Labor-Schaltnetzteil

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Hallo!

Ich hab vor kurzem die Idee gehabt, wie ich mir ziemlich billig ein
vernünftiges Labornetzteil bauen könnte. Billig weil ich um den dicken
Trafo herumkomme und auch keine teuren Leistungsbauelemente benötige. Es
wird nicht, wie im konventionellen Regelnetzteil die überschüssige
Energie "vernichtet", sondern gar nicht erst gewandelt. Deshalb keine
ungeheure Erwärmung, nehme ich an.
Die Frage ist nur: Funktioniert es?
Ich habe den Plan mal gepostet:
http://www.stegemannbau.de/thomas/swmd.jpg
Dazu mal eine kurze Erklärung:
Ein NE555 werkelt mit einer Taktfrequenz von einigen kHz (einstellbar
durch das Stereo-Poti R1) mit einem Tastverhältnis von 50% an 12V.
Er steuert direkt einen MOSFET an (wie er auch in Monitoren vorkommt),
welcher einen Trafo bei jedem Impuls an die gleichgerichtete
Netzspannung legt.
Den Trafo habe ich selber aus einem alten Sperrwandlertrafo (Ferritkern)
hergestellt.
L1 hat 56 Windungen, L2 6 und L3 2. L2 ist die Ausgangswindung. Hinter
ihr wird nur noch gleichgerichtet und geglättet. L3 ist die Regelspule.
Man könnte zwar auc direkt mit L2 regeln, aber dann wäre keine
galvanische Trennung mehr gegeben.
Durch R3 läßt sich die untere Spannungsgrenze (z.B. 0 Volt) einstellen,
durch R5 die obere (z.B. 30 Volt). Mit R4 wird im Betrieb die Spannung
eingestellt.
Wenn die Spannung am Transistor (an der Basis) über einen bestimmten
Wert steigt, wird der Lade-C des 555 kurzgeschlossen. Dadurch fallen
Impulse aus und die Ausgangspannung sinkt. Solange bis die Spannung am
Transistor wieder unter der Schwelle ist und der 555 wieder arbeitet.
Würde das theoretisch sowie praktisch funktionieren? Der Wirkungsgrad
sollte recht hoch sein, oder?

Gruß
Thomas


Re: Labor-Schaltnetzteil
Thomas Stegemann schrieb:


[Reichlich unkonventioneller Entwurf für ein SMPS]
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Wie berechnet man den Wirkungsgrad einer Schaltung, die keine Energie
aufnimmt? Das Ding überlebt nichtmal den ersten Zyklus.
Schau dir mal den Aufbau eines üblichen Sperrwandlers richtig an, z.B.
im Datenblatt des UC3845.
Ausserdem nimmt man für Labornetzteile das Schaltnetzteil nur zur
Vorregelung, danach kommt dann ein Linearregler. Überleg dir mal warum.


Gruß Dieter

Re: Labor-Schaltnetzteil
Hallo!

Wieso nimmt sie keine Energie auf?
Wäre das Netzteil ohne Linearregler zu instabil?

Gruß
Thomas

Dieter Wiedmann schrieb:

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Re: Labor-Schaltnetzteil
Thomas Stegemann schrieb:

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Weil der Schalttransistor schneller als du piep sagen kannst, von der in
der Streuinduktivität des Trafos gespeicherten Energie, in den
Transistorhimmel befördert wird.


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Du hättest einen, bei Labornetzteilen, unerwünscht hohen Ripple
(Wechselspannungsanteil). Auch die Regelgeschwindigkeit ist einfach für
viele Anwendungen zu gering.

Gruß Dieter

Re: Labor-Schaltnetzteil


Dieter Wiedmann schrieb:
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Unabhängig davon sollte man vielleicht nicht außer acht lassen,
dass das Poti sehr gut isoliert sein sollte, sonst kriegt man
beim Verstellen eine gebrezelt.

Gruß Andreas

Re: Labor-Schaltnetzteil

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Im *Prinzip* macht man das so,
in der *Praxis* verbaut man einige weitere Bauteile,
denn inder *Praxis* zerknallt dein Ding sofort.

