Strombegrenzung beim Netzteil

[colindrovin]

Hallo,
ich möchte mir ein Netzteil bauen, mit dem ich die Spannung und den Strom regeln kann. Die Spannung wird über PWM geregelt. Die Leistung wird mit 0,5 Ohm Widerständen (Spannungsabfall) gemessen und das ganze auf einem LCD ausgegeben. Meine Fragen sind also:
1.Wie kann ich den Strom begrenzen?
2.Wie hoch muss die Kapazität des Kondensators sein um eine Restwelligkeit von max. 10% zu bekommen (2200 µf oder 6800 µf) ?
Beste Grüße
Colindrovin

[Klebwax]

Stell dir mal ehrlich die Frage:

willst du ein Netzteil bauen oder willst du ein Netzteil haben?

Wenn du eins brauchst, um andere Projekte zu realisieren, kauf dir eins.

http://www.reichelt.de/Labornetzgeraete/HCS-3202/3/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=106617;GROUPID=4 952;artnr=HCS+3202;SID=12UBGOPn8AAAIAADGCBAU87d93e 333bb35bf2fe0653b1195d5bc0

Wenn du wirklich eins bauen willst, mußt du schon mal deine Schaltung zeigen und genauere Fragen stellen. Was soll Restwelligkeit hier heißen? 10% ist Schrott für ein Netzteil. Da du aber von Kondensator in der Größe von 2200µF sprichst, klingt das wie die Eingangsspannung vor der Reglung, dann kann das schon ok sein. Was ist wirklich gemeint?

Oder willst du gar kein Netzteil sondern irgendwas spezielles steuern? Dann sag was du wirklich willst.

MfG Klebwax

[Thegon]

Hallo!

Man müsste etwas genauer wissen wie das Netzteil dimensioniert ist. Wie groß ein Glättungskondensator sein muss hängt grundsätzlich vom Strom ab, den man ziehen möchte (ich nehme an, dieser Kondensator dient zur Glättung der gleichgerichteten Trafospannung). ;-)

Mfg Thegon

[colindrovin]

Als Trafo nehme ich einen Halogentrafo mit 5 A Ausgangsstrom. Der Kondensator soll die Spannung vom PWM glätten. Man kann ja auch die Spannung in Wärme umwandeln, das möchte ich aber nicht. Ich habe leider auch keine 150 €, da ich noch ein Schüler bin. Einen Schaltplan habe ich noch nicht aber der Aufbau ist folgender:
Trafo mit Gleichrichter und Elko, Spannungsstabilisierung für Mikrocontroller, Attiny2313, 2-Zeiliges LCD, mehrere A/D Wandler um Spannung und Leistung zu messen. Der Leistungstransistor der für die PWM zuständig ist, ist ein 2N3055. Am Ausgang wird die Spannung mit einem 6800 µf und einem 100 nf Kondensator geglättet. Sollte das später nicht ausreichen, dann lass ich auf der Platine Platz mit passenden Bohrlöchern frei um noch einen Kondensator rauf zu löten.

[Klebwax]

Du sagst immer noch nicht, was du willst. Du redest immer nur von der Lösung, die du dir ausgedacht hast. Und da zwischen packst du noch irgendwelche Vorgaben rein
Man kann ja auch die Spannung in Wärme umwandeln, das möchte ich aber nicht. die mit deinem Ziel nichts zu tun haben.

Ich glaube zwischen den Zeilen gelesen zu haben, du hättest gern ein Labornetzteil mit digitaler Anzeige. Und du willst (kannst) nicht viel Geld ausgeben. Aus deinem ersten Post habe ich angenommen, es soll von extern steuerbar sein, daher mein Vorschlag für ein steuerbares Labornetzteil. Sowas kommt vor, wenn man nicht sagt, was man wirklich will. Such dir in der Bucht was preiswertes, alles andere wird teurer und ist traurig für die gehimmelten Transistoren.

MfG Klebwax

[Besserwessi]

Der Versuch Energie sparen zu wollen, und nicht die überschüssige Spannung in Wärme umzuwandeln ist ehrenhaft, aber für den Anfang zu aufwendig, und für ein Labornetzteil eher schlecht geeignet. Das würde nämlich auf einen Schaltregler hinauslaufen.

