Wie baue ich ein sicheres Netzteil?

[Donevan]

Hallo zusammen!

Die handelsüblichen Dinger sind mir zu klein, bzw. in entsprechender Dimensionierung zu teuer. Außerdem ist es "zu langweilig" ohne Tüftelei. Das darf aber keineswegs heißen dass ich hinterher auf Wohnungssuche gehen oder als knuspriges Suppenhuhn durch die Welt hüpfen muss. Deswegen versuche ich schon länger herauszufinden, wie das geht mit dem Eigenbau-Netzteil, werde aber irgendwie nicht schlau aus alledem.

Was muss da in welcher Reihenfolge rein?

Geplant ist einmal ein Netzteil in klein mit 7,2V und 15-30A für den Roboter während dessen Baus (Größe und damit voraussichtlicher Strombedarf stehen noch nicht fest, sollten aber in etwa in dem Bereich liegen), sowie eines in groß mit 12V und 100-120A für nen Audio-Umbau (aber klar zweitrangiges Projekt, allein schon wegen der großen Ströme).
Erdung versteht sich denke ich von alleine. Aber sonst muss rein: Überspannungsschutz und Überstromschutz. Beim Kurzschluss oder bei Überhitzung soll das Ding auf der Stelle aus gehen. Volt- und Amperemeter wären eine nette Spielerei, muss aber nicht.

Sekundärseitig kommt nach der Spule ja erstmal eine Gleichrichter-Diodenschaltung, darauf folgend Glättungskondensatoren. Macht ein Festspannungsregler bei solchen Stromstärken noch Sinn? 15A gibt es womöglich nicht mal eben so zu kaufen. Nachdem sich der Gesamtstrom aus den Einzelströmen addiert, müsste es doch theoretisch gehen, 3 Regler à 5A parallel zu schalten, natürlich hinter Dioden verbarrikadiert damit der Strom nicht in die ICs zurück wandern kann falls die Spannungen kurzzeitig voneinander abweichen. Oder macht es da doch mehr Sinn, die Spannung per variablem PWM-Signal und einem MOSFET einzuregeln und anschließend wieder zu glätten? Letzteres würde zumindest die Baugröße begrenzt halten.

Was ich mich vor allem Frage ist, was primärseitig in den Kreislauf muss. Nur die Spule und ein Schalter kann es doch nicht sein, oder? Müssen nicht auch hier Dioden und Spannungsbegrenzer verbaut werden, nachdem beim Ein- bzw. Ausschalten von der Sekundärspule auch ein Strom in den Primärkreis rückinduziert wird?

Strombegrenzung funktioniert so weit ich rausfinden konnte mit Zener-Dioden. Aber wie begrenzt man den Strom?

Grüße,
Don

[Manf]

Preisgünstiger als mit einem solchen (oder ähnlichen) Fertiggerät wird es kaum gehen.
https://www.neuhold-elektronik.at/catshop/product_info.php?cPath=114_119&products_id=1231

Für das Abenteuer kann man ja noch ein paar Komponenten in Testschaltungen verheizen.
Die Schaltung dafür kann man sich wohl am besten aus einem PC Netzteil ableiten.
https://www.google.de/search?biw=1426&bih=715&tbm=isch&sa=1&q=pc+power+supply+circuit&oq=pc+power+supply+circuit&gs_l=img.3..0i19l2.4416.14937.0.15350.28.17.0.11.1 1.0.133.1498.14j3.17.0.msedr...0...1c.1.61.img..0. 28.1536.DnbgOiB8btw
Hier im Prinzip
http://www.google.de/imgres?imgurl=http%3A%2F%2Fupload.wikimedia.org%2F wikipedia%2Fcommons%2Ff%2Ff1%2FPC-PowerSupply-Principle-Circuit.svg&imgrefurl=http%3A%2F%2Fen.wikipedia.org%2Fwiki%2FP ower_supply_unit_%28computer%29&h=1851&w=3930&tbnid=bG5NOcWs49MGKM%3A&zoom=1&docid=0XWyv3N2P3IuzM&ei=f2K6VPvnJYG5OqO4gJAI&tbm=isch&iact=rc&uact=3&dur=2681&page=1&start=0&ndsp=23&ved=0CCIQrQMwAA&biw=1426&bih=715

[malthy]

Hallo,

Just my two cents: Einen Selbstbau in der Leistungsklasse, die Du offenbar anstrebst, halte ich für jemanden, der augenscheinlich relativ wenig Hintergrund hat, für völlig illusionär.