Zwar gibt es durchaus einfache Labornetzteile die als
primaergetaktete Schaltnetzteile aufgebaut sind, geeignet
wenn die Anforderungen nicht so hoch sind (ein SNT hat
recht hohe Stoerungen in der Schaltfreqeunz am Ausgang
und regelt Belastungsschwankungen viel langsamer aus
als ein lineargeregeltes), z.B. www.elv.de SPS9001:

 http://www.elv.de/service/manuals/SPS9001/21509-SPS9001.pdf (0-30V/0-20A,
keine Wickelangaben für Trafos)
 http://gb97816.bei.t-online.de/ (Projekt Stromquelle 0-30V/0-60A/900W)

Aber deine Schaltung hat dermassen viele grundlegende Fehler

(1k in Gate-Ansteuerung des MOSFET macht Umschaltvorgang viel zu langsam,
kein Snubber,
C3, aus dem die Regelung stammt, entlaedt sich viel
langamer als C2, aus dem die Last versorgt wird,
keine ordentliche Regelschleife (continous vs. discontinuos Betrieb nicht
bedacht),
hinter der Drossel am Ausgang noch ein C,
keinerlei Schutz gegen garnichts (zumindest Ueberstrom sollte abgefangen werden)
etc...)

so das man dir ein Buch empfehlen sollte:

 Switchmode Power Supply Handbook, Billings, McGraw Hill, 0070067198
 Switching Power Supply Design, Pressman, McGraw Hill, 0070522367
 Schaltnetzteile. Konzepte, Bauelemente, Anwendungen; Hirschmann / Hauenstein;  
    ISBN 3-8009-1550-2
 SWITCHMODE Power Supply Reference Manual SMPSRM-D.PDF von
    http://www.onsemi.com/ mit vielen Beispielschaltungen

Ich bin gespannt, wann du dein ersten regelbares Labornetzteil
auf Schaltreglerbasis am laufen hast. Nur zu (aber fang mit
einem LM2575 an :-)

Ich hoffe, das die
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de /
viele brauchbare Hinweise enthaelt.
--
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Re: Labor-Schaltnetzteil

BTW, fällt vielleicht jemandem ein Link zu einem gut designten und
nachbaubarem Labor-Schaltnetzteil ein?
Am liebsten wäre mir übrigens noch uC geregelt. Wenn dann noch die Teile
durch Raubbau an ATX-Netzteilen beschaffbar wären... aber das sind
vermutlich zu hohe Anforderungen.

MfG, Bernd


Re: Labor-Schaltnetzteil
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Hast du die Mail nicht gelesen, auf die du antwortest ?
--
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Re: Labor-Schaltnetzteil
On Fri, 5 Sep 2003 11:24:59 +0200, "Bernd Maier"

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Mit einem gut designten Netzteil ist es fast wie mit einem gut
designten Verstärker. Da steckt viel Arbeit drin und sowas wirft man
nicht einfach in's Netz (auch nicht mit Controller-Source).
Nur weil es viele (billige) gibt, heist das noch lange nicht, das
überall Pläne für gute zu bekommen sind.  

Tschö
   Dirk

Re: Labor-Schaltnetzteil
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Doch:
 http://gb97816.bei.t-online.de/ (Projekt Stromquelle 0-30V/0-60A/900W)

(hab ich nicht nachgebaut, ist aber eine der besten Ausarbeitungen
im Netz. Sieht vertrauenserweckend aus.)

Du hast auch den Thread nicht gelesen, in den du reinpostest.
--
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Re: Labor-Schaltnetzteil
MaWin schrieb:

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<mode=Griffelspitzer>
Den Magnetisierungsstrom des Wandlertrafos könnte man noch um ca. 30%
verringern, wenn er nach den 'Regeln der Kunst'(TM) aufgebaut würde.
Dann würde auch ein ETD49/N93 Kern reichen.
</mode>

Ansonsten ist das ein absolut sauberes und durchdachtes Design.

Gruß Dieter

Re: Labor-Schaltnetzteil
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Du meinst wohl eine dem Kernmaterial und der HF-Litze angemessene
Taktfrequenz.
35kHz sind schon etwas wenig, da könnte man sogar noch N27 und normalen
Draht nehmen.
Die Ansteuerung der MOS-FETs ist auch etwas aufwendig gestaltet, zwei
Übertrager wären hier sicher besser, als diese Optokoppler, die sicher
eine hohe Totzeit haben und so vielleicht für die 35kHz
mitverantwortlich sind.

