer Schmelzsicherung oder einem Reedrelais. Ohne den OP und fest an den 50 V ist die Schaltung auch nicht so kompliziert. Solange man keine hohen Anforderungen an die Temperaturstabilität hat, kann man das Stromlimit auch in Grenzen (z.B. 0,1 A bis 2 A) einstellbar machen.
Wenn das einfach machbar wäre, hätte ich da absolut nichts dagegen. Diese hängt also noch vor dem Endstufentransistor direkt auf den 50V und wenn der Gesamtstrom zu hoch wird, schaltet sie ab, oder?
Wie sieht so eine Schaltung aus? Hättest du eventuell einen Link?
Ich würde dann meine Shunt-Low-Side-OPV Geschichte ebenfalls einbauen, also für die feine Einstellung, wenn nur eine Seite gebraucht wird, und damit die Ganze Schaltung nicht überlastet wird, wenn man sie "gebrückt" verwendet, dafür sorgt dann die Shunt - Transistor - Begrenzung, oder?
Mfg Thegon
Gestern habe ich nochmal die Ganze Schaltung simuliert, laut simulation funktioniert es großartig, fast zu gut ;-)
Also ich habe jetzt gerade den posetiven Teil des Verstärkers gebreadboardet, es hat zwar einen furchtbaren Kabelsalat gegeben aber es hat funktioniert!
Die Versorgung des OPV´s erfolgt jetzt doch über Zenerdioden und einen ordentlichen 2k2 Widerstand, das funktioniert jetzt.
Ich habe das Ganze auch schon belastet (bis 1A) und die Spannung ist unter belastung etwas zusammengebrochen, so um 0,4V etwa, also nicht viel. Von einer Vergrößerung der Ausgangsspannung ist nun kein Spur mehr! Laut Oszi schwingt da auch nichts, nur beim einschwingen der Schaltung ist die Spannung etwas unruhig, auch, wenn sich die Belastung ändert, aber nichts gewaltiges, villeicht +-1V für ein bis zwei Millisekunden, dann ist Ruhe.
Bin eigentlich sehr zufrieden mit dem Resultat, hinauf komme ich bis ca. 47V, hinunter sauber bis 0V.
Ein kleines Bild vom Aufbau:
21422
Ich denke, ich werde einmal schauen dass ich noch den negativen Teil "breadboarde", und dann alles einmal auf Lochraster löten, damit ich etwas in der Hand habe. Die Stromabschaltung kann ich dann ergänzend auf eine Weitere Platine bauen, wenn die Schaltung halbwegs ausgereift und getestet ist.
So langsam beginnt die Schaltung zu funktionieren ;-)
Danke noch mal für eure Mithilfe!
Mfg Thegon
So, jetzt habe ich auch den Negativen Teil gebreadboardet, habe mich zuerst geärgert, weil keine Funktion, dann habe ich den Fehler gefunden: einen Widerstand vergessen.
Nun funktioniert auch der Negative Teil, habe diesen Ebenfalls bis 1A belastet, und das Resultat ist genau das gleiche wie beim Posetiven Teil. Bei Belastung Spannungseinbruch um ca. 0,4V (also diesmal negativ, versteht sich). Von Schwingneigung ebenfalls nichs zu sehen, mir kommt sogar vor, der Negative Teil ist bei Laständerung noch ruhiger als der posetive Teil es war.
Bin sehr erfreut mit dem Resultat, und der Schaltungsaufwand ist eigentlich wirklich gering. 8 Widerstände, 4 Tranistoren und ein paar Kondensatoren sind jetzt im einsatz, pro Seite.
Immerhin, das was jetzt steht, kann man ja auch schon ganz gut verwenden, nur die Stromabschaltung fehlt halt noch, und das wird vermutlich noch ganz schön ein aufwand werden, befürchte ich.
Bin jetzt richtig gut gelaunt ;-) Endlich mal funktioniert was...
Mfg Thegon
Hallo allerseits,
ich kann jetzt, nach einer gefühlten Ewigkeit Lochrasterlöten von Erfolg berichten:
Die Netzteilschaltung (also noch ohne Stromabschaltung) ist nun auf Lochraster aufgelötet, ich habe noch vor dem Betrieb einen Fehler gefunden (noch mal Glück gehabt, das hätte wahrscheinlich einen OPV gekostet), diesen Behoben, voller Anspannung eingeschalten: FUNKTIONIERT.
Habe gleich Belastungstests durchgeführt und bin darauf gekommen, dass die Spanung wesentlich Stabiler als am Steckbrettaufbau ist.
