Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Suche "empfehlenswerten" Schaltplan für (Labor)Netzgerät Eigenbau


von Christian K. (ck12)


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Hallo,

ich weiß, dass es schon viele von diesen oder ähnlichen Beiträgen gibt, 
da ich mir schon eine ganze Seite voll Suchergebnisse angeschaut habe, 
aber wirklich fündig wurde ich doch nicht oder zumindest die richtige 
Auswahl konnte ich nicht treffen.

Ich möchte mir ein (Labor)Netzgerät bauen. Ich besitze zwar schon ein 
gutes großes Labornetzgerät, allerdings ist das auch wiederum ein 
Nachteil. Mal eben das Netzgerät holen und etwas ausprobieren ist zwar 
kein lögistisches Großunternehmen, aber sperrige 10 Kg durch die Gegend 
schleppen ist auch nicht so toll auf Dauer. Ich suche deswegen einen 
Schaltplan von einem (Labor)Netzgerät mit folgenden Eigenschaften:

- Spannung: 0 bis 12 Volt (einstellbar)
- Strom: max. 500mA (einstellbar, Stufen 10, 50, 100, 500mA würden 
reichen)
- Wenn möglich kurzschlussfest oder zurückstellbare Sicherung
- Einfacher Aufbau ohne Schnörkel und Schnickschack
- Platzsparende Unterbringung (Grundfläche soll max. die Größe einer DVD 
Hülle besitzen)
- Keine exotischen Bauteile (alles sollte bei C, P oder R besorgbar 
sein)
- Regeleigenschaften müssen nicht schnell sein
- So wenig Rauschen wie machbar
- Funktionieren sollte es aber :)

Würde mich über vernüftige Schaltpläne freuen. Vielen Dank!

von kopfkratzer (Gast)


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Schon mal beim elektronik-kompedium gesucht:
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/kdarl2.htm
Einmal metager oder metacrawler und es finden sich mehr als ein 
Schaltplan ...

von Harald W. (wilhelms)


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Christian K. schrieb:

> Ich möchte mir ein (Labor)Netzgerät bauen.
> Würde mich über vernüftige Schaltpläne freuen.

Nimm ein L200-IC. Schaltplan steht im Datenblatt.
Gruss
Harald

von Christian K. (ck12)


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Vielen Dank für die Antworten.

Beim ElKo habe ich schon öfters vorbei geschaut und auch schon einige 
Minikurse gelesen oder zumindest versucht sie zu lesen. Der Autor 
beschreibt die Sachen zwar sehr gut, leider neigt er aus meiner 
subjektiven Sicht zum Aufplustern der Schaltungen. Etwas weniger wäre da 
manchmal mehr, aber dann kommt da noch etwas und da noch etwas und 
irgendwann brennt die Sicherung im eigenen Kopf durch.


Der L200 sieht sehr gut aus und trifft eigentlich fast genau das, was 
ich gesucht habe. Hatte zu dem Spannungsregler auch schon mal eine 
Schaltung von Elektor gesehen, da hatten sie aber auch gleich wieder 
eine Bereichsumschaltung und noch LEDs für den Betriebszustand 
reingebastelt und schon war die Übersicht wieder verloren gegangen.

von Joachim .. (joachim_01)


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Dave Jones hat ne interessante Lösung mit zwei LM-317 gemacht. Der erste 
begrenzt den Strom, mit dem zweiten wird die Spannung eingestellt. In 
einem seiner zahlreichen Vids erklärt er auch die Funktion sowie die 
zugehörigen Erweiterungen (Arduino-Adaption und Fernsteuerung vom PC 
aus). Sein Entwurf ist mMn einer der interessantesten Netzteil-Varianten 
die ich bisher fand.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Mit einem klassischen LM723 lassen sich auch interessante Netzteile
aufbauen.  Die Strombegrenzung muss man per schaltbarem Shunt
realisieren (aber das passt ja zu den Anforderungen), und man muss
zwischen einem Bereich mit < 7 V Ausgangsspannung und einem mit > 7 V
mechanisch (Relais oder mechanischer Schalter) umschalten, aber
ansonsten bekommt man durchaus ein sehr stabiles Design damit hin.

von Walter R. (alte-fritz)


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Joachim ... schrieb:
> Dave Jones hat ne interessante Lösung mit zwei LM-317 gemacht. Der erste
> begrenzt den Strom, mit dem zweiten wird die Spannung eingestellt. In
> einem seiner zahlreichen Vids erklärt er auch die Funktion sowie die
> zugehörigen Erweiterungen (Arduino-Adaption und Fernsteuerung vom PC
> aus). Sein Entwurf ist mMn einer der interessantesten Netzteil-Varianten
> die ich bisher fand.