7,2V und 15-30A

Vielleicht hilft Dir da ein 08/15 ATX Netzteil weiter? 15A im 5V Zweig und 40A im 12V Zweig sind bei einem 500W NT durchaus (billig) zu haben.


12V und 100-120A

Auch sowas gibt's heutzutage "von der Stange": http://www.reichelt.de/Schaltnetzteile-Case-geschlossen/MW-RSP-1500-12/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=4959&ARTICLE=147924&OFFSET=500&WKID=0& Wenn man es sich leisten kann geizig zu sein, kann man nach sowas auch mal beim Chinesen gucken.

Das wären allerdings alles Schaltnetzteile ...

Gruß
Malte

- - - Aktualisiert - - -

Okay, 15A * 5V + 40A * 12V sind etwas mehr als 500W, aber die Richtung stimmt grob ... :-)

[Geistesblitz]

Würd auch sagen, klassische Transformatornetzteile in der Leistungsklasse werden ganz schöne Klopper. Ich würd an deiner Stelle auch eher nach Schaltnetzteilen suchen, die sind in der Regel kompakter und leichter und sind auch schon meist von Haus aus mit der nötigen Sicherheit ausgestattet. Wegen den 12V 120A würde ich mal bei ebay oder so nach Servernetzteilen suchen, die passen da von den Leistungsdaten sehr gut (auf die Schnelle mal geguckt, das hier würde sogar passen http://www.ebay.de/itm/Dell-Server-Netzteil-1570W-Model-DPS-1570AB-A-/191479022435?pt=PC_Netzteile&hash=item2c950a0363)

Bei dem mit den 7,2, soll das einen LiPo-Akku simulieren oder warum die krumme Spannung? Da ließe sich aber vielleicht auch noch was machen, indem man einen Spannungsregler hinter die 12V ein ATX-Netzteil hängt. Gibt ja Schaltregler-Bauteile, die sich über externe Beschaltung in ihrer Ausgangsspannung einstellen lassen, außerdem gibts da auch manchmal besondere Schaltungen, mit denen man dann mehr Strom regeln kann, die sind meist im jeweiligen Datenblatt beschrieben.

[White_Fox]

Hier ist mal zru Veranschaulichung ein Trafo mit 500VA, 12V sekundärseitig und 41A Ausgangsstrom.
http://www.pollin.de/shop/dt/Mjk1OTk2OTk-/Stromversorgung/Transformatoren/Ringkerntransformatoren/Ringkerntrafo_HBL_500.html

Ich hab das Ding zu Hause liegen, das Teil wiegt bestimmt ca. 15kg. Ein richtiges Eisenschwein.

Generell sind Trafos eine tolle Sache, und haben immer noch den höchsten Wirkungsgrad. Aber mit deinen Leistungsansprüchen wird das mit einer Linearregelung definitiv nichts werden.
Beispiel: Dein Regeltransistor hat einen Spannungsabfall von 0,7V. Das ist nur der BE-Spannungsfall, da ist noch keine Regelreserve mit drin. Bei 10A Ausgansstrom sind das schonmal 7W die du da an Wärme wegbringen mußt, bei 15A schon 10,5W. Bei nur einem Volt Regelreserve und den gleichen Strömen kommen da 17W bzw. 25W zusammen. Da kommst du langsam in den Bereich, wo du Riesenkühler wie bei PC-CPUs brauchst.

Der Weg über einen Schaltregler ist da schon richtig-aber meines Erachtens für einen Laien zu schwierig. Bis du das hingekriegt hast, hast du soviele Bauteile gegrillt daß du dir davon mehrere solcher Riesennetzteile leisten könntest-sofern du nicht vorher aufgibst.

[nikolaus10]

hallo

Das ist kein gutes Projekt fuer einen Anfaenger (Dilettanten).
Mit 40 A kann man schon schweissen.
Falsch gemacht haut dir dein 500VA Trafo regelmaessig die Haussicherung raus.

Der OP sollte sich eine andere Spielwiese aussuchen.

