Guten Tag, ich plane zur Zeit ein 30V / 5A Labor-Schaltnetzteil. Dieses Netzteil soll ohne größere Schäden (Sicherungswechsel ist erlaubt) folgende Fehlerfälle ca. 3-5 mal in seiner Lebensdauer aushalten: - Autoakku verpolt angeschlossen: -12V und praktisch unendlich Strom - Überspannung, z.B. 50V, wird am Ausgang eingespeist Wenn möglich, dann sollte auch der Worst-Case (230V~ an Ausgang) ohne größere Rauchwolken ablaufen. Ja, ich kenne diverse Leute, die so einen Worst-Case schon erzeugt haben, auch wenn ich es nicht vorhabe. Ich habe mir nun folgendes überlegt: Gegen die Überspannung braucht es eine Crowbar, und dann auch eine Sicherung, die irgendwann durchgeht. Da der Ausgangselko keine 230V mag, darf er auch nur vor die Sicherung. Bis zum Ansprechen der Crowbar begrenzt eine dicke Suppressordiode die Spannung auf ein halbwegs erträgliches Maß. Gegen Rückwärtsspannung wird diese Suppressordiode als unidirektional ausgeführt, sodass sie gleich als Rückwärtsdiode dient. Bei genug Strom fliegt die Sicherung. Kleine Rückwärtsströme sind vorerst nicht mein Hauptproblem. (Dafür könnte noch eine dicke Schottkydiode parallel.) Damit habe ich jetzt die Ausgangsschaltung, die im Anhang gezeigt ist. Wenn ich die Spannung nach der Sicherung zur Regelung verwende, und die Ausgangslast plötzlich abfällt, ist die Ausgangsspannung kurzzeitig R_sicherung*I zu groß, bis der Elko entladen ist. Wenn ich die Spannung vor der Sicherung regle, ist die Ausgangsspannung immer R_sicherung*I zu gering, dafür gibt es auch kein Überschwingen. Gibt es da eine anständige Lösung? Gruß Max
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schaltung.png
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Leider kann ich den Sinn dieser Schaltung nicht nachvolziehen. Welche Funktion soll der Thyristor haben. Muß die Sicherung nicht auf die andere Seite --> Richtung Eingang?
Der Thyristor soll mit einer entsprechenden Crowbar-Beschaltung vor
länger andauernder Überspannung schützen. Wenn der Schaltwandler einen
Kurzschluss bekommt, schmeißt der Thyristor die Sicherung hinter dem
Netztrafo, die nicht auf diesem Schaltplan ("viel weiter links") ist.
Wenn von außen Überspannung kommt, schmeißt er die Sicherung "F1" am
Ausgang.
Bevor noch jemand nachfragt: In Reihe zum Thyristor kommt natürlich noch
eine entsprechende Spule, damit er nicht am zu hohen di/dt stirbt.
Sicherung hinter dem Netztrafo????? Du meinst die Sicherung vor dem Ausgang oder?
@hacker-tobi: Also, es gibt zwei Fehlerfälle: - Schaltwandler kriegt einen Schuss und liefert die volle Spannung am Ausgang. Die hier nicht gezeigte Sicherung hinter dem Netztrafo fliegt, da der Thyristor den Ausgang kurzschließt. Dieser Fall ist nicht wirklich mein Problem, deshalb habe ich dies auch hier nicht gezeigt. - Misshandlung des Ausgangs durch böswillige Benutzer: Anlegen von Überspannung aus anderen Netzteilen, Elkos, 230V~, und so weiter. Der Thyristor schließt kurz und die Sicherung F1 am Ausgang fliegt, sodass das Netzteil überlebt.