Schon ein Linearregler mit Strombegrenzung / Regelung ist nicht so trivial, aber immerhin noch realistisch. Was günstiges gebrauchtes und ggf. sogar billiges neues ist da keine so schlechte Alternative, aber natürlich ohne den Lerneffekt.

Ohne ein paar mehr Details zu den Anforderungen wird es schwer was passendes vorzuschalgen.

[PICture]

Das würde nämlich auf einen Schaltregler hinauslaufen.

Andere Möglichkeit für analogen Spannungsregler, wäre ein steuerbarer Gleichrichter mit Thyristoren, was auch nicht simpel ist. Einfachere, aber nicht so energieeffiziente Version wäre Netztrafo mit Abzweigungen.

[Thegon]

Ich kenne zwar die genaueren Anforderungen nicht, aber wenn es einfach darum geht, ein kleines Labornetzteil für Versuche usw. zu haben dann könnte sich der LM317 ganz gut dafür eignen. Man kann mit wirklich extrem wenigen Bauteilen ein zuverlässiges Netzteil bauen, und dann noch entweder ein Panelmeter oder wenn man möchte auch AVR mit LCD oder 7 - Segmentanzeigen zur Spannungsanzeige Verwenden. Der Ausgangsstrom ist zwar maximal "nur" 1,5A, aber das reicht für eine Menge Schaltugen aus. Auch ist der LM317 ein Linearregler (er verheizt eben die überschüssige Spannung), aber da der Strom nicht allzugroß ist, könnte da auch ein Kühlkörper aus dem PC - Bereich oder so etwas reichen.

Wie gesagt ich kenne die Anforderungen nicht aber es wäre halt ein Weg ein Netzteil einfach und robust selbst bauen zu können. Ich verwende mein kleines LM317 - Netzteil sehr gerne und ich habe es bis jetzt noch nicht geschafft es zu zerstören ;-)

Mfg Thegon

[colindrovin]

Das reicht für meine Experimente. Danke für eure Antworten. Ich baue zum LM317 noch einen 2N3055 um auch 5 Ampere zu stabilisieren. Der 2N3055 wird mit einem Kühlkörper von einem alten 486er mit Lüfter gekühlt (ist ein leiser Papst Lüfter).
22909
Habe ich einen Gedankenfehler gemacht?

[PICture]

Hallo!

Die Ausgangsspannung auf dem Emitter wird um ca. 0,7 V niedriger als auf Basis (ausgerechnet) und bei variabler Last nicht gut stabilisiert, weil der Transistor in Kollektorschaltung arbeitet.

Besser dafür wäre Spannungsregler LM723: https://www.roboternetz.de/community/threads/14565-labornetzteil-0-30V-0-10A .

Schaltpläne für diverse Anwendungen siehe in: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet2/5/0w87150igkpyrpq0eu5rxzgh6c3y.pdf . ;)

[colindrovin]

Hallo,
ich habe zwei Schaltpläne gefunden, die recht überschaubar ist.
22928
22929
Was haltet ihr davon? Strom und Spannung sind einstellbar.

[PICture]

Hallo!

Die beide Schaltungen sind gut, erweiterungsfächig und werden sicher zufriedenstellend fürs Anfangen funktionieren, Bei der erster sind sogar die Transistoren festgelegt, deshalb würde ich diese mit genügenden Kühlkörper bevorzügen. :)

[colindrovin]

Hier ist nochmal die erste mit Beschriftung.
22931
Und würde dieses auch funktionieren?
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[PICture]

Ja, mit max. Ausgangspannung um 7 V und fester Strombegrenzung um 0,7 A. Die Ausgangspannung wird aber nicht so stabil, wie mit dem LM723.

[Besserwessi]

Die gezeigten Schaltungen funktionieren zumindest im Prinzip, aber es besteht die Gefahr von Schwingungen bei einer ungünstigen Last. Bei den Schaltungen mit dem LM723 sind schon ein paar Kondensatoren zur Frequenzkompensation dran - allerdings ist die Endstufe mit NPN (im IC) -PNP und dann wieder NPN (2N3055) schon für sich kritisch. Für eine einfache Spannungsreglung für ein gutmütige Last geht das so vermutlich, aber ein wirkliches Labornetzteil ist das so noch nicht.

