Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Seltsames Verhalten meiner ELV PPS 5330 Labornetzteile im CCCV Betrieb


von Paul H. (powl)


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Hi,

ich habe zwei der genannten Netzteile und wollte damit mal ein paar 
weiße LEDs im eingebauten Zustand testen. Dazu habe ich alle 8 Stück in 
Reihe geschaltet, die Spannung des Netzteils auf 30V gestellt und die 
Strombegrenzung auf 20mA.

Was beim Anschließen passierte war seltsam, die Spannung ging erst mal 
auf ca. 25V runter aber der Strom nur auf 5mA, gleichzeitig zeigte das 
Display CC-Betrieb an. Im Laufe der nächsten 15..20 Sekunden stiegen 
Strom und Spannung dann langsam auf den eingestellten Wert von 20mA.

Ich dachte das Netzteil sei kaputt und habe das andere drangehängt, 
welches das gleiche Verhalten aufwies. Was ist denn da los? Sowas hab 
ich noch nie erlebt. Die LEDs stellen ja nur eine ohmsche Last (mit 
krummer Kennlinie aber ohmsch) dar. Warum regelt die Regelung sich so 
langsam ein?

Wenn ich den Stromkreis kurz unterbreche beginnt das gleiche Spiel von 
vorne... fängt bei ca. 5mA an und braucht einige zehn Sekunden bis der 
Endwert von 20mA erreicht wird.

Was ist mit der Regelung los, wie kann das überhaupt sein? Da ist doch 
ein OpAmp in starker Gegenkopplung drin? Kann sich das irgendjemand 
erklären?

lg

: Bearbeitet durch User
von Johannes E. (cpt_nemo)


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Paul Hamacher schrieb:
> Was ist mit der Regelung los, wie kann das überhaupt sein? Da ist doch
> ein OpAmp in starker Gegenkopplung drin? Kann sich das irgendjemand
> erklären?

Mit einem Netzgerät, das 3 A maximalstrom hat, einen Strom von 20 mA zu 
regeln, ist schon relativ anspruchsvoll, das sind gerade mal 0,7% vom 
Messbereich.

Das ELV-Netzgerät ist ja auch nicht gerade ein High-End Gerät. Dieses 
Gerät hat einen analogen Stromregler, der ist zwar relativ schnell, 
vermutlich aber nicht besonders genau. Der Sollwert für den Stromregeler 
kommt vom Mikrocontroller.

Ich denke, dass der Mikrocontroller den Offset-Fehler der analogen 
Regelung ausregelt (über Anpassung des Sollwerts) bzw. den Offset des 
Sollwerts selber (PWM Dac), was relativ langsam einschwingt.

Um einen Strom von 20 mA präzise zu regeln, wäre ein Labornetzgerät mit 
einem kleineren Strombereich (z.B. 0,5 A) besser geeignet oder einer, 
bei dem der Strombereich umschaltbar ist.

von Oliver R. (Gast)


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20mA sind aber auch nicht so ganz wenig. Ich habe hier ein TTI PL320 mit 
max. 2A, das regelt auch 2mA aus. Wobei man allerdings schon einen Peak 
sehen kann, wenn man z.B. die Spannung auf 5V stellt und eine LED 
anschließt.

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Oliver R. schrieb:
> Ich habe hier ein TTI PL320

Das ist auch eine ganz andere Geräteklasse.

Die neueren Geräte von TTI (EL302) haben sogar einen Low-Current-Bereich 
(Umschaltbar), damit werden sie noch präziser bei kleinen Strömen.
Ich habe auch so ein Gerät am Arbeitsplatz, die sind wirklich super.

von Oliver R. (Gast)


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Ja, aber meins ist alt (>10 Jahre) und drinnen ist auch nur ein LM358 
als Stromregler.

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Oliver R. schrieb:
> Ja, aber meins ist alt (>10 Jahre) und drinnen ist auch nur ein LM358
> als Stromregler.

Das hat mit dem Alter ziemlich wenig zu tun. Das ELV-Netzgerät hat eine 
Mikrocontroller-Steuerung, die Sollwerte für Strom und Spannung werden 
über einen PWM-Ausgang erzeugt.

Bei so einer Schaltung gibt es schon einige Fehlerquellen und vermutlich 
haben die eine langsame digitale Regelung, mit der dieser Sollwert auf 
den korrekten Wert nachgeregelt wird.