> - Misshandlung des Ausgangs durch böswillige Benutzer: Anlegen von > Überspannung aus anderen Netzteilen, Elkos, 230V~, und so weiter. Wen willst du denn alles an das Netzteil ranlassen? Ein Netzteil gegen Vandalismus zu schützen, das hab ich noch nicht gehört, und wenn es mit Fremdspannung nicht mehr geht, dann nehmen sie auch den Hammer. mgf Manfred
Im Grunde kannst du den Feedback-Anschluss der Regelung auch direkt an den Ausgang - also nach der Sicherung - anschließen. Dann muss eben der Mess-Spannungsteiler so hochohmig sein, dass er bei der max. vorgesehenen, versehentlich angelegten Spannung nicht abraucht. Beachten sollte man dabei auch die max. Spannungsfestigkeit der Widerstände. Also 2 in Reihe geschaltete 220kOhm-Widerstände würden z.B. auch 400V~ dauerhaft überstehen. An sich sollte die Schaltung so funktionieren. Ich finde es auch eine sehr gute Idee, sowas in ein Labornetzteil einzubauen (habe auch schon mehrmals Netzteile durch versehentliche Misshandlung gekillt und nachher wieder repariert). Wenn allerdings Schutz vor versehentlich angelegter Netzspannung und dicken Elkos mit viel Spannung wichtig ist, muss man bei der Sicherung auf den Trennschaltstrom achten (das ist der max. Strom, den die Sicherung noch abschalten kann ohne dass in der Sicherung nach dem Durchbrennen ein Lichtbogen stehen bleibt). Die nicht sandgefüllten 5*20mm-Sicherungen haben da gerade mal ~100A. Das reicht für einen Kurzschluss an Netzspannung niemals aus. Die sandgefüllten haben zumindest 1500A. Nicht schlecht; aber das geht besser... 10,3*38mm-Sicherungen haben nämlich nicht weniger als 120kA Trennschaltstrom - und das normalerweise bei 500V~ oder 400V=. Das sollte wohl genug sein ;) Diese Sicherungen kosten bei Reichelt so 0,70€/Stück. Gut ist auch ein impulsfester Folienkondensator direkt am Netzteil-Ausgang. Zum Beispiel WIMA MKP-10 (oder gar FKP-1) mit z.B. 0,1µF/630V. Dieser Kondensator schützt das Netzteil weitgehend vor HF-Störungen (ich habe z.B. schon mal versehentlich mit einer Schaltung, die viele HF-Störungen auf der Betriebsspannnug erzeugt, den ICL7107 der Stromanzeige des Netzteils gekillt).
Hallo Manfred,
> böswillige Benutzer
Ups, ganz so war das nicht gemeint. Ich habe nur vor, diverse
Voltcraft-Netzteile umzubauen, die aus oben genannten Gründen gestorben
sind. Ich korrigiere das mal auf "übernächtigte, kurz unaufmerksame
Benutzer". Und ein verpolter Autoakku kann wirklich jedem mal passieren
- selbst bei einem Akkuladegerät mit roter und schwarzer Klemme, das ich
vom Flohmarkt habe, lag eine Rechnung über "Gleichrichter und
Ausgangssicherung getauscht" bei, du kannst dir denken was das wohl war.
Ideal wäre ein Netzteil das "alles außer Hammer" aushält.
Wenn man allein den verpolten Autoakku als Anforderung nimmt, kommt man
zum selben Grund-Problem mit der Ausgangsspannung (zu dem bisher leider
niemand etwas geschrieben hat).
Gruß, Max
Hallo Stimmy, endlich mal jemand der die selben Erfahrungen gemacht hat :) Danke für den Hinweis mit der Sicherung, 230V ist wohl doch eher ein "auslegungsüberschreitendes Ereignis", wie man heutzutage den Super-GAU gerne nennt. Bei Spannungsmessung am Ausgang habe ich dann aber immer noch das Problem, dass die Spannung eine Zeit lang um R_sicherung*I ansteigt, wenn der Ausgangsstrom plötzlich wegfällt, da die Spannnung im Elko ja erstmal konstant bleibt. Gruß, Max
Max G. schrieb: > Wenn man allein den verpolten Autoakku als Anforderung nimmt, kommt man > zum selben Grund-Problem mit der Ausgangsspannung (zu dem bisher leider > niemand etwas geschrieben hat). Den falsch angeschlossenen Akku kannst du mit einer straffen (10A) Diode antiparallel zum Thyristor entschärfen. Da kommt dann auch gleich die Sicherung. Wird in einigen Ladegeräten auch so gemacht. Gruß Manfred