Die gezeigten Schaltungen mit dem LM723 und auch die letzte mit nur Transistoren haben dabei die Schwäche, das der Spannungsteiler zur Rückkopplung verstellt wird - damit verändert sich je nach eingestellter Spannung die Schwingungsneigung. Besser wäre eine Schaltung wo die Rückkopplung fest bleibt und dann der Sollwert der Spannung verändert wird. Außerdem kann man damit auch eine sehr kleine Spannung nahe 0 V einstellen. Die anderen Schaltungen haben eine Minimalspannung von etwa 1 V bzw 0,6 V.

[colindrovin]

Hallo.
Es ist etwas Zeit vergangen und ich habe eine aktuelle Version meines Netzteils erstellt. Es hat einen hohen Wirkungsgrad und somit wenig Verlust, es arbeitet mit niedriger und hoher Spannung (bis 47V) und regelt einen Strom bis 5A. Es ist bis jetzt nur Theorie und daher brauche ich eure Meinung dazu.

26524

Hier (http://colins-page.gmxhome.de/Netzteil.jpg) mit hoher Auflösung.

Den Transistor werde ich wahrscheinlich noch durch einen MOSFET ersetzen.

Beste Grüße
Colindrovin

[021aet04]

Was mit auffällt ist das du einen 78L15 verwendest und gleichzeitig schreibst das das NT bis 47V funktionieren soll. Das passt nicht da der 78L15 bis max. 35V Eingangsspannung spezifiziert ist.

Abgesehen davon kann das so nicht funktionieren. Schau dir im Datenblatt (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2596.pdf) den inneren Aufbau an (S.17). Der LM2596 ist für max. 3A, wenn du mehr haben willst müsstest du einen stärkeren Transistor statt des internen verwenden.

Die Einstellungen für Strom und Spannung müsstest du von einer fixen Spannung (am Besten eine eigene Referenz) ableiten.

Ich würde mir einen Hersteller (z.B. TI) auswählen auf deren Internetseite gehen und den Rechner verwenden (falls es einen gibt). Du brauchst nur die Daten die du haben willst eingeben (Versorgungsspannungsbereich, Ausgangsspannung, Ausgangsstrom,...) und es werden dir passende Regler, teilweise mit Schaltplan und Bauteilwerte, vorgeschlagen. Du baust die Schaltung nach und es sollte funktionieren.

MfG Hannes

[colindrovin]

Hallo Hannes.
Danke für deine Antwort. Mit dem 78l15 habe ich einen kleinen Gedankenfehler gemacht. Da aber sowieso Labornetzteile nur bis 30 Volt gehen, ist dies nicht relevant. Um einen höheren Ausgangsstrom zu haben, habe ich einen 2N3055 eingebaut, der den internen Transistor ersetzen soll. Ich werde den Schaltplan nochmal überarbeiten und dann hochladen.
Beste Grüße
Colindrovin

[Besserwessi]

Die Schaltung so ist einfach Murks. Der LM2596 ist ein Schaltregler der sich praktisch nicht durch einen externen Transistor für höhere Ströme erweitern lässt. Wenn es denn der LM2596 sein soll, dann könnte es eventuell noch mit 2 Stück parallel gehen. Alternativ gibt es auch Regler gleich für 5 A (z.B. LT1170 oder L4970). Die Schaltregler bieten allerdings i.A. keine gute Strombegrenzung, sondern eher nur einen Überlastschutz. Wenn es denn ein Schaltregler mit externem Transistor sein soll, dann ein IC das dafür gedacht ist (z.B. TL494) und ein schnellerer Transistor/MOSFET als der 2N3055 und natürlich auch eine extra Diode dazu. .

Für ein Labornetzteil nutzt man üblicherweise einen Linearregler mit z.B. dem 2N3055. Allerdings reicht hier einer nicht aus, sonder je nach Spannung braucht man für je etwa 1-1,5 A einen - für 5 A also eher 4 - 5 Stück. Dazu braucht man dann auch noch die passende Kühlung.

Möglich wäre ggf. auch noch die ganz vornehme Ausführung mit erst einem Schaltregler und dahinter einem Linearregler - das spart einem einiges an Kühlkörper und man kann ggf. bei kleiner Spannung mehr Strom aus dem Trafo heraushohlen. Also etwa bis 2 A bei 30 V und bis 5 A bei Spannungen unter 10 V.