Der Controller sieht nicht, was am PWM-Ausgang tatsächlich für eine 
Spannung anliegt. Erst wenn das Gerät in dei Strombegrenzung kommt, kann 
der Controller erkennen, ob der korrekte Strom fließt oder nicht.
Deshalb kommt zuerst mal ein falsche Strom, der dann langsam korrigiert 
wird.

Vielleicht gibt es zusätzlich noch andere Effekte (Temperaturdrift), die 
sich hier auch noch auswirken.

Bei deinem alten, rein analogen Gerät wird der Strom-Sollwert mit einem 
Poti eingestellt und der Wert am Display angezeigt. Genau dieser Wert 
wird auch für die Regelung verwendet, so dass hier viele Fehlerquellen 
schon ausgeschlossen sind. Damit bekommt man auch mit relativ einfachen 
Bauteilen eine sehr stabile und präzise Regelung.

Für das ELV-Netzgerät war der Schwerpunkt bei der Entwicklung sicher 
nicht eine hohe Präzision, sondern eher dass es eine 
Mikrocontroller-Regelung hat und trotzdem preiswert ist.

von Gaestchen (Gast)


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Wenn es mit den Werten läuft, stell den Strom um 1mA hoch, es passiert 
das gleiche, der Strom bricht ein und es dauert recht lange bis der 
richtige Wert wieder erreicht ist.

von Oliver R. (Gast)


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Johannes E. schrieb:
> Bei so einer Schaltung gibt es schon einige Fehlerquellen und vermutlich
> haben die eine langsame digitale Regelung, mit der dieser Sollwert auf
> den korrekten Wert nachgeregelt wird.

Ich habe hier zwar nur Unterlagen zum PPS 7330, denke aber, dass die 
Schaltung ähnlich ist. Dort wird sowohl Strom als auch Spannung analog 
über einen Op Amp (LM358) geregelt.

Ich kann eigentlich kaum glauben, dass das Regelverhalten wirklich so 
schlecht ist. Hier gibt es doch auch einige Threads im Forum, die das 
Gerät nicht allzu schlecht bewerten.

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Oliver R. schrieb:
> Dort wird sowohl Strom als auch Spannung analog
> über einen Op Amp (LM358) geregelt.

Ich weiß nicht, wie das beim PPS 7330 ist, die Schaltung vom 5330 findet 
manbei ELV im Internet.

Geregelt wird der Strom über einen OpAmp; der Sollwert für die 
Stromregelung kommt aber vom Mikrocontroller und wird, um etwas Geld für 
einen präzisen DAC zu sparen, über einen PWM-Ausgang erzeugt.

Dieser Sollwert ist dadurch nicht besonders genau und hat einen 
Offsetfehler der ca. 15 mA entspricht. Dieser Offset wird dann zur 
Laufzeit vom Mikrocontroller ausgeregelt und offentsichtlich nicht als 
Kalibrierwert gespeichert, so dass dieser Vorgang jedes mal abläuft, 
wenn das Gerät in die Strombegrenzung kommt bzw. wenn man die 
Strombegrenzung ändert.

von Thomas D. (thomasderbastler)


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In der Doku steht :

Der Stromregler wurde mit IC 7 B und externer Beschaltung realisiert. 
Die Sollwertvorgabe erfolgt durch eine proportionale Gleichspannung, die 
über den D/AWandler mit nachgeschaltetem Sampleand-Hold-Glied von der 
Prozessoreinheit kommt. Über R 15, R 51 und R 41 wird die
Sollwertvorgabe dann auf den nicht invertierenden Eingang von IC 7 B 
gegeben,
wobei eine Bereichsanpassung im Zusammenhang mit der weiteren 
Widerstandsbeschaltung (R 59, R 48) erfolgt.
Die Schwingneigungen im Bereich des Stromreglers werden mit C 25 
verhindert
und C 15, C 23 und C 29 dienen zur Störunterdrückung.
Damit der Stromregler aktiv ist, muss das Netzgerät an den 
Ausgangsklemmen
mit einer hinreichend großen Last beschaltet sein. Bei maximaler 
Sollwertvorgabe wird sich am nicht invertierenden Eingang
von IC 7 B (Pin 5) eine Steuerspannung von ca. 375 mV einstellen.
Überschreitet der Ausgangsstrom den eingestellten Maximalwert von 3 A 
auch
nur geringfügig, entspricht dies einem Spannungsabfall an den 
Emitterwiderständen von T 1 - T 4 (Endstufe), der ebenfalls 375 mV 
übersteigt. Der Ausgang des OPs (IC 7 B) strebt in Richtung negativer 
Spannung und über die Leuchtdiode D 16 (Abbildung 2), die nun leitend 
ist, fließt ein Teil des Stromes, der von der mit T 3
aufgebauten Konstantstromquelle geliefert wird. Dieser Teil des Stromes 
fließt dann nicht mehr über die Basen der Endstufentransistoren, sondern 
über den Ausgang von IC 7 B ab.
Der Ausgang des OPs wird jedoch nur so weit negativ, dass der 
Spannungsabfall an den Emitterwiderständen der Endstufe gerade 375 mV 
erreicht. Bei einem Spannungsgleichgewicht an den beiden Eingängen des 
OPs stellt sich bei maximaler Sollwertvorgabe der Ausgangsstrom von
3 A ein. Die Bauelemente L 2, C 17, R 18 verhindern Störeinkopplungen 
auf den OPAusgang. Durch Verändern der Sollwertvorgabe an Pin 5 ist 
jeder beliebige Ausgangsstrom einstellbar, der dann vom Stromregler 
konstant gehalten wird.