Leute, habt ihr meinen Post überhaupt ganz gelesen? Für den Akku-Verpoler brauche ich eine Sicherung und eine Rückwärtsdiode. Ob das jetzt die Suppressordiode mit erledigt (1,5KE___A haben eine Rückwärtsdiode mit drin) oder eine Schottky, ist erstmal egal. Mit der Sicherung habe ich nun einen Widerstand (ca. 26 mOhm) im Ausgangspfad und zwei Möglichkeiten: Ich nehme jetzt mal 5V Ausgangsspannung als Beispiel: a) Spannung vor der Sicherung messen und regeln: Bei 5A Belastung ist die echte Ausgangsspannung nur 4,87 V. Nicht optimal. b) Spannung nach der Sicherung messen und regeln: Wenn ich länger mit 5A belaste, ist die Spannung im Elko auf 5,13V ausgeregelt, damit am Ausgang 5V anliegen. Geht jetzt die Belastung schnell auf 0 zurück, liegen am Ausgang 5,13V an. Auch nicht das Gelbe vom Ei. Ideen? Vorschläge? Gruß, Max
Max G. schrieb: > Geht jetzt die Belastung schnell auf 0 zurück, > liegen am Ausgang 5,13V an. Auch nicht das Gelbe vom Ei. 5,13V und das auch nur kurz wird keine nachfolgende Schaltung zerstören. Im übrigen hat jedes geregelte Netzteil Spannungsspitzen bei großen Lastwechseln. Manfred
Max G. schrieb: > Guten Tag, > > ich plane zur Zeit ein 30V / 5A Labor-Schaltnetzteil. Dieses Netzteil > soll ohne größere Schäden (Sicherungswechsel ist erlaubt) folgende > Fehlerfälle ca. 3-5 mal in seiner Lebensdauer aushalten: > - Autoakku verpolt angeschlossen: -12V und praktisch unendlich Strom > - Überspannung, z.B. 50V, wird am Ausgang eingespeist > Wenn möglich, dann sollte auch der Worst-Case (230V~ an Ausgang) ohne > größere Rauchwolken ablaufen. Ja, ich kenne diverse Leute, die so einen > Worst-Case schon erzeugt haben, auch wenn ich es nicht vorhabe. Hallo Namensvetter, was spricht gegen eine popelige Längsdiode vor dem Ausgang? Deinen Regelabgriff musst Du dann zwar zwischen Diode und Ausgang legen, aber das klingt nach einem lösbaren Problem. Das Thema Überspannung sollte sich damit auch erledigt haben. Oder mache ich einen Denkfehler?
Gegen Fremd-Einspeisung funktioniert die Längsdiode, leider aber nicht gegen den verpolten Autoakku. Bei diesen -12V fließt ja Strom aus dem Netzteil-Plus heraus in den Akku und will diesen mit Gewalt "andersherum laden". Die Elkos im Netzteil mögen die -12V aber nicht sonderlich. Gruß, Max
Max G. schrieb: > Leute, habt ihr meinen Post überhaupt ganz gelesen? .. > Ich nehme jetzt mal 5V Ausgangsspannung als Beispiel: Ja, haben wir. Du aber hast nicht alle Antworten verarbeitet. > > Ideen? Vorschläge? Gruß, Max dies Teilproblem wurde von stimmy bereits 28.04.2011 12:49 (im ersten Abschnitt seines Posts) technisch sauber gelöst.
@Andrew Taylor: Ich habe noch einmal alle Antworten durchgelesen und meine alles verarbeitet zu haben. Stimmy schlägt Lösung b (Messung und Regelung direkt am Ausgang) vor, sowie eine hochwertige Sicherung und entsprechende Dimensionierung der Widerstände. Dies ist bisher auch die beste Lösung. Dabei gibt es jedoch noch folgenden Nachteil, wie ich schon im ersten Post geschrieben habe: > Wenn ich die Spannung nach der Sicherung zur Regelung verwende, und die > Ausgangslast plötzlich abfällt, ist die Ausgangsspannung kurzzeitig > R_sicherung*I zu groß, bis der Elko entladen ist. Die Sicherung hat 26mOhm, macht also 0,13V Überschwingen bei Lastabfall, das sich aus Prinzip nicht wegbekommen lässt. Bereits im ersten Post habe ich gefragt, ob man das nicht mir irgendeiner cleveren Lösung wegbekommt. Gruß, Max
Max G. schrieb: > Gegen Fremd-Einspeisung funktioniert die Längsdiode, leider aber nicht > gegen den verpolten Autoakku. Bei diesen -12V fließt ja Strom aus dem > Netzteil-Plus heraus in den Akku und will diesen mit Gewalt "andersherum > laden". Die Elkos im Netzteil mögen die -12V aber nicht sonderlich. Stimmt. Dann würde ich eine Schaltung aus einem Relais und einem aus zwei OPs zusammengestrickten Fensterkomparator vorschlagen - wenn die Klemmenspannung außerhalb des zulässigen Wertebereichs liegt, macht das Relais auf. Wäre im Grunde die nichtzerstörerische Variante Deiner Schaltung.
Auch ohne Sicherung wirst du bei Lastabfall ein Überschwingen mit dem Oszi messen. Das ist normal, da ja nicht nur die Sicherung sondern auch alle Kabel und Leiterzüge im Regelkreis einen Widerstand im milliohm Bereich haben.
Deinen Thyristor solltes Du austauschfreundlich montieren, da ich schon einige "Erfahrung" mit geschmolzenem Silizium und aufgeplatztem Deckel hatte.