Rick

Re: Labor-Schaltnetzteil
Rick Sickel schrieb:

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Nein, ich meine den Wicklungsaufbau, es lohnt sich auf eine geringe
Streuinduktivität zu achten.


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Die niedrige Frequenz macht schon Sinn, man hat einen größeren
Regelbereich.
N27 könnte man schon verwenden, ist halt eine Frage des Wirkungsgrads
und damit der Temperatur des Trafos.


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Die Dinger sind recht flott, schau mal ins Datenblatt.


Gruß Dieter

Re: Labor-Schaltnetzteil
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Das würde sich wirklich anbieten, da die Primärwicklung sowieso schon
zwei Lagen hat.

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Der Regelbereich bleibt eigentlich gleich. Bei weniger Hauptinduktivität
hat man auch weniger Streuinduktivität und somit auch weniger
Kommutierungsspannungsabfall.
Nach unten hin werden natürlich die Einschaltdauern deutlich kürzer und
somit die Schaltverluste dominierender. Diese Problem könnte man mit
einer Umschaltung der Taktfrequenz auf niedrigere Werte bei geringen
Tastverhältnissen lösen.


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Dann sind sie bestimmt auch deutlich teurer als ein Übertrager.

Rick

Re: Labor-Schaltnetzteil
Rick Sickel schrieb:

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So macht man das ja auch bei ordentlichen, grundlastfreien SMPS.
Intermittierender Betrieb ist IMHO keine wirkliche Alternative.


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Das allerdings, man spart sich halt die Mühe den Steuertrafo zu
berechnen. Ist ja auch sooo schwierig.;-)

Gruß Dieter

Re: Labor-Schaltnetzteil

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Siehe de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de /
(sagte ich doch schon).

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Kommt drauf an, wann:

a) Schon in der ersten ON-Zeit, weil die zu lang ist und der Strom
durch die Wicklung und damit den Transi zu hoch ist.

b) Erst beim abschalten des ersten Impulses, weil der 'Zuendfunke',
der von keinem Snubber abgefangen wird, den Transi zerdonnert.

c) Er nach ein paar Zyklen, weil die Umschaltzeit des Transi,
wegen Umladezeit des Gate uber 1k Ohm, so lang dauert, und somit
die Verluste (I*U) zu hoch sind -> Transi zu heiss -> Bumm.

d) Wenn der Strom am Ende einer Periode noch nicht auf 0 abgeklungen
ist, und der Regler im kontinuierlichen Betrieb arbeitet, steigt
der Strom immer weiter bis es knallt ?

e) ....
--
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Re: Labor-Schaltnetzteil

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Nein.
Billig und vernünftig schließt sich aus. Wenn sich ein vernünftiges
Netzteil auf diese Weise billig herstellen ließe, dann wäre doch jedes
Netzteil so aufgebaut, dass sagt einem doch schon der gesunde
Menschenverstand. Das dem wohl nicht so ist .......


[.....]
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Wenn man Schaltnetzteile bauen will, dann benötigt man:

Oszilloskop,
Regeltrenntrafo,
Induktivitätsmessgerät.

Hinzu kommt, dass man vorher eine Menge lesen und verstehen muß.

Ein Ringkerntrafo für 250W kostet bei Reichelt 25,- EUR und der 3055
ist auch nicht so teuer. Wenn es daran scheitert, dann ist dieses
Hobby einfach zu groß.

Wenn man Elektronik basteln will, dann benötigt man ein paar
Grundgeräte wie Multimeter, Labornetzteil, Oszi. usw.. Ein
Schaltnetzteil kann man nur bauen, wenn man eine gewisse
Laboraustattung bereits hat. Man kann nicht aus dem "Nichts" heraus
ein primär getaktetes Schaltnetzteil bauen.