Moin Joachim,

hast Du hierzu eventuell einen Hinweis (URL), wo man das Ganze mit 
Schaltplan einsehen kann?

Danke

GW

von gk (Gast)


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Jörg Wunsch schrieb:
> Die Strombegrenzung muss man per schaltbarem Shunt realisieren (aber das passt 
ja zu den Anforderungen),

Das ist Unsinn !

Die Strombegrenzung im LM723 wird von Hause aus über eine 
Basis-Emitter-Strecke eingestellt und diese ist entsprechend 
temperaturabhängig. Man kann das aber etwas kompensieren, indem man das 
Stromsignal mit einer Diode (oder Transistor) vorspannt. Das hat auch 
noch den Vorteil, dass man daduch einen kleineren Widerstand als 
Stromsensor braucht.

Siehe z.B.

Beitrag "Re: 0V mit LM723"

Allerdings kommt Dich ein Selbstbau teurer, als ein gekauftes Netzteil, 
welches Deine Anforderungen erfüllt. z.B.

RNG-1501 oder RNG-1501 USB jeweils für knapp 20 Euronen


gk

von Stefan (Gast)


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Viele Spannungsregler IC's können nicht bis 0V runter gehen, sondern 
arbeiten meist erst ab etwa 1,2 Volt. Überlege Dir, ob das für Deine 
Anwendungen ein Problem darstellt und achte ggf. darauf.

von Harald W. (wilhelms)


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Joachim ... schrieb:
> Dave Jones hat ne interessante Lösung mit zwei LM-317 gemacht.

Genau das gleiche kannst Du mit dem L200 mit einem IC machen.
Unbd das mit halb so viel Verlusten.
Gruss
Harald

von Alexander Schmidt (esko) (Gast)


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Walter R. schrieb:
> hast Du hierzu eventuell einen Hinweis (URL), wo man das Ganze mit
> Schaltplan einsehen kann?

http://www.eevblog.com/projects/usupply/

In diesem Video wird das Konzept beschrieben:
http://www.youtube.com/watch?v=CIGjActDeoM

Er verwendet den LM317 nur zur Erklärung der Grundfunktion, und geht 
dann zum LT3080 weiter. Am Ende ist er bei einer Regelung mit OPamps.

von Walter R. (alte-fritz)


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Servus Alexander,

besten Dank!

GW

von Na Sowas (Gast)


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Es gibt zwei Moeglichkeiten keinen  runden Ruecken mit Netzgeraeten zu 
bekommen. Eins links, eins rechts. Oder ein leichtes, das nur soviel 
kann wie noetig. Zb 12V 1A

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Jörg Wunsch schrieb:
> Mit einem klassischen LM723 lassen sich auch interessante Netzteile
> aufbauen.

Ack. BTDT.

> ... man muss
> zwischen einem Bereich mit < 7 V Ausgangsspannung und einem mit > 7 V
> mechanisch (Relais oder mechanischer Schalter) umschalten

Ähh, nein. Muß man nicht. Nur weil das so im Jakubaschk steht (der es 
aus dem Datenblatt abgeschrieben hat) stimmt das nicht automatisch.

Der LM723 ist nur nicht für Labornetzteile designt, sondern für 
Festspannungsquellen. Darum gehen die beiden Schaltungsvarianten aus dem 
Datenblatt davon aus, daß man

a) eine feste Spannung will und
b) mit dem Minimum an Bauteilen auskommen will

Und deswegen gibts eine Variante mit Spannungsteiler zwischen Referenz 
und Regelverstärker und 100%iger Rückkopplung der Ausgangsspannung. Und 
eine wo die Referenz direkt an den Regelverstärker geht und die 
Ausgangsspannung runtergeteilt wird.

Es spricht aber gar nichts dagegen, beide Spannungsteiler vorzusehen. 
Z.B. die Referenz fest auf ca. 1.5V zu teilen. Und einen variablen 
Spannungsteiler für die Rückkopplung. Schon kann man in einem Rutsch von 
1.5V bis Maximum durchdrehen.

Es gibt nur 2 Probleme dabei:

1. der Regelverstärker braucht minimal ~1.5V an den Eingängen (das 
Datenblatt garantiert gar nur 2V)
2. der Regelverstärker verträgt maximal 8.5V an den Eingängen. Bzw. 5V 
Differenz.