Bei einer Schnellen Laständerung (0->1A) bricht die Ausgangsspannung nur um ca. 50mV zusammen, was wesentlich besser ist, als ich erwartet hatte. Die 1A sind eigentlich überhaupt kein Problem, es wird nichts merklich heiß, so mit der Zeit zwar handwarm aber nicht mehr.
Die gleiche Anspannung auch vor dem ersten Einschalten der Negativen Seite, doch o Wunder, auch diese hat auf Anhieb funktioniert, die Belastungstests ergaben das selbe wie bei der Posetiven seite, wieder nicht mehr als 50mV Spannungsänderung bei Laständerung.
Derzeit wird zwar alles mit Potis betrieben, aber ich hoffe, dass es mit µC auch funktionieren wird.
Bin auch noch draufgekommen, dass man die +-50V recht ordentlich spürt, wenn man mit der Hand draufgreift, muss in Zukunft besser aufpassen, wo ich anfasse ;-)
Kaum zu glauben, dass diese Schaltung doch noch etwas macht, nachdem ich sie eigentlich schon einmal fast verwerfen wollte, nach dem Ärger mit der Negativen Seite, vor jetzt schon ein paar Monaten ;-)
Nun bin ich schon wieder sehr motiviert um mich in die Stromabschaltung zu stürzen ;-)
Vielen Dank Besserwessi und PICture für eure Hilfe!
Mfg Thegon
Besserwessi
05.02.2012, 19:33
Hat etwas gedauert, aber hier mal ein Vorschlag für eine ganz einfache Strombegrenzung, nicht als wirkliche Regelung, sondern als Schutz gegen Kurzschluss und ähnliches. Zu der Schaltung kommt eigentlich nur der Shunt und 2 Dioden. Der Nachteil ist aber, das man hier schwer einstellen kann.
21423
Der Widerstand am Ausgang (0,2 Ohm) ist drin, weil man in der realen Schaltung ggf. am Ausgang 2 oder 3 Transistoren parallel braucht. Die beiden Quellen rechts sind als Testfunktion, also nicht Teil der Regelung.
P.S.: Den BD135 muss man noch durch einen Typ mit mehr Spannungsfestigkeit und ggf. etwas mehr Leistung ersetzen.
Hmm ja interessant...
Sobald also die Spannung am Shunt mehr als 0,7V beträgt, dann "ziehen" die beiden Dioden die Basis des PNP (Q5) nach oben, diser Sperrt somit und die Ausgangsspannung ist null.
Das ganze würde dann bei ca. 3,5A abschalten, oder?
Habe ich es richtig verstanden?
Reichen die maximalen -1,4V an der Basis des Q5, um den ausreichend durchzuschalten? Naja müssen sie fast, im jetzigen Aufbau pendelt es sich ja auch genau auf -0,7V ein. (von der Posetiven Versorgung aus gesehen)
Und dass der Spannungsteiler die Spannung zehntelt, das wird wohl auch nichts machen, oder (also der mit 1k - 10K bei der Basis des Q5, zum Collector des NPN)
Danke für den Vorschlag, ich denke das werde ich demnächst einmal ausprobiern und dann einbauen!
Mfg Thegon
Besserwessi
05.02.2012, 22:36
Das Limit liegt in der Simulation bei eher 3 A - das liegt zum teil am Widerstand R17 (der muss nicht unbedingt, hilft aber etwas für die Stabilität, und gibt Sicherheit bei extremen Pulsen). Die -1,4 V an der Basis reichen - durch R17 allerdings nur für maximal ca. 30 mA. Das reicht aus, und wäre auf Dauer ggf. sogar schon zu viel für den Transistor. So weit soll es aber durch die Strombegrenzung nie kommen.
Der Widerstand R6 dient dazu den Strom zu begrenzen, und die Leistung von Q2 zu reduzieren. Der könnte sonst durch mehr als etwa 5 mA schon zu heiß werden.
Habe jetzt gerade 36 Shunts eingelötet, 4 mal je 9 Stück 1,8R Widerstände Paralell, gibt dann die gewünschten 0,2R, bei einer maximalen Leistung von 18W pro Modul, die ich aber zum Glück nie brauchen werde.
Sieht jetzt ganz lustig aus, so viele Widerstände:
21428
Mfg Thegon
Hallo!