KR

[Donevan]

Also, danke für die Antworten erstmal :)

Ja, das NT soll anstelle der Akkupacks am Roboter hängen. Ich komme zwar nur äußerst selten dazu, aber wenn dann sitze ich locker zwischen 5 und 9 Stunden vor meinen Lehrbüchern, Schaltplänen, Tutorials und halb zusammengebauter Hardware. Das macht kein Akkupack mit. PC-Netzteil hatte ich schon einmal in der Hand. Selbst da müsste ich noch von 12V runter regeln, und auch noch aufpassen dass der eine Kanal nicht den Zweiten grillt weil die Spannungen voneinander abweichen. Und selbst da müsste ich (nochmal) fragen, ob da nicht eine PWM-Ansteuerung eines Transistors eine sinnvolle Lösung wäre, nachdem aktive Spannungsregler in Reihe geschaltet keine 15 A schaffen… Womöglich könnte man auf diese Weise auch einfach direkt 230V gleichrichten und dann auf 12V runter takten. Ist aber nur ne spontane Eingebung, habe mich noch nicht eingelesen..

Eure Vorschläge sind ganz nett :) Aber 300€ aufwärts kommen definitiv nicht in die Tüte. Höchstens das mit dem PC-Netzteil werde ich mir doch nochmal genauer überlegen. Und auch da sei gesagt: Aufgeben ist nicht so mein Ding. Auch nicht, mir das einreden zu lassen. Zur Stromstärke: Wenn man beim Auto die Zündung einschaltet sind 20-100 Ampere Standard, beim Anlassen noch mehr. Ne 12V-Batterie hat nicht umsonst bis zu 760A Kurzschlussstrom. Da arbeite ich täglich mit, das Thema langweilt mich also (ja, ich weiß dass wenige mA schon tödlich sein können). Da sollten auch Sachen wie die Abwärme erstmal nebensächlich sein. Und wenn es heute nicht klappt, nun gut, dauert es halt, der Roboter existiert bisher ja auch bloß auf dem Papier.

So, da nun jeder Mal bei 0 angefangen hat (stellt euch vor, auch studierte Vollprofis mit jahrelanger Berufserfahrung, die vergessen das nämlich gerne mal), läuft es halt anfangs nach dem Trial&Error-Prinzip (so viel also zum Dilettanten und zur Spielwiese). Nach Trial&Error wird es auch laufen, nachdem alles weitere nach wie vor ungeklärt ist. Werd mir mal die Schaltpläne auseinander pfriemeln die Manf verlinkt hat (bzw. Google, aber ich hatte die falschen Suchbegriffe, da kam nur Murks raus). Und dann mal schauen, wie gut ich voran komme.

Don

[Peter(TOO)]

Hallo Don,

Als zukünftiger Bergsteiger, fängt man nicht mit dem Mount Everest an, sondern mit einer kleinen Wand!

Ich habe genügend Profis schon an einem 4A Schaltnetzteil scheitern gesehen. Das Problem ist nicht die Schaltung, sondern das Layout und die richtige Bauteilauswahl.

MfG Peter(TOO)

[021aet04]

Es gibt einen Unterschied ob man damit arbeitet oder ob man die Hardware entwickelt.
Berufsmäßig arbeite ich mit Spannungen im kV Bereich mit mehreren Ampere (Hochspannungsprüfung) und mit Strömen von mehreren hundert Ampere mit Spannungen von bis zu 30V (auf Dauer) beim Drahtglühen. In keinen von den Fällen traue ich mir zu solch eine Hardware zu entwickeln.

Jedoch bleibt jedem die Entscheidung selbst Überlassen.

PS: Ströme im mA Bereich sind grundsätzlich nicht Tödlich. Es immer die Spannung mit entscheidend. "Wirkung des elektrischen Stromes auf den menschlichen Körper "

MfG Hannes

[PICture]

Hallo!


PS: Ströme im mA Bereich sind grundsätzlich nicht Tödlich. Es immer die Spannung mit entscheidend. "Wirkung des elektrischen Stromes auf den menschlichen Körper "

Das möchte ich nur etwas widersprechen: ein Strom um 20 mA durch das Herz könnte schon zum Kammerfliemern und Tod führen. Entscheident ist immer Kontaktwiderstand mit der Haut, weil unser Körper mit gut leitenden Elektrolyten befüllt ist. Deshalb am sichersten ist nie mit zwei Händen etwas unter höherer Spannung anfassen. ;)

[021aet04]

Ist richtig, jedoch wird der Strom bei niedrigen Spannungen nicht erreicht (z.B. 12 oder24V Akku).

MfG Hannes

[RoboHolIC]

. . . (so viel also zum Dilettanten und zur Spielwiese) . . .