Man kommt also z.B. ohne Tricks auch nicht auf 0V runter. Wenn man diese 
Forderung fallen läßt, dann ist der LM723 fast ideal für die Aufgabe.

Bis auf die schaltbare Strombegrenzung sieht mein allererstes 
Bastelnetzteil auch genau so aus: Trafo aus einem Kassettenrecorder 
liefert max. 15V und max. 1A (bis ca. 9V Ausgangsspannung). 
Gleichrichter, Siebelko, MAA723 + externer pnp-Transi (ca. BD135) auf 
Kühlkörper. Analoges Einbauinstrument (aus dem Müllcontainer gefischt) 
umschaltbar für Strom/Spannung. Strombegrenzung fest auf 1A. Eingebaut 
in einen "Transportkasten" mit ca. A6 Frontplatte und gut halb so tief 
wie hoch.


XL

von Christian K. (ck12)


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Vielen Dank für die weiteren Antworten!

Das Video von Dave Jones hatte ich sogar schon gesehen und leider auch 
schon wieder vergessen. Das ist ganz interessant gewesen. Auch zum 
zweiten Mal.

Der LM723 sieht auch interessant aus, wobei der L200 eigentlich etwas 
einfacher von der Beschaltung aussieht und es wohl auch ist.

Die fertigen Netzteile RNG-1501 und RNG-1502 habe ich mir angeschaut. 
Die sind in der Tat recht günstig zu haben. Das RNG-1501 fällt aber weg, 
da nur eine Spannungseinstellung vorhanden ist und keine 
Stromeinstellung. Beim RNG-1502 ist die vorhanden und so viel teurer ist 
das NT auch nicht. Es gibt aber zwei oder drei Sachen, die mir dort 
fehlen oder mich stören.
Erstens möchte ich das tatsächlich selber bauen und dadurch etwas 
lernen, auch wenn es mehr Geld kostet.
(z.B. Ätzen von Platinen, Ansteuern von LCDs, usw...)
Zweitens möchte ich eigentlich mehrere 'Netzgeräte' in einem möglichst 
kleinen Gehäuse vereinen.
(mindestens zwei Netzgeräte mit eigenem Trafo und variabler Einstellung)
Drittens benutzen Fertigprodukte immer nur einen Trafo mit speziellen 
Wicklungen
(Ich möchte nur Standardtrafos verwenden, zum leichteren Austauschen)

Die 0 Volt stellen beim L200 kein Problem da. Habe sogar schon einen 
Schaltplan im Forum gefunden.
Beitrag "Re: L200  Netzteil  Ampere regeln / Volt regeln"

Das gefällt mir eigentlich sehr gut. Vor allem kann man die Potis an 
einen Stufen Drehschalter anschliessen und dort ggf. noch feste 
Widerstandswerte integrieren, um feste Werte für Spannung und Strom zu 
definieren.
Zum Beispiel:
3,3 Volt, 5 Volt, 12 Volt , var.
10mA, 100mA, 500mA, var.

Es soll also ein kleines mobiles Netzteil mit Lerneffekt und langer 
Haltbarkeit werden. (Hauptsächlich für µC)


Ein Problem gibt es aber noch, ich verstehe die von mir verlinkte 
Schaltung nicht. Die Spannungsreglung verstehe ich ja noch, ist ja auch 
nur ein Spannungsteiler. Aber die Stromreglung mit den OpAmp verstehe 
ich nicht. Vor allem ist Pin 2 des L200 doch der Ausgang und nicht Pin 
5.
Gibt der OpAmp den um max. 100000/470 ~ 212 verstärken Spannungsabfall 
über R3 (0,1 Ohm) aus?
Und läuft die Hauptlast vom L200 aus Ausgang 2 und dann über R2 (680 
Ohm) und R4 (0,1 Ohm)?

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Christian K. schrieb:

> Ein Problem gibt es aber noch, ich verstehe die von mir verlinkte
> Schaltung nicht. Die Spannungsreglung verstehe ich ja noch, ist ja auch
> nur ein Spannungsteiler. Aber die Stromreglung mit den OpAmp verstehe
> ich nicht. Vor allem ist Pin 2 des L200 doch der Ausgang und nicht Pin
> 5.

Falsch. Pin 5 ist der Ausgang des L200. An Pin 2 prüft er den 
Spannungsabfall an einem externen Strommeßwiderstand. Wenn Pin 2 um ca. 
0.45V negativer wird als Pin 5, regelt der L200 ab.

> Gibt der OpAmp den um max. 100000/470 ~ 212 verstärken Spannungsabfall
> über R3 (0,1 Ohm) aus?

