Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Netzteil mit PWM?


von M. M. (blackcow)


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Liebe Leute

Ich brauche ein Netzteil:
- 2 Potentialfreie Ausgänge
- jeweils 0-16V mit Strombegrenzung
- Ausgänge sollten nicht mehr als eine Brummspannung von max Uss 50mV
- Strombegrenzung muss einem 2000€-Labornetzteil keine Konkurenz machen
  aber ich will sie halt so schnell und genau machen wie ichs hinbekomme

Gehäuse ist schon fast fertig, Siehe Bilder im Anhang.

Zum innenleben (siehe Bild Anhang):
Ich wollte, um das ganze zu steuern und regeln, einen Attiny2313 
einbauen.
Es ist bereits ein Trafo mit 2 Sekundärwicklungen verbaut (Ueff 12V).
Diese 12V-Wechselspannung wird gleichgerichtet, und per PWM auf die 
Ausgänge geschalten. (beim anderen Ausgang hald über Optokoppler). 
Dieses PWM-Signal soll natürlich vorher noch geglättet werden, und da 
hab ich ein Problem.
Wenn ich einen RC tiefpass mache, dann muss R relativ hoch werden > 
Verluste zu hoch, da kann ich ja gleich ein linearnetzteil blasteln. Und 
wenn ich einen LC tiefpass baue, dann fängt das ganze ganz fürchterlich 
zum Schwingen an. Spätestens wenn ich eine Induktive Last an den Ausgang 
schalte. Wenn ich jezt L oder C riesig groß mache wirds zwar besser, 
aber eine Strombegrenzung kann ich dann ja wohl vergessen. Ich könnte 
auch meine PWM-frequenz erhöhen (jetzt 30kHz), aber da werden meine 
Verluste auch zu hoch.

Frage 1: Das heißt, das mit der PWM kann ich wohl vergessen?

Jetzt hab ich mir überlegt ich bau einfach ein Schaltnetzteil. Ich hab 
da so ein gebrauchtes Schaltnetzteil. Aus dem werde ich dann den Trafo 
ausbauen, bzw. messen welche frequenz die benötigen.

Frage 2: Wird das so mit der regelung schnell genug für eine 
einigermaßen
         brauchbare Strombegrenzung

Frage 3: Wird die Spannung auch bei einem Schaltnetzteil über PWM 
geregelt?

Frage 4: ist das überhaupt Sinnvoll 230V~ >> 12V~ >> 17V= >> ##V~ >> 
##V= ?

von M. M. (blackcow)


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die Bilder kann ich grad nicht hochladen, mach ich später

von UR-Schmitt (Gast)


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M. M. schrieb:
> Frage 3: Wird die Spannung auch bei einem Schaltnetzteil über PWM
> geregelt?
Diese Frage zeigt daß du nicht "mal schnell" ein Schaltnetzteil bauen 
wirst.

Zu deinem Schaltplan: Ich sehe nirgends daß irgendwo Strom und Spannung 
gemessen würden um auch nur irgendwie eine Regelung zu erhalten.
Auch der Rest ist fragwürdig.

Ich würde dir raten bei deinem Kenntnisstand erst mal ein einfaches 
Netzteil mit einem IC zu bauen 317, 723, oder L200.
Alternativ, wenn du lernen willst und Zeit und Geld für den ein oder 
anderen Misserfolg hast ein analoges mit OPs, das du versuchst wirklich 
zu verstehen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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M. M. schrieb:
> Dieses PWM-Signal soll natürlich vorher noch geglättet werden, und da
> hab ich ein Problem.
Nein, dein Konzept hat ein grundlegendes Problem. Und das beginnt nicht 
erst da bei dem klitzekleinen Teilproblemchen "ideales Glätten einer 
PWM"...

Geh einfach mal davon aus, dass eine PWM mit ein wenig Aufwand (von 
nichts kommt nichts) geglättet werden kann. Wie würde dann das 
Gesamtkonzept aussehen? Denn du bohrst dich an der Lösung eines 
(wirklich einfachen) Teilproblems fest, ohne dass die Idee prinzipiell 
funktionieren kann. Das zeigen auch die detailliert eingezeichneten 
und mit Werten versehenen Widerstände und Kondensatoren, und genauso die 
Überlegungen zum Trafo...

Aber: so wie das da gezeichnet ist, kannst du ja noch nicht mal richtig 
Regeln, weil du die Ausgangsspannung nicht erfasst und als Ist-Wert in 
die Regelung einbeziehst.