Das muss aber nicht böse gemeint gewesen sein.
Ich empfehle den Wikipedia-Eintrag zu 'Dilettant': sehr erhellend und menschenfreundlich, was mit dem Dilettanten ursprünglich gemeint ist.

Zur Problemstellung: Ich fände es nicht abwegig, den Bleiakku immer als Stromversorgung zu verwenden und beim Experimentieren kontinuierlich nachzuladen. Wenn du viele Stunden lang am Roboter sitzen solltest, wird er davon nur einen kleinen Teil der Zeit aktiv sein. Das könnte mit dem ständigen Nachladen durchaus hinkommen. Ein Ladegerät für Bleiakkus hast oder brauchst du ohnehin.

[Donevan]

Ich kenne das Wort halt nur im negativen Kontext. Naja, lassen wir das. Akku und Ladegerät parallel zu schalten gefällt mir als Lösung bisher am besten :) Bleiakkus gibts ja für ein paar Heller. Ja, da sollte für den Anfang funktionieren.

Weiter tüfteln werde ich aber trotzdem nebenbei. Und wenn ich dann ein wenig weiter bin komme ich wieder darauf zurück.


Grüße,
Don

[Peter(TOO)]

Hallo Don,

Akku und Ladegerät parallel zu schalten gefällt mir als Lösung bisher am besten :) Bleiakkus gibts ja für ein paar Heller. Ja, da sollte für den Anfang funktionieren.
Der Akku wirkt dann wie ein sehr grosser Elko.

Man muss halt zwischen Durchschnitts- und dem Spitzen-Strom unterscheiden.
Das Netzteil muss nur den durchschnittlichen Strom liefern können, der Akku liefert dann die Spitzenströme.

Wenn du also für 1s 100A ziehst und dann 9s kein Strom fliesst, muss das Netzteil nur für 10A ausgelegt sein, der Akku muss aber zumindest 90A liefern können.

MfG Peter(TOO)

[White_Fox]

So, da nun jeder Mal bei 0 angefangen hat (stellt euch vor, auch studierte Vollprofis mit jahrelanger Berufserfahrung, die vergessen das nämlich gerne mal), läuft es halt anfangs nach dem Trial&Error-Prinzip (so viel also zum Dilettanten und zur Spielwiese).
Möglicherweise können studierte Vollprofis die Schwierigkeiten, die sich ergeben, auch einfach nur besser einschätzen. Ein Schaltegler ist theoretisch eine einfache Sache...ein Schalter und eine Spule. Praktisch wird dann selbst dem ein oder anderen Studierten schon schlecht, wenn er bloß die Differentialgleichung sieht die den Strom durch eine Induktivität in Abhängigkeit von der Spannung beschreibt.

Wenn du dich damit beschäftigen willst tu das...aber dein Eingangspost hat schon gezeigt, daß du noch sehr viel zu lernen hast für dein Vorhaben.

[Peter(TOO)]

Hallo,

Möglicherweise können studierte Vollprofis die Schwierigkeiten, die sich ergeben, auch einfach nur besser einschätzen. Ein Schaltegler ist theoretisch eine einfache Sache...ein Schalter und eine Spule. Praktisch wird dann selbst dem ein oder anderen Studierten schon schlecht, wenn er bloß die Differentialgleichung sieht die den Strom durch eine Induktivität in Abhängigkeit von der Spannung beschreibt.

Wenn du dich damit beschäftigen willst tu das...aber dein Eingangspost hat schon gezeigt, daß du noch sehr viel zu lernen hast für dein Vorhaben.

In der zweiten Hälfte der 70er Jahre war der L266 neu und hat sich schnell verbreitet, dieser Schaltregler konnte bis zu 4A liefern und es gab ein Evaluationsboard dazu.

Aus der selben Familie folgte dann der L4070, ein 10A Regler.
Da warnte mich der Verkaufs-Ing, weil viele das Problem hatten, dass die Schaltung, nur wegen Layoutproblemen, nicht läuft.
War nicht mein erster Schaltregler und deshalb dann auch kein Problem.

Ich hatte auch noch einen Kollegen, der hat beim CERN 10kA-Netzteile, linear geregelt (geschaltet geht nicht, wegen den Störungen), für Magnetspulen entwickelt. Ist wieder eine eigene Welt, mit eigenen Problemen.

MfG Peter(TOO)