Im Prinzip ja.

Der OPV ist als invertierender Verstärker mit V = - (R6+P1)/R3 
geschaltet. Da er U_out als Nullpunkt verwendet, sieht der L200 zwischen 
Pin 5 und Pin 2 eine Spannungsdifferenz von

R2 ist da nur, um den Ausgang des OPV auch hoch genug ziehen zu können. 
Wenn du statt des betagten LM741 etwas aktuelleres mit R2R-Ausgang 
verwendest, dann kann der auch entfallen.

Ich sehe bei der Schaltung im wesentlichen 2 Nachteile:

- die Spannungsstabilität (dito: Nullpunktstabilität) hängt von der 
Z-Diode ab, weil die ja den Nullpunkt der Referenzspannung des L200 
festlegt. Damit ist die Schaltung schlechter, als der L200 allein 
hergeben würde.

- die Regelcharakteristik des Stromstellers ist nichtlinear.

Für ein Bastelnetzteil beides nicht unbedingt ein Problem.


XL

von Harald W. (wilhelms)


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Axel Schwenke schrieb:

> - die Spannungsstabilität (dito: Nullpunktstabilität) hängt von der
> Z-Diode ab, weil die ja den Nullpunkt der Referenzspannung des L200
> festlegt. Damit ist die Schaltung schlechter, als der L200 allein
> hergeben würde.

Die Z-Diode kann man sicherlich durch einen TL431 ersetzen.
Ansonsten ACK.
Gruss
Harald

von 666 (Gast)


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Warum sollte man den L200 einsetzen wenn der LM723 viel besser geeignet 
ist? Beim L200 ist der Steuerteil vom Leistungsteil getrennt. Richtige 
Leistungstransistoren lassen sich viel besser kühlen als ein popliger 
L200.

von MaWin (Gast)


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> Warum sollte man den L200 einsetzen
> wenn der LM723 viel besser geeignet ist?

Er ist es aber nicht, denn er erfordert einen zusätzlichern 
Leistungstransistor, der nicht vor Übertemperatur geschützt ist.

Auf sehr hohe Präzision kommt es Christian K nicht an,
der uA723 kann also keinen Vorteil ausspielen.

Kommerzielle Labornetzteile für 0..15V/1A benutzen einen Dual-OpAmp 
(meist LM358), weil sich mit dem viel bessere Strombegrenzungen aufbauen 
lassen als mit dem uA723 (ohne zusätzlichen OpAmp).

von Harald W. (wilhelms)


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666 schrieb:
> Warum sollte man den L200 einsetzen wenn der LM723 viel besser geeignet
> ist? Beim L200 ist der Steuerteil vom Leistungsteil getrennt. Richtige
> Leistungstransistoren lassen sich viel besser kühlen als ein popliger
> L200.

Bei der von Christian gewünschten Leistung ist der L200 völlig
ausreichend. Für grössere Leistungen mit mehreren A. ist das
Konzept mit getrennten Ausgangstransistoren natürlich besser.
Ob da nun ein 723 oder ein TL431 plus Mehrfach-OpAmp zur Steue-
rung genommen wird, bleibt sich im Endeffekt gleich. Das
Schaltungskonzept von linearen Netzgeräten hat sich m.E. seit
Jahrzehnten nicht geändert.
Gruss
Harald

von ArnoR (Gast)


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> der uA723 kann also keinen Vorteil ausspielen.

Kann er doch. Man kann den nämlich ohne Weiteres auf 0V regeln lassen 
und spart sich den Aufwand für die negative Spannung; das dürfte den 
externen Leistungstransistor aufwiegen. Der OPV zur Stromregelung muss 
dann natürlich ein SingleSupply-Typ (z.B. LM358) sein.

von Walter R. (alte-fritz)


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Habe seit Jahrzehnten NG`s  mit dem 723 in Anwendung - ohne Probleme!

GW

von Harald W. (wilhelms)


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Walter R. schrieb:
> Habe seit Jahrzehnten NG`s  mit dem 723 in Anwendung - ohne Probleme!

Es führen eben viele Wege nach Rom...
Gruss
Harald

von Christian K. (ck12)


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Danke für die Antworten, besonders an Axel!

