Hallo zusammen,
da mein Labornetzteil mit 30V / 10A abgeraucht ist versuche ich auch schon seit längerem mir ein einfaches Netzteil selber zu basteln. Ganz gute Informationen habe ich unter
https://www.mikrocontroller.net/topic/276192 gefunden.
Ein paar Gedanken dazu von mir.
Der Shunt / die Stromregelung:
Für die lowside spricht die einfachere Regelung. Dagegen spricht, dass man die Massen nicht verbinden kann. Und, dass man den Spannungsabfall über den Shunt in der Spannungsregelung abziehen muss.
Für die highside spricht, dass die Masse gleich bleibt. Dagegen spricht, dass man nicht massereferenziert messen kann. Oder über extra Opamps, die eventuell die Regelung wieder langsam machen und "teuer" sind. Oder man lässt die Regelung auf der positiven Versorgungsspannung schweben. Unter
http://www.linear.com/docs/12479 gibt es eine schöne app-Note dazu.
Regelung:
Mir ist noch nicht klar, wie am Ende die Regelkreise zusammengeschaltet werden. Am wichtigsten ist IMO die Stromregelung.
Also könnte man das kaskadiert machen, d.h. der Spannungsregler gibt dem Stromregler die Stellgröße vor. Wird aber nicht gemacht.
Praktisch werden die beiden Regelkreise parallel geschaltet und über Dioden zusammengeführt. Der Opamp, der gerade nicht regelt, sollte aber nicht in die Begrenzung gehen, sondern in der Nähe der tatsächlichen Regelgröße bleiben. Sonst braucht er ewig, wenn der aktuelle Regler wegfällt und an den gerade nicht regelnden Opamp übergibt. Bastelbruder hatte dazu ein paar gute Informationen geliefert.
Schwingen:
Aufpassen muss man mit der Verstärkung. Der Basisstrom der Längstransistoren wird über weitere, kleinere, Transistoren bereitgestellt. Ähnlich wie bei Darlingtons. Aber das bedeutet auch eine weitere Spannungsverstärkung, für welche der Regelopamp nicht kompensiert ist. Das bedeutet Schwingen des Regelkreises. Bzw. man muss den Opamp kompensieren. Und das schein schon wieder schwarze Magie sein. Aber auch eine Chance, ein gutes Labornetzteil zu erkennen. Je weniger dieses von Layout und Bauteilschwankungen und "zufällig" eingefügten 100pF-Kondensatoren abhängt, destso besser ist es. Nur meine Meinung
Beispiel für schlechte Regelung:
Ein Voltcraft-Netzteil hat mir eine Reihe von LEDs gehimmelt, weil die Regelung einfach zu schlecht und zu langsam war. Das kann man z.B. daran erkennen, dass LEDs beim An-/Ausschalten hell aufblitzen. Oder an einem großen Elko am Ausgang, der die Regelung unnötig langsam macht.
Abführen der Verlustleistung:
Weiter sollte ein Labornetzteil eine Möglichkeit haben, die Verlustleistung intelligent auf mehrere Transistoren zu verteilen. Das bedeutet, dass bei BJTs diese über seperate Ausgleichswiderstände zusammengeführt sind. Mosfets haben, wie schon erwähnt, einen negativen Temperaturkoeffizienten in der Gatespannung und sind oft nicht mehr für den Linearbetrieb vorgesehen. Man hat hier also kaum Vorteile gegenüber den BJTs.
Unnötige Bauteile:
Oft sieht man einen riesigen Haufen Opamps. Dem stehe ich skeptisch gegenüber, wenn sie für die Funktion des Netzteils essentiel sind. Für Zusatzaufgaben, wie Lüfterregelung, Spannungs-/Stromanzeige, LEDs, Wicklungsumschaltungen ist es in Ordnung. Aber jeder Opamp kann potentiell ausfallen, macht die Schaltung kompliziert, ist "langsam", kann aber auch schwingen, fügt einen Offset ein und benötigt ungenaue Widerstände. Die Opamps, welche man verwendet, sollten also gut überlegt sein.
Stromversorgung:
Etwas unkonventiell kann man ein Schaltnetzteil verwenden. Das hat aber eventuell kapazitive Ableitströme auf PE und wird in jedem Fall die angeschlossene weitere Beschaltung mit Störungen verseuchen. Die Regelungen kann man IMO über fette Elkos entkoppeln.
Trafos mit angeschlossem Glättungskondensator ziehen sehr hohe Spitzenströme. Das ist auch logisch, da die Spannung des Trafos (idealerweise) nur für sehr kurze Zeit über der Spannungs des Glättungskondensators ist. D.h. die gesamte Energie muss in einem sehr kurzen Teil der Halbwelle übertragen werden. Das bedeutet hohe Ströme im Kondensator UND Trafo (Skineffekt!). Siehe auch den Anhang unter
https://www.mikrocontroller.net/topic/270709#2832482. Eine Lösung dafür ist ironischerweise, die Leitungen zwischen Trafo, Gleichrichter und Glättungskondensator knapp zu dimensionieren. Durch diesen Widerstand (oder einem diskret angeordneten) wird der Strompuls etwas auseinander gezogen. Elko hat die Erklärungen dazu:
http://www.elektronik-kompendium.de/sit ... 210251.htm Mit einem Vorwiderstand kann man auch wieder mehrere Gleichrichter parallel schalten.
Passiver Schutz:
Wie in dem Elko-Artikel beschrieben, sollte man in jedem Fall eine lastparallele Diode und eine Freilaufdiode verwenden. Mit würde mein Labornetzteil noch leben
Weitere Faktoren:
Wovon ich noch keine Ahnung habe: Restwilligkeit, Genauigkeit, Umschalten der Trafowicklungen, Schaltregler als Vorregler.
Soviel habe ich mir inzwischen angelesen. Meine bisherigen Versuche waren aber nicht so erfolgreich. Momentan scheitert es an der (schnellen) Stromregelung. Ich freue mich über konstruktive Kritik an meiner Meinung. Dann können meine Bauteile den magischen Rauch behalten
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