Gratulation zur Geduld, ich hätte dafür z.B. diesen genommen: http://www.reichelt.de/5-Watt-axial/5W-AXIAL-0-22/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=2576;GROUPID=311 7;artnr=5W+AXIAL+0%2C22;SID=11TgHBaH8AAAIAAEmYO0w3 86f49ddc5fad48930d5c9f5e9647b2e . ;)
Naja, wenn ich etwas bei Reichelt bestellt hätte, dann wäre dieser Widerstand sicher auch dabei gewesen aber diese 1,8 R dinger liegen aus so einem Pollin Sackerl noch bei mir herum und das ist halt mal ein Sinnvoller verwendungszweck für geschätzte 150 Widerstände, zumindest für ein Paar davon ;-)
Jetzt konzentriert sich natürlich erst einmal alles auf die Stromabschaltung, deshalb mein Problem:
Um aus der PWM vom µC dann einen DAC zu machen, hatte ich vor, einfach einen ordentlichen Tiefpass davor zu schalten dann ist der Ausgang schon ruhig, dann noch impedanzwandler um ihn nicht zu belasten. Das Problem ist aber dass dieser erstens furchtbar langsam ist (laut simulation braucht er mehr als eine halbe sekunde bis er so halbwegs die Richtige Ausgangsspannung hat (von 0V auf 2,5V)) und zweitens, wenn ich dann mittels Fet den Ausgang des Tiefpasses nach unten ziehen möchte, (damit die Ausgangsspannung null wird) dann habe ich das Problem, dass dieser Fet ja die ganzen 100µF entladen muss (darauf hat mich Besserwessi hingewiesen), und da schöne Ströme zusammenkommen, und das Ganze wieder nicht wirklich schnell wird.
Deshalb natürlich ein aktiver Filter. Einen OPV brauche ich da sowieso und dann könnte ich halt einen Eingang nach unten ziehen, was ohne größere Ströme möglich wäre. Die schaltung, die ich brauche, wird ein Integrator sein, oder? Ich habe ein bisschen simuliert, aber irgentwie ist da nichts sinnvolles herausgekommen.
Also nochmal zusammenfassend: Ein Tastverhätlins (0 bis 100%) soll in eine Spannung von 0 bis 5V verwandelt werden, wobei ein Digitaler Eingang diese Ausgangsspannung sehr schnell abschalten können soll (auf 0V, genau).
Wäre der Integrator hier der richtige Ansatz? Wie müsste so eine Schaltung aussehen?
Danke für Vorschläge!
Mfg Thegon
Besserwessi
06.02.2012, 19:17
Die richtige Schaltung für den Tiefpass wäre es so etwas wie ein Sallen-key Filter mit einem OP. Ggf. kann man noch einen einfachen RC Tiefpass davor haben. Damit hätte man dann einen Filter 2. oder 3. Ordnung, und die Grenzfrequenz muss nicht mehr so niedrig liegen. Das Prinzip der Schaltung findet sich z.B. hier :
http://www.rn-wissen.de/index.php/Filter_(Elektronik)#Sallen-Key_Filter
Für die Dimensionierung gibt es Web Tools oder man muss noch mal suchen.
Man hat am Ausgang durch den Spannungsteiler schon eine Gewisse Grundlast. So lange dauert es damit nicht da die Spannung sinkt. Wenn es sein muss man man da aber noch nachhelfen.
Hallo,
ich habe ein bisschen simuliert bezüglich Abschaltung und bin zu folgendem Ergebnis gekommen:
Wenn man das Fet (das den Abschaltimpuls gibt, indem es durchschaltet) an den Eingang des OPV(der die Ausgangsspannung regelt) hängt, dann braucht die Ausgangsspannung ca. 100µs zeit um bis auf 0 zu gelangen. Das ist eigentlich schon schnell, aber natürlich wäre weniger besser oder was meint ihr?
Wenn ich mit dem Fet den Ausgang des regelnden OPV nach unten ziehe (mit Vorwiderstand zwischem dem Ausgang und dem Fet) dann baucht die Ausgangsspannung nur ca. 5µs um auf 0 zu gelangen (es sind ja nur noch Transistoren dahinter). Das wäre natürlich sehr schön, nur eben der OPV versucht natürlich mit aller Kraft, diesem Spannungseinbruch entgegen zu wirken (indem er voll aufsteuert), folglich schießt die Ausgangsspannung auf´s Maximum hinauf, wenn die Spannung wieder freigegeben wird. Das ist natürlich alles andere als vorteilhaft, es würde vermutlich nur dazu fürhren, dass die Stromabschaltung erneut ausgelöst wird, oder etwas in der Richtung.
Deshalb die Frage: Entweder die 100µs in Kauf nehmen, oder sich etwas einfallen lassen wie man den OPV dazu bringt, dass er nicht voll aufsteuert. Wobei geht das überhaupt? Man müsste dan ja irgentwas mit seiner Rückkoppelung anstellen, sonst wird man den nie ruhig stellen können.
Ich weiß halt selbst nicht, ob 100µs zu viel sind. Was glaubt ihr, wenn ein AVR 100µs lang an einem Pin einen Kurzschluss hat, zerstört dies den Pin?