Das Netzgerät an welchem ich mich etwas orientiere oder 'abgucke' ist 
ein Hameg HM8040-3 (2 x 20V mit 0,5A und 5V 1A). Zumindest von der 
Aufteilung! Finde die Aufteilung ziemlich gelungen und man kann es sehr 
vielseitig einsetzen. Mit den 5 Volt kann man eine µC Schaltung 
betreiben und dann mit den anderen beiden Ausgängen die Peripherie 
betreiben oder einen Operationsverstärker mit +/- anschliessen. 
Ansonsten wären die NGs sicherlich keine schlechte Wahl, aber immer drei 
Stück davon rumschleppen ist auch doof.

Auch wenn ich schon etwas fixiert zum L200 tendiere, wäre ich trotzdem 
nicht abgeneigt gegen Schaltpläne für z.B. eine Lm358 Lösung.

Es gibt zwar unendlich viele Schaltpläne im Internet, aber die 
qualitative Auswahl ist für einen Laien sehr schwer und nach dem 
Zusammenbauen unter Umständen enttäuschend.

Ich habe mal einen Schaltplan erstellt und versucht die hier erwähnten 
Kritikpunkte zu korrigieren. Der erste Punkt war die Verlustleistung. 
Ich habe jetzt zwei L200 benutzt, ähnlich wie der verrückte Australier 
das mit dem Lm317 gezeigt hatte. Wirkt eigentlich schon etwas 
übertrieben, aber vielleicht kann ich mir dadurch einen größeren 
Kühlkörper sparen. Zweiter Punkt war die Nullpunkteinstellung. Habe nun 
einen TL431 in die Schaltung gebastelt, wobei ich persönlich wohl eher 
einen Lm337 benutzt hätte, da ich davon noch welche rumliegen habe und 
ich da auch gewusst hätte, wie ich den benutzen muss. Das wäre dann aber 
wieder eine Spannungswandler mehr in meinem 
Spannungswandlerdschungelnetzgerät. Das Poti habe ich schon mal falsch 
positioniert, dass müsste den Platz mit R2 tauschen, ansonsten sind 
keine Werte über 5 Volt möglich. Dritter Punkt war der 
Operationsverstärker. Habe jetzt provisorisch den TS912 ausgewählt. Der 
besitzt eigentlich sehr schöne Leistungsdaten. Wobei er nicht optimal 
ist, vor allem da der Vcc max. 16V hat und ich meine Anforderung auf 15 
Volt bei 500mA hochgeschraubt habe.

Das mit dem negativen Spannungszweig stimmt sicherlich hinten und vorne 
nicht, habe schon unendlich viele Beispiele mit den TL431 angeschaut und 
irgendwie hat den nie einer so benutzt wie ich es gebraucht hätte.

Eine wichtige Frage habe ich noch ganz vergessen. Wie sieht es denn mit 
der Serien und Parallelschaltbarkeit von solchen selbst 
zusammengeflickten Netzgeräten aus?

von gk (Gast)


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Christian K. schrieb:
> Ich habe mal einen Schaltplan erstellt und versucht die hier erwähnten
> Kritikpunkte zu korrigieren.

dazu passt:

Christian K. schrieb:
> Es gibt zwar unendlich viele Schaltpläne im Internet, aber die
> qualitative Auswahl ist für einen Laien sehr schwer

Christian K. schrieb:
> Das mit dem negativen Spannungszweig stimmt sicherlich hinten und vorne
> nicht,

So ist es.

Deine maximale Verlustleistun beträgt ~20V * 0,5 A = 10 Watt. Daran 
ändert auch die Tatsache nichts, dass Du 2 * LM200 einsetzen willst. 
Damit die Verlustleistung für jeden einzelnen nur die Hälfte beträgt, 
musst Du entweder die Spannung auf beide aufteilen (Reihenschaltung) 
oder den Strom (Parallelschaltung).

Nimm die Schaltung aus der Elektor und ersetze die Z-Diode durch einen 
TL431.

Christian K. schrieb:
> Wie sieht es denn mit der Serien und Parallelschaltbarkeit von
> solchen selbst zusammengeflickten Netzgeräten aus?

Wenn die Potentiale sauber getrennt sind und noch eine Diode am Ausgang 
spendiert wird, geht das.

Ein Vorteil des LM200 scheint wohl zu sein, dass er keinen Ausgangselko 
benötigt. (Habe das Datenblatt nicht gelesen )

Christian K. schrieb:
> Das Netzgerät an welchem ich mich etwas orientiere oder 'abgucke' ist
> ein Hameg HM8040-3

Vielleicht hat hier ja jemand den Schaltplan und kann uns sagen, mit 
welchen Bauteilen das realisiert wurde.

gk

von MaWin (Gast)


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> Ich habe mal einen Schaltplan erstellt

Welch ein Unsinn.

