Labornetzteil mit hoher Spannung

[PICture]

Bei jedem analogem Spannungregler wird immer (Eingangspannung - Ausgangspannung) * Ausgangstrom in Wärme umgewandelt, die Abgeführt werden muss, egal wie sie verteilt wird. Ohne Lüfter könnte man nur bis zu 1/3 der max. Verlustleistung (Ptot) z.B. von einem Transistor praktisch nutzen.

[Besserwessi]

Bei Schalttransistoren wie dem BUX98 fehlt oft eine Angabe zum SOA - das heißt aber nicht, dass es da nicht auch die Grenze gibt, sondern einfach nur das man sich als Schalter nicht so drum kümmern muss. Das Problem ist ein prinzipielles, und trifft auch MOSFETs: Der Strom verteilt sich nicht immer gleichmäßig, und über die Temperatur kann es zu positiver Rückkopplung kommen, vor allem wenn die Spannung hoch ist. Auch bei MOSFETs gibt es eine solche Grenze, die aber nur sehr selten angegeben wird, weil die meisten MOSFETs als Schalter vorgesehen sind. Für Audioanwendungen gibt es da spezielle relativ teure Typen, die auch für den Linearbetrieb vorgesehen sind und nicht so sehr unter den Begrenzungen leiden.

Es gibt auch etwas stärkere Transistoren wie z.B. den MJ15003. Da wäre dann rund 1 A möglich.
Die günstigere Alternative wäre aber wohl 2 Transistoren in Reihe, die sich die Spannung aufteilen. Da könnten dann 2 Stück BD249 bis etwa 1,5 A liefern. Dazu käme noch das man damit eine 2. kleinere Spannung vom Trafo nutzen könnte.

Parallel ginge im Prinzip auch, so ähnlich wie gezeigt mit je einem zusätzlichen Widerstand am Emitter, damit sich der Strom gleichmäßig verteilt. Allerdings hätte man mit 2 mal BD249 dann auch nur etwa 500 mA als Limit. Bei Leistungsverstärkern oder Linearnetzteilen für kleinere Spannungen macht man das mit der Parallelschaltung auch häufig.

[Dominik009]

Hallo,
also ich werde aufjedenfall einen großen Kühlkörper und Lüfter zur aktiven Kühlung verbauen. Das steht so schonmal fest.

Ich habe mir überlegt einen Trafo mit 2x40V zu kaufen. Gleichgerichtet wären das ja ca. 56V. Ich möchte ja später ein 2tes Identisches Netzteil aufbauen um 2 verschiedene Spannungen zuhaben und eine symetrische Spannung von +-50V zu erzeugen.

Ist die Idee der Schaltung so richtig?
Habe leider die Netzteilplatine nicht mit eingezeichne, die kommt natürlich direkt nach dem gleichrichter.

Externes Bild anzeigen   

Der grüne Teil soll abgfrenzen, wo die 2 getrennten Spannungen zur symetrischen zusammenlaufen.


Bei einer spannung von 55V verträgt der MJ15003 max. 3,5A. Ich benötige eigentlich garnicht soviel. 1-2A würden mir ausreichen und das sollte man doch bei aktiver Kühlung hinbekommen, richtig?

Ich wollte mich nochmal bedanken, das ihr mir immer so ausführliche erklärungen gebt. Dadurch wird mir vieles klarer und ich lerne viel neues dazu. Vielen Dank dafür!=D>


Am besten wären vom MJ15003 doch dann 2 in Reihe geschaltet, die würden dann bis zu 7A vertragen und ich wäre auf der sicheren Seite. Dadurch entsteht auch weniger hitze.
Könntest du hierzu vieleicht ein Beispiel zeigen, wo ersichtlich ist wie du das mit den 2 Transisotren paarallel genau meinst. Ich würde denken, 2 Transisitoren hintereinander und die Basen verbinden wird es ja nicht sein, oder doch?

Viele liebe Grüße
Dominik

[PICture]

Am besten wären vom MJ15003 doch dann 2 in Reihe geschaltet, die würden dann bis zu 7A vertragen und ich wäre auf der sicheren Seite. Dadurch entsteht auch weniger hitze.

Um Strom zu vergrössern, werden zb. Transistoren paralell, nicht seriell geschaltet. Es entsteht insgesamt nicht weniger Hitze, sie wird aber verteilt. Damit sich der gesamte Strom besser verteilt, werden in der Praxis in Emmiter der Transistoren (T1 und T2) für negative Rückkopplung kleine Widerstände eingeschleift (Re1 und Re2).