von xxx (Gast)


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Vermutlich spielt hier auch das thermische Verhalten der LED eine 
Rolle...

von Harald W. (wilhelms)


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Oliver R. schrieb:

> Ich kann eigentlich kaum glauben, dass das Regelverhalten wirklich so
> schlecht ist.

Zumindest hat man sich anscheinend bemüht, das das Einschwingen keinen
zu hohen Strom erzeugt. Oder ob das Zufall ist? Für ELV-Schaltungen
ist es typisch, das kleine Kerkos anscheinend mit der Streusandbüchse
über die Platine verteilt werden, um irgendwelche Schwingungen zu
unterdrücken. Sowas kann auch den Regelvorgang verlangsamen.
Gruss
Harald

von Paul H. (powl)


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Danke für die vielen Antworten! Also muss ich mir jetzt zumindest mal 
keine Sorgen machen, dass dieses Verhalten der Netzteile höchst 
ungewöhnlich ist. Ist ja auch nicht sonderlich schlimm aber ein wenig 
nervig schon wenn das Netzteil nicht gleich das tut, was es soll. Muss 
aber auch sagen, dass mir das noch nie aufgefallen ist. Zum testen der 
LEDs hat es ja nun getaugt.

von Werner M. (Gast)


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Paul Hamacher schrieb:
> Zum testen der LEDs hat es ja nun getaugt.

... auch wenn es mutig ist, eine LED direkt an ein (mehr oder weniger) 
unbekanntes Netzteil zu hängen. Wie leicht hat so ein Netzteil einen 
etwas größeren Ausgangs-Elko, der der LED erstmal eine kräftige 
Stromspitze verpaßt, bevor die Strombegrenzung greift.

von Paul H. (powl)


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warn ja 8 LEDs in reihe, macht 25,6V bei 3,2V vorwärtsspannung. aber 
3,5V können die auch mal kurzzeitig ab. so viel strom hätt da gar nicht 
fließen können ;)

aber hab mal testweise nur eine genommen und die hats tatsächlich 
gegrillt.

von Gaestchen (Gast)


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Werner M. schrieb:
> ... auch wenn es mutig ist, eine LED direkt an ein (mehr oder weniger)
> unbekanntes Netzteil zu hängen. Wie leicht hat so ein Netzteil einen
> etwas größeren Ausgangs-Elko, der der LED erstmal eine kräftige
> Stromspitze verpaßt, bevor die Strombegrenzung greift.

Normalerweise stellt man ja auch erst die Ausgangsspannung und -strom 
ein bevor man aus dem Standby geht. und da passier gar nichts. Auch wenn 
man es auf 30V stellt (Warum auch immer man das tun sollte wenn man eine 
einzelne LED anschliesst) und aus dem Standby geht passiert nichts.
 Wenn man allerdings erst die Spannung (30V) schaltet und dann die 
Verbindung legt, blitzt sie und nach mehrmaligen Versuch hatte sie 
danach etwas andere elektrische Werte, Die VF war dann 0,5V bei 20mA und 
erst bei 250mA mit 2,5V leuchtete sie dann, allerdings auch etwas 
rötlicher. Bei 1,5A gab sie dann allerdings auf. Lag wohl am Magicsmoke 
der sie verlassen hat. :)
 Das Strom Regelverhalten bei LED ist bei dem Gerät jedenfalls se 
schlecht.

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