> aber vielleicht kann ich mir dadurch einen größeren Kühlkörper sparen

Nein, du bekommst nur eine um  3V niedrigere maximal einstellbare 
Ausgangsspannung, und, falls du deswegen einen um 3V höheren Trafo 
verwendest, bekommst du 1.5 Watt mehr an Verlusten.

Vergiss die Schaltung am Besten wieder.

Wenn man schon einen Dual-OpAmp und TL431 verwendet, dann braucht man 
keine L200 mehr sondern nur noch einen Leistungstransistor, denn mit 
Spannungsreferenz (TL431) und OpAmp (Spannungsregelung) und noch einem 
OpAmp (Stromregelung) ist das (Labor-)Netzteil komplett.

von alesi (Gast)


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gk schrieb:
> Christian K. schrieb:
>> Das Netzgerät an welchem ich mich etwas orientiere oder 'abgucke' ist
>> ein Hameg HM8040-3
>
> Vielleicht hat hier ja jemand den Schaltplan und kann uns sagen, mit
> welchen Bauteilen das realisiert wurde.

Im Handbuch vom HM8040 ist ein Schaltplan (auf S. 19). In neueren
Handbüchern (z.B. vom HM8040-3) ist oft keiner mehr.

Es werden u.a. ein LM358 und ein TL431C eingesetzt.

http://www.hameg.com/manuals.0.html?&no_cache=1&L=1&tx_hmdownloads_pi1[mode]=download&tx_hmdownloads_pi1[uid]=794

von L200 Killer (Gast)


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> Zweiter Punkt war die Nullpunkteinstellung. Habe nun
> einen TL431 in die Schaltung gebastelt, wobei ich persönlich wohl eher
> einen Lm337 benutzt hätte, da ich davon noch welche rumliegen habe und
> ich da auch gewusst hätte, wie ich den benutzen muss.

Die Sache mit der Nullpunkteinstellung ist gefährlich. Beim Ausschalten 
oder Stromausfall kann sich die negavtive vor der positiven 
Betriebsspannung abbauen. Das führt zu einer Überhöhung von ein paar 
Volt am Ausgang und kann angehängte Schaltungen grillen.

Ich spreche aus Erfahrung.

von Hermann (Gast)


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MaWin schrieb:
> Wenn man schon einen Dual-OpAmp und TL431 verwendet, dann braucht man
> keine L200 mehr sondern nur noch einen Leistungstransistor, denn mit
> Spannungsreferenz (TL431) und OpAmp (Spannungsregelung) und noch einem
> OpAmp (Stromregelung) ist das (Labor-)Netzteil komplett.

Genau das habe ich mir bei meinem letzten Netzteil auch gedacht. Damit 
hat man beliebige Freiheitsgrade und es macht mehr Spaß. Im Anhang ist 
der Grundschaltplan gezeichnet. Die tatsächlich ausgeführte Schaltung 
ist umfangreicher wegen 3 Strombereichen, 3 Spannungsbereichen, 
Temperaturmessung und einem DVM für Spannungs-, Strom- und 
Temperaturanzeige.
Die Besonderheiten:
-Low drop, Leistungstransistor kann in Sättigung gefahren werden
-Spannung bis auf 0V
-Lineare Spg-Einstellung für Strom und Spannung

Die Erfahrung: alles funktioniert prima, aber die Einstellung der 
Regelung ist nicht trivial, es sei denn, man hat keine hohen 
Anforderungen. Bei vorhergehenden Netzteilen habe ich solange an der 
Regelung gebastelt, bis es einigermaßen ging.
Das sollte hier professioneller werden. Also habe ich mir noch mal meine 
Regelungstechnikvorlesung rausgekramt und bin folgendermaßen 
vorgegangen:
-Ausmessen der Regelstrecke: Leistungsstufe hat V=20000, T=15µs
-PI-Regler kompensiert genau dieses PT1-Glied. Daher 10k,1n5 für die 
Regler. Einen LM385 kann bei dieser Zeitkonstanten vergessen, er muss 
schon deutlich schneller sein.
-Jetzt kam ich nicht weiter. Zur Dimensionierung der Verstärkung 
(Dämpfung des Regelkreises) braucht man das 2. PT1-Glied, das es 
natürlich gibt, aber ich konnte es nicht identifizieren. Ich habe zur 
Not den Verstärker selbst genommen mit T=2µs. Das ist aber nicht 
richtig, da sich der Verstärker ja nicht selbst ausregeln kann. Trotzdem 
habe ich damit weitergemacht und es hat auch bis auf Regelabweichungen 
in der Größenordnung von 2µs gut geklappt.
-eine Simulation des Regelkreises in Excel hat beste Ergebnisse wie im 
Lehrbuch geliefert. Naja - eben mit idealem Verstärker.
-Die Berechnung für die Stromregelung war recht einfach
-Die Spg-Regelung wurde problematisch: in die Kreisverstärkung geht der 
Lastwiderstand ein und der geht im Leerlauf gegen unendlich. 
Logischerweise ist im Leerlauf ist die größte Verstärkung, da die 
kleinste Aussteuerung große Spg. am Ausgang verursacht. Man muss also 
dramatisch mit der Verstärkung runter. Damit es überhaupt zu regeln ist, 
habe ich mir mit einer hohen Grundlast geholfen.