Schau Dir mal unter http://www.powerint.com/appnotes.htm  die AN32 an.
Da stehen einige wichtige Dinge (verständlich) mit Berechnungsformeln
drin, die man beachten muß, wenn man ein Sperrwandler-SMPS bauen will.
Wenn Du das alles soweit verstanden hast, dann kannst Du mit den
ersten praktischen Versuchen anfangen.

SMPS sind auch deshalb etwas schwierig, weil hier hohe Spannungen bei
hohen Frequenzen zusammenkommen. Ist irgenwo etwas ein paar
Mikrosekunden zu lang oder zu kurz, dann macht es einfach "Bum!" und
alles fliegt auseinander. Du weißt dann nicht, woran es gelegen hat
und wo Du als nächstes ansetzen mußt.

Tschö
    Dirk

Re: Labor-Schaltnetzteil
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Vernuenftig ist relativ.
Es gibt Labornetzteile fuer 1000 EUR, die ihr Geld wert sind.
Die Frage ist, wofuer du ein Labornetzteil brauchst.

Je nach Antwort kann alles, von einem 12V Steckernetzteil
bis hin zu einem 1kW Schaltnetzteil 'vernuenftig' sein.

Man wird eine 1000 EUR Praezisionsspannungsquelle nicht
verwenden, um mal einen Spielzeugmotor damit anzutreiben.

Wenn du moeglichst billig an ein Labornetzteil kommen willst,
und bereit bist selber zu basteln, sagt schon die
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de /
das man einen HiFi-Verstaerker vom Schrott schlachten kann.

Man wird dann irgendwas aehnlich dieser Schaltung aufbauen:
http://ourworld.compuserve.com/homepages/Bill_Bowden/ps6.gif
und muss halt gucken, wie man da die vorhandenen Bauteile
einfliessen laesst. Gehaeuse, Netzschalter, Sicherung, Trafo
(eventull braucht man einen zweiten kleinen), Kuehlkoerper,
Gleichrichter, Siebelko, Leistungstransistoren, OpAmp sollten
vom Verstaerker brauchbar sein.

Ich selbst finde die Schaltung besser:
 http://mitglied.lycos.de/hobbyelec/spannung-messen/NT40315.GIF
Aenderungen wurden in dieser NG besprochen (siehe Google Groups).
--
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Re: Labor-Schaltnetzteil

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Gerade als Schüler hat man heutzutage doch wirklich genug finanzielle
Möglichkeiten!

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Mit einem PC-Netzteil kann man z.B. PCs betreiben. Es gibt auch relativ
aufwendige Umbauanleitungen für PC-Netzteile, aber nicht als
Labornetzteil! Auch würde ich dazu nicht so eine schwache, veraltete
Gurke nehmen!

HTH Lars

Re: Labor-Schaltnetzteil
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Natürlich ist das zuzumuten! Dagegen habe ich gar nichts gesagt! Du sagtest nur,
dass
das Hobby für mich wohl zu groß wäre, wenn ich nicht mal das Geld hätte. Darum!
Ich
werde auch sicher sparen aber wenn es irgendwie billiger möglich ist, hätte ich
das
lieber.

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*g*

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Du drehst einem das Wort im Munde um!
Ich schrieb bloß das es sich um ein Kopierernetzteil handelt, nur zu deiner
Information! Du solltest bloß nochmal lesen, um das Wort "PC-Netzteil" zu finden!

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Hab es mal durchsimuliert, kann man aber wohl vergessen! Wäre am Ende doch
teurer und
aufwendiger und sicher nicht stabiler als ein konventionelles Netzteil mit
Längsregler.

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Du zumindest!

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Ich habe nie gesagt, dass ich es nicht einsehe!

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Wenn du das so siehst... (jaja, die Jugend von heute...)

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Also es sollte in der Ausgangsspannung von 0 bis ca. 30 Volt (stufenlos) regelbar
sein.
Der Strom sollte (ebenfalls stufenlos) begrenzbar sein und maximal 5 Ampere
sollten
schon drin sein.
Ich stelle keine all zu großen Erwartungen an das Netzteil, will es aber auf
jeden
Fall selbst bauen und nicht komplett kaufen. Über die Restwelligkeit hab ich mir
noch
keine zu großen Gedanken gemacht, aber viel größer als 100mV sollte sie nicht
sein.

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Gruß
Thomas



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