Vermutlich klingt das jetzt alles etwas umständlich, ich werde mal einen Schaltplan hochladen.
Mfg Thegon
PS.: Sallan Key Filter habe ich simuliert (auch in Verbindung mit Abschaltung) und das ist eigentlich haargenau das was ich mir vorgestellt hätte, vielen Dank!
Besserwessi
08.02.2012, 22:36
Für kurze Zeiten die Ausgänge beim AVR kurzschlussfest. Je nach Spannung fließen das auch im Kurzschlussfall nur etwa 10 - 100 mA. Die 100 µs machen da noch nichts, wenn es sich nicht zu oft (z.B. 100 mal die Sekunde) wiederholt. So ganz verstehe ich da aber den Zusammenhang noch nicht.
Eine Abschaltung bei viel Strom hat man beim Labornetzteil in der Regel nicht, sondern einfach eine Begrenzung bzw. Regelung auf einen konstanten maximalen Strom. Wenn man schon eine Begrenzung des Stromes hat, sollte die Abschaltung vermutlich auch etwas später kommen, damit die nicht sofort anspricht, nur weil ein kleiner Kondensator geladen werden soll, oder ähnliches. Dann manchen auch 100 µs mehr an Verzögerung nichts aus.
OK, danke für die Erklärung.
Mir wäre vermutlich eh nichts anderes übrig geblieben, als vor dem OPV abzuschalten.
Als Übertrombegrenzung wäre dann die Kombination aus Shunt und den zwei dioden gedacht, und die Abschaltung erweiternd dazu.
Natürlich, das Problem mit den Kondensatoren, da müsste man dann auf ggf. die Ansprechzeit einstellen können, oder?
Und das führt mich zu einer neuen Überlegung: Wenn ich die Spannung am Shunt (für die Überstromabschaltung) verstärke und dann mittels AVR - internen Komperator vergleiche, dann wäre das wesentlich einfacher.
Ich würde dann direkt in der Komperator - ISR einen Pin einschalten, der die Ausgangsspannungpannung abschaltet (da kommen dann die 100µs ins Spiel). Das würde auch das Flipflop ersetzen, und man könnte die Ansprechzeit einstellen.
Wenn also der Interne Komperator schnell genug ist (der soll ja sehr schnell sein, ich kenne aber keine konkreten Zahlen), dann würde das ja einiges erleichtern.
Was haltet ihr davon?
Ich werde einmal ein Paar Tests mittels Oszi und AVR durchführen, um herauszufinden, wie schnell das dann wirklich geht.
Mfg Thegon
Hallo allerseits,
Also ich habe mich damals noch etwas mit der Schaltung gespielt, doch bin nicht richtig glücklich geworden. Die Regelung mittels OPV beinhaltet eben viele Probleme (Overshoot bei schneller Laständerung, z.B.) und auch mit dem +-50V mache ich mir das Leben schwer.
Vor kurzem dann habe ich bei Conrad dann einen TDA7294 gesehen, und mich erinnert, dass ich ja so ein Ähnliches Teil noch aus dem Verstärker habe. Zum Glück habe ich ein Datenblatt gefunden, denn ein STK4201 scheint nicht allzu bekannt zu sein. Ich habe also die Standard - Schaltung aus dem Datenblatt aufgebaut, und die Bauteile auf der ehemaligen Audioverstärker - Platine waren sehr hilfreich.
Und es passt halt alles so gut in das Gehäuse mit dem Trafo rein ...
Nun macht der Audioverstärker wieder das, was er ursprünglich auch gemacht hat, er ist jetzt eine 2x 60W RMS Endstufe geworden. Das ging natürlich nicht schwer, denn es war ja auch ein schönes Stereopoti dabei und auch der große +-50V Trafo passt perfekt.
Obwohl die Platine ein ziemlicher Lochraster - Drahtverhau geworden ist, rauscht bzw. Brummt hier auch bei voller Lautstärke so gut wie garnichts, was mich sehr überrascht hat.
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So sieht nun das Innenleben aus.
Ich habe aber weiterhin vor, mir ein Regelbares Netzteil zu bauen, nur werde ich mir erst einmal einen Ordentlichen Trafo leisten, der dann auch die Ursprünglich gewünschen 30V geglättete Ausgangsspannung hat.
Ich bedanke mich noch einmal bei Besserwessi, PICture und allen anderen Benutzern in diesem Thread, denn das Projekt ist nicht verworfen, es ist nur aus dem Audioverstärker - Gehäuse mit dem unpraktischen Trafo ausgezogen. ;-)
Mfg Thegon
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