Alles in allem hat es so super geklappt. Aber die Dimensionierung der 
Verstärkung entspricht noch nicht der Theorie. Hat da jemand Tipps?

von MaWin (Gast)


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>  Anhang ist der Grundschaltplan gezeichnet. Die

Low Drop Regler sind immer ein Problem und immer bei bestimmten Lasten 
instabil, daher als Labornetzteil nicht zu gebrauchen. Low Drop ist dort 
auch nicht nötig.

> funktioniert prima, aber die Einstellung der Regelung ist nicht trivial

Eben. Niemand will beim Labornetzteil je nach Last erst mal umlöten weil 
es notwendig ist unterschiedlich zu kompensieren. Ganz ohne Ausgangselko 
wird's zu dem nicht gehen.

Deine Spannungsregelung ist zu dem von der Stromregelung nicht 
entkoppelt UND die ungeschickt ausgewählten TL072 brauchen eine negtaive 
Hilfsspannung.

Sorry to say, aber meiner Meinung nach einer von diesen 
Theorieversuchen, von denen es so viele nicht funktionierende 
Labornetzteile gibt.

von Harald W. (wilhelms)


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MaWin schrieb:
>>  Anhang ist der Grundschaltplan gezeichnet. Die
>
> Low Drop Regler sind immer ein Problem und immer bei bestimmten Lasten
> instabil, daher als Labornetzteil nicht zu gebrauchen. Low Drop ist dort
> auch nicht nötig.

Das lässt sich m.E. aber auch mit der Standard-Kollektor-Schaltung
verwirklichen, indem man einfach die Ansteuerschaltung mit einer Hilfs-
spannung oberhalb der Hauptspannung versorgt. Bei einem solchen Aufbau 
sollten die regelungstechnischen Probleme wohl auch kleiner sein.
Gruss
Harald

von Hermann (Gast)


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Vielen Dank für die Tipps.
Mir war nicht bekannt, dass die Low-Drop-Lösung regelungstechnisch 
problematisch ist - woran liegt das?

MaWin schrieb:
> Deine Spannungsregelung ist zu dem von der Stromregelung nicht
> entkoppelt UND die ungeschickt ausgewählten TL072 brauchen eine negtaive
> Hilfsspannung.

Die Kopplung war gewollt, der nicht begrenzende Regler steuert die 
Endstufe aus und der andere zieht ihn runter. So gibt es doch eine 
saubere Ablösung von I- und U-Regelung. Wo siehst Du das Problem?
Den TL072 hatte ich gerade und er schien mir mit 16V/µs geeignet. Die 
-5V brauchte ich sowieso für die ablösende Regelung. Welcher single 
supply ist denn ähnlich schnell und preiswert?

von (prx) A. K. (prx)


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Hermann schrieb:
> Mir war nicht bekannt, dass die Low-Drop-Lösung regelungstechnisch
> problematisch ist - woran liegt das?

Die Dinger schwingen gern und diese Schwingneigung ist deutlich abhängig 
von dem kapazitiven Anteil der Last. Das ist kein ernstes Problem, wenn 
man einen Festspannungsregler mit bekannter Last verwendet. Aber bei 
einem Labornetzteil ist das etwas unpraktisch.

von Derjenige Welcher (Gast)


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Low-Drop ist überhaupt kein Problem. Beim LM723 kann man den Regelteil 
mit einer höheren Spannung versorgen als den Leistungsteil. Dann hat man 
NULL-Drop. Anders würde ich ein Labornetzteil gar nicht aufbauen. Sonst 
bräuchte man eine unrealistisch hohe Siebkapazität und eine hohe 
Trafospannung und damit unnötig hohe Verlustleistung, nur um die 
Dropoutspannung auszugleichen, und das wäre ja total beknackt.

von (prx) A. K. (prx)


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Auch ohne in Details von Stabilitätrechnungen zu gehen kann man sich 
einen Unterschied in der Qualität der Regelung recht simpel ausmalen:

Die Standardschaltung ist eine Kollektorschaltung, die Regelung 
definiert die Basisspannung des Leistungsteils. Bereits völlig ohne 
Änderung davon ist die Schaltung bei konstanter Eingangsspannung (d.h. 
in kurzem Zeitrahmen) schon wenig lastabhängig, nur der stromabhängige 
Teil der Basis-Emitter-Spannung des Leistungsteils muss per Rückkopplung 
ausgeregelt werden.