Vielen Dank für all die nützlichen Beiträge. Max G. schrieb: > Dann würde ich eine Schaltung aus einem Relais und einem aus zwei OPs > zusammengestrickten Fensterkomparator vorschlagen [...] Klingt gut, aber ich weiß nicht ob das liebe Relais noch abschaltet wenn gerade der Autoakku vollen Saft liefert. OK, ohne Rückwärtsdiode fließt nicht soviel Strom, aber ich habe keine Ahnung ob nicht der Elko oder sonst irgendwas anfängt, Rückwärtsdiode zu spielen. Ich hatte nur mal einen Panasonic FC-Elko, der ordentlich heiß wurde, als er falsch eingelötet war, und zum Glück keine Sauerei veranstaltete, seitdem habe ich das nicht weiter erforschen wollen :) @Manfred G.: Diese Leitungen sind aber vor dem Ausgangs-Elko, sodass dieser sich nicht auf eine höhere Spannung aufladen kann. Dementsprechend gibt es keinen plötzlichen Spannungssprung, bis der Elko wieder entladen ist, sondern nur einen langsamen Anstieg, da der Schaltregler zuviel Strom liefert. Dieser Anstieg lässt sich bei entsprechender Auslegung der Regelung halbwegs (aber natürlich nicht ganz) in den Griff bekommen. @Thyristorschreck: Ja, die Auslegung des Thyristors ist schwierig, da muss ich noch etwas simulieren und rechnen, bis das passt. Danke für den Tip, wird berücksichtigt. Bisher hatte ich an einen TO220-Thyristor TYN616 gedacht (I²t=180 A²s), ich habe aber Zweifel dass der den Eingangselko überlebt. Gruß Max
Das Kernproblem (Absicherung) wurde hier schon zur Genüge behandelt. Zu den Spannungsspitzen:auch ich bevorzuge die Regelung direkt am Ausgang hinter der Sicherung. Du hast zwar recht, beim Sprung von 5A auf 0 geht die Spannung etwas hoch, bis sich der Elko wieder entladen hat, aber das ist bei jedem geregelten NT so (denn die Reglung braucht auch etwas Zeit zum nachregeln). Daher hast du immer eine kurze Spannungsspitze bei wegnahme von Last und einen kurzen Spannungseinbruch bei Lastzunahme (Schlagwort dazu: differentieller Widerstand). Da machen sich deine 26 mOhm kaum noch bemerkbar. Grade Schaltnetzteile regeln eher träge, so dass die Spannungsspitzen und -einbrüche hier tendenziell noch etwas stärker ausgeprägt sind als bei linearnetzteilen. Viel Problematischer ist (in Verbindung mit einer Strombegrenzung) der recht große C1, denn die Strombegrenzung greift erst dann, wenn C1 entladen ist. Aber das ist ein Problem aller Schaltnetzteile (bedingt durch die großen Ausgangs-Cs in den Filterstufen). Bei ELV hatten sie das mal mit einer Konstantstromquelle parallel zum C gelöst, die den C immer definiert entladen hat. Aber auch das ist nur ein Behelf. Fazit: Reglung direkt am Ausgang abgreifen und wenn möglich C1 verkleinern, in dem z.B. die Schaltfrequenz erhöht wird. gruß tobi
Max G. schrieb: > Die Sicherung hat 26mOhm, macht also 0,13V Überschwingen bei Lastabfall, > das sich aus Prinzip nicht wegbekommen lässt. Bereits im ersten Post > habe ich gefragt, ob man das nicht mir irgendeiner cleveren Lösung > wegbekommt. Also mein SE8280 mit Vierleitermessung sagt(direkt an den Kappen) 5x20 5AT ohne Sandfüllung 8mOhm 5x20 6,3AM mit Sandfüllung 13mOhm 5x20 5AF ohne Sandfüllung 12mOhm Alle Sicherungen von Pollin ;) Sind bei dir die Kontaktwiderstände des Sicherungshalters auch mitgemessen? Der R der Sicherung steht doch glaub irgentwo in den Datenblättern des Herstellers..
Nochmal gemessen (4A Strom, Spannungsmessung mit Multimeter Fluke 87V an Sicherung bzw. an Halterbeinchen): Halter 10mOhm Sicherungen ohne Halter: 5x20 5A flink ESKA (vom Reichelt): 18mOhm, laut Datenblatt <130mV bei 5A, also <26mOhm 5x20 5A MT (Reichelt): 24mOhm 5x20 10A T (Wühlkiste): 5mOhm Zum Vergleich: 2x1m Bananenkabel mit Klemmen, als ob man einen Akku anschließen wollte: 36mOhm Da ich keine Lust auf Sense-Leitungen habe (Regelung wird sicher nicht einfach), kann ich mich dann gleich auf Messungen vor der Sicherung beschränken, da das keinen großartigen Unterschied macht. Gruß Max
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