Mien Tipp: sieh dir an, wie andere das machen, und verstehe, warum 
die das so machen. Vorher brauchst du gar nicht groß selber in die 
Entwicklung einsteigen.

von M. M. (blackcow)


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>ohne dass die Idee prinzipiell
>funktionieren kann. Das zeigen auch die detailliert eingezeichneten
>und mit Werten versehenen Widerstände und Kondensatoren

naja also die PWM allein hat schon sehr gut funktioniert

> Netzteil mit einem IC zu bauen 317, 723, oder L200.

das ist mir zu einfach


Ich vergaß zu sagen das der Schaltplan nur ein Versuchsaufbau ohne 
Spannungsmessug ist. Und ich werds trotzdem mit einem Schaltnetzteil 
versuchen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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M. M. schrieb:
> naja also die PWM allein hat schon sehr gut funktioniert
Naja, das ist wie wenn du ein Rad erfinden willst und sagst:
Das Ventil ist schon mal dicht.

> Und ich werds trotzdem mit einem Schaltnetzteil versuchen.
Dann solltest du trotzdem erst mal schauen, wie andere das gemacht 
haben. Nicht umsonst sind bei TI, National Semi, Microchip, LT usw. 
viele Entwickler mit Schaltreglern beschäftigt...

von Hans (Gast)


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Literatur-Tipp:

Switch-Mode Power Supplies Spice Simulations and Practical Designs
  Christophe Basso

Ich beschäftige mich gar bei meiner diss mit schaltreglern... Das Buch 
ist gut, aber sicher nicht unbedingt einfach zu verdauen (ohne 
Vorwissen)...

Naja sonst eben wie oben erwähnt app-notes/datenblätter studieren... 
dabei dürfte gelte: "je älter, desto besser", da "damals" nicht alles im 
Chip war... da gibts ganz gute Berechnungshilfen... Regler Kompensation, 
Transistor/Dioden/Drossel Auswahl, ...

Bei meinem Design verwende ich übrigens einen Tiny261... 64MHz PWM bei 
8Bit PWM => 250kHz => Drosseln schön klein :)

Problematisch sind dann deine BJTs... naja nicht ganz so einfach...

Bei der Regelung wirds dann richtig lustig...

An deiner Stelle würde ich auf Sollspannung +2-5V per PWM runter regeln 
und dann Linear nachregeln... das sollte wesentlich einfacher sein. Eine 
Strombegrenzung lässt sich dann auch recht "einfach" analog 
realisieren...

73

von M. M. (blackcow)


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Hey danke für den Tipp, das ist doch mal ein Plan!

von M. M. (blackcow)


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Hallo, hier bin ich wieder.
Ich hab es geschafft ein halbwegs funktionierendes Schalt netzteil zu 
bauen :) Mit viel experimentieren (gerechnet hab ich da vorsichtshalber 
nicht so viel XD)
Die regelung haut aber überhaupt nicht hin: entweder es fängt zu 
schwingen an, oder sie ist viiiiieeel zu langsam.

However, ich brauch jezt ein gscheites Labornetzteil und das will ich 
mit LM317 realisieren. Die Steuerung erfolgt durch einen Attiny (vor 
allem wegen dem Drehschalter, aber auch wegen einer genauen 
Strombegrenzung und vll. softwaremäßige erweiterungen).
Ich will mittels PWM die Spannung am adj. am LM317 einstellen. Also PWM 
> Tiefpass > 0-5V > Transe > lm317.
Dazu hab ich Berechnungen angestellt, siehe Anhang.

Ich wollt nur mal wissen ob das stimmen kann?

Da ich keine Kennlinien für meinen BC550 von der Firma "KEN" gefunden 
hab, nahm ich einfach das Datenblatt vom BC550 der Firma Fairchild.
Ich habe allerdings ein ungutes gefühl was die stabilität der 
eingestellten Spannung angeht. Ich meine Exemplarstreuungen usw. sind 
kein problem, da die Spannung ja anhand des V-Meters eingestellt wird. 
Aber dieser Eingestellte Wert soll natürlich nicht wegdriften oder 
schwanken. Wenn jetzt zum Beispiel Uref vom lm317 sich nur leicht 
ändert, dann kann ich ja alles in die Tonne treten.

Kann das funktionieren wie ich mir das gedacht habe?
gibs da eine bessere Lösung?