In der Emitterschaltung hingegen wird von der Regelschaltung nicht die 
Spannung sondern der Strom des Leistungsteils definiert. Eine schnelle 
starke Laständerung führt ohne Rückkopplung folglich zu entsprechend 
starker Spannungsänderung. Die Regelschaltung muss also bei gleichen 
Randbedingungen viel empfindlicher reagieren. Was andererseits die 
Einhaltung der Stabilitätsbedingungen nicht erleichtert.

von (prx) A. K. (prx)


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Derjenige Welcher schrieb:
> Dropoutspannung auszugleichen, und das wäre ja total beknackt.

Hier geht es um maximal 12V/0,5A. Wenn man da den jeweiligen Aufwand 
gegenrechnet, dann kann eine simple vollintegrierte Schaltung ohne 
höhere Versorgung der Ansteuerung trotz höherer Verlustleistung 
akzeptabel sein. Der Unterschied in der Verlustleistung beider Varianten 
liegt bei ca. 1W.

von Derjenige Welcher (Gast)


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A. K. schrieb:
> Wenn man da den jeweiligen Aufwand gegenrechnet

Wo ist der Aufwand? Für die Steuerspannung verdoppelt man die 
Trafospannung mittels 2 Kondensatoren und 2 Dioden. 4 zusätzliche 
Bauteile, das ist doch vertretbar. Gleichzeitig hat man den Vorteil, 
dass man statt einem Bipolartransistor einen MOSFET als Leistungselement 
verwenden kann. MOSFETs haben kein SOA-Problem und die Auswahl gerade 
bei hohen Leistungen ist viel grösser als bei BJTs.

Im übrigen hat ein Netzteil mit MOSFET dramatisch bessere 
Regeleigenschaften. Die Ausregelung ist um Größenordnungen schneller.

von MaWin (Gast)


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> Die Kopplung war gewollt, der nicht begrenzende Regler steuert
> die Endstufe aus und der andere zieht ihn runter

Einer ist stärker. Einer geht vol nach +5V, der andere voll nach -5V, 
und der Ausgang macht was er will.

> Welcher single supply ist denn ähnlich schnell und preiswert?

TLC2272, für 5V: TLV2622

von (prx) A. K. (prx)


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Derjenige Welcher schrieb:
> Wo ist der Aufwand?

Gegenüber einem L200 mit umgeschalteten Festwiderständen für den Strom? 
Beträchtlich, in Relation gesehen. Der hat nur das Problem, dass man 
ohne ähnliche Tricks nicht unter knapp 3V kommt.

von Hermann (Gast)


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Vielen Dank für den OP-Tipp, werde ich mir ansehen.

MaWin schrieb:
> Einer ist stärker. Einer geht vol nach +5V, der andere voll nach -5V,
> und der Ausgang macht was er will.

Das verstehe ich nicht: der eine geht voll nach +5V - das soll er auch, 
denn er steuert aus und begrenzt nicht, das ist wie ein Festwiderstand 
gegen +5V. Der andere geht nicht voll nach -5V, sondern regelt auf den 
Begrenzungswert. Die Basis hängt an dem Spg-Teiler aus 2*4k7 von dem 
eine Seite an +5V hängt und die andere Seite auf geregelter neg. Spg. 
Das funktioniert auch einwandfrei. Die Regelungen selbst sind nicht 
gekoppelt, sondern sie wirken beide auf den Leistungsteil - das muss ja 
auch so sein. Man kann auch 2 NPN-Transistoren nehmen, aber das ändert 
gar nichts.

A. K. schrieb:
> Auch ohne in Details von Stabilitätrechnungen zu gehen kann man sich
> einen Unterschied in der Qualität der Regelung recht simpel ausmalen:

Gute Erklärung! Werde die nächsten Netzteile nicht wieder mit Low Drop 
machen - schade die Schaltung gefiel mir so gut.

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