                    C

                    |
               +----+-----+
               |          |
     B ----+---|------+   |
           |   |      -   |
          .-.  |     .-.  |
       Rb1| |  |  Rb2| |  |
          | |  |     | |  |
          '-'  |     '-'  |
           | |/       | |/
           +-| T1     +-| T2
             |>         |>
               |          |
              .-.        .-.
           Re1| |     Re2| |
              | |        | |
              '-'        '-'
               |          |
               +----+-----+
                    |

                    E

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

[Besserwessi]

 

Der Normalfall sind Transistoren parallel, so wie von Picture gezeigt. Die getrennten Widerstände an der Basis sind dabei eher nicht nötig.

Für ein Netzteil mit hoher Spannung, vor allem wenn man vom Trafo schon 2 Spannungen (z.B. 40 V und 80 V) zur Verfügung hat, kann man aber auch eine Art Reihenschaltung, bzw. Umschaltung der Spannungsquelle wählen. Eine mögliche Schaltung ist oben gezeigt. Die Zenerdiode sollte etwa 2,5-3 V sein. Der Schaltungsteil um den PNP Transistor ist eine aktive Stromquelle als Ersatz für den Widerstand in der Netzteilschaltung - das hilft damit man mit der Spannung etwas höher kommt. Als Nachteil braucht die Schaltung etwa 2-3 V mehr an Eingangsspannung. Als Vorteil hat man weniger Verlustleistung und man kann kleinere Transistoren und Kühlkörper wählen und bekommt bei kleiner Spannung auch mehr Strom aus dem Trafo. Die Verlustleistung wird hier nicht auf die Transistoren verteilt, sondern es entsteht gleich weniger Wärme, weil die volle Spannung nur dann genutzt wird, wenn sie auch gebraucht wird. Dies ist auch nur eine Möglichkeit - da gibt es noch einige Alternativen.


Den Gleichrichter für eine +- Spannung kann man einfacher machen: Die Trafospulen kommen in Reihe, und ein Brückengleichrichter wird von den beiden äußeren Spannungen (hier dann wohl 80 V AC) gespeist. Der Mittelabgriff des Trafos (kommt nicht an den Gleichrichter) ist dann auch die Mitte von der Gleichspannung. Mit einem Gleichrichter ist es einfacher, der muss dann nur für mehr Spannung ausgelegt sein, das ist aber eher nicht das Problem. Man spart sich die Hälfe der Dioden und der Verluste.

[PICture]

Die getrennten Widerstände an der Basis sind dabei eher nicht nötig.

Natürlich, es ist allgemein dargestellt und in der Praxis hat man zwei Möglichkeiten den gleichen Strom über beide ungepaarte Transistoren einzustellen:

1. Bei einem gemeinsamen Basiswiderstand Rb per unterschiedliche Rex.

2. Bei gleichen Emmiterwiderständen Re1 = Re2 per unterschiedliche Rbx.

[Dominik009]

Hallo,
ihr beiden machts mir aber auch nicht einfach. Jeder von Euch zeigt gute und tolle Lösungen, ich muss mich aber für eine entscheiden.

Das mit der symterischen Spannungsversorgung weiß ich bereits. Ich habe es auch so realisiert (an einem kleinen Printrafvo mit 4,8VA. Nur mir geht es ja darum, nicht nur die symetrische Spannung zuhaben, sondern auch eine normale Spannung nutzen zu können.

Mit deiner Lösung könnte ich ja z.b. nicht 2 prositive, regelbare versorgungspannngen nutzen (es gibt natürlich da auch bestimmt eine Lösung, die ich jedoch nicht kenne). Sehe ich das richtig?

Ich bin mir mit dem Trafo noch nicht ganz sicher. Evtl kaufe ich einen mit etwas mehr VA und versorge beide Netzteile über einen Trafo mit 2 Abgriffen. Die Netzteile sollen ja eh in ein gemeinsames gehäuse kommen.


Die Schaltung von Besserwessi für die beiden Trafoabgreifungen ist echt interesant. Danke nochmal dafür. Ich habe sie mir direkt mal abgespeichert, bin mir aber noch nicht sicher, ob ich sie bei diesem Netzteil verwende, da ich eigentlich nicht mehr als 50V brauche und daher eigentlich bei diesem Netzteil keine verwendung für die hohe spannung.

Ich sitze momentan an meiner Simulationssoftware und ergenze den Poti zur feineinstellung der Spannung und werde mal die Schaltung von PCIture mit in den Schaltplan nehmen. Auch dir vielen Dank für die Schaltung!

Muss ich den jetzt die Widerstände in der Schaltung verwenden? Ich sehe es auch richtig, das bei Rb1 & Rb2 die selben werte verwenden muss (z.B. 1Ohm), diese aber auch weglassen kann und bei Re1 und Re2 verschiedene Werte (welche?) einsetzen muss?

Eine kurze theoretische Frage dazu:
Sehe ich es richtig das man auf diese Art auch 3,4,5 oder noch mehr Transistoren zusammenschalten könnte, wenn man bei einer Schaltung mit sehr hohen Strömen arbeitet?
Viele Grüße und vielen Dank
Dominik