Und Op-Verstärker will ich eig vermeiden, wegen der negativen spannung 
schlecht, wieder so ein monster-overkill-ic und wenig platz. Ich möcht 
halt a schaltung mit kleine Transistoren ;)

und danke schonmal für hilfreiche Antworten!!!

von MaWin (Gast)


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> Kann das funktionieren wie ich mir das gedacht habe?

Genau so schlecht wie dein "Schaltnetzteil".

PWM ist einfach viel zu langsam. Ein uC der den Strom messen und per PWM 
begrenzen soll komplett witzlos.

Man überlässt die Spannungsregleung und Strombegrenzung lieber der 
Analogtechnik, die macht das schnell, genau und selbständig.

Man gibt per uC nur die Sollwerte vor.

Dann kommt ein normales Netzteil bei raus, was auch was taugt. Alle 
Firmen machen das so. Die sind doch nicht blöd.

Dann kommt ungefähr so eine Schaltung bei raus:
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/500000-524999/512982-sp-01-en-Netzteil_Digi_35_CPU.pdf
nicht mehr ganz modern, aber funktioniert.

Diese hier funktioniert wohl eher nicht:
http://www.avrs-at-leipzig.de/dokuwiki/projekte/labornetzteil

von Werner (Gast)


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Was dir ganz entscheidend fehlt, ist ein Speicher (Induktivität), der 
dafür sorgt, dass sich dein Ausgangssignal trotz der PWM nur "langsam" 
ändert und eine Ist-Wert Signal, damit der µC überhaupt eine Rückmeldung 
für eine Regelung hat. Wenn damit aus deiner Schaltung eine Regelung 
geworden ist, wird die allerdings nicht besonders schnell sein können, 
weil dein µC seine Regelroutine im Vergleich zu einer Analog-Schaltung 
nur sehr gemächlich abarbeitet.

von M. M. (blackcow)


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ok, dann wird dass wohl eher nix. Mich würde noch interessieren ob die 
berechnungen stimmen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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M. M. schrieb:
> Aber dieser Eingestellte Wert soll natürlich nicht wegdriften oder
> schwanken.
Dann hat es keinen Sinn, die Spannung von der BE-Strecke eines 
Transistors abhängig zu machen. Die kannst du wegen der 
Temperaturabhängigkeit nämlich zur Temperaturmessung verwenden...

M. M. schrieb:
> Mich würde noch interessieren ob die berechnungen stimmen.
Augenscheinlich schon. Aber sie sind nutzlos, denn kein Transistor 
wird sich an die Kurven im Datenblatt halten. Der kann ja das Datenblatt 
nicht lesen. Und wenns dann noch ein Transistor eines anderen 
Herstellers ist...   8-O
Diese grafische Herleitung von Arbeitspunkten macht man in der Schule. 
Später lernt man, dass man dort nicht alles gelernt hat... ;-)

von Harald W. (wilhelms)


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Lothar Miller schrieb:

> kein Transistor wird sich an die Kurven im Datenblatt halten.
> Der kann ja das Datenblatt nicht lesen.

Auch nicht, wenns ein Fototransistor mit Fenster ist?
SCNR
Harald

von M. M. (blackcow)


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hier das versprochene Bild :)

von Harald W. (wilhelms)


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M. M. schrieb:
> hier das versprochene Bild :)

Was ist das denn für ein augenloser "Grinser" auf den linken
beiden Tasten?  -)
Fragt sich
Harald

von Route_66 H. (route_66)


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Hallo!
Das ist das erste Mal daß ich sehe, wie jemand Anschlüsse mit 
"Anschlüsse" beschriftet. Phantasielos?

von M. M. (blackcow)


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oh falsche formatierung XD

von Harald W. (wilhelms)


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Route 66 schrieb:

> Das ist das erste Mal daß ich sehe, wie jemand Anschlüsse mit
> "Anschlüsse" beschriftet.

Schweizer Deutsch?
Meint
Harald

von M. M. (blackcow)


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>Hallo!
>Das ist das erste Mal daß ich sehe, wie jemand Anschlüsse mit
>"Anschlüsse" beschriftet. Phantasielos?

Mag sein, aber sonst müsste ich die Anschlüsse mit Minus und Plus 
Beschriften. Aber unter dem Schwarzen Anschluss hatte ich keinen Platz 
mehr. Hauptsache es sieht gut aus! :)

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