Labornetzteil - Die drölfundneunzigste ?

[Thilo H. (thaala)]

Ich hoffe es langweilt euch nicht schon.

Es gibt sehr viele Beiträge allerdings nicht zum Thema lineare Regelung 
plus Schalt-Vorregler.

Die Idee ist ein DAC/ADC kontrollierbares NT zu entwickeln, dass ca. 
0-50V/5A oder 10A und dabei max. 50Watt in Wärme umsetzt.

Bei 10A wären das 5 Volt Regelreserve.

Anbei habe ich mal einen erste Simulation. Allerdings gibt es einige 
Stellen die mir zu schaffen machen.

1. Die Endstufe arbeitet über PMosFET. Durch die Beschaltung sind zur 
Zeit mindestens 16Volt Regelreserve notwendig, sonst schwingt der Kram.
(in der Simulation einstellbare Rampe für den Vorregler durch moderate
 Anpassungen von R13,R6)
Ich würde das gerne durch eine passende Bipolar-Endstufe ersetzen. 
MosFETs im Linearbetrieb sind ja nicht so beliebt.

2. Die Stromregelung funktioniert zwar, aber ist zu stark auf die MosFET 
- Endstufe ausgelegt.

Zur Simulation:
Die Vorgaben für I und U sind für Bereich 0..2.5Volt ausgelegt. Der 
untere Teil repräsentiert den Schaltregler. Rechts unten der Regler und 
links unten die Anpassung auf die Steuerung über 0..2.5Volt.

Ich suche eine bessere Schaltungsvariante für den Linearregler. Am 
besten wäre es die Stromregelung unabhängiger zu gestalten. Zur Zeit ist 
diese ziemlich abhängig vom U - Regler und von der Ansteuerung der 
Endstufe.
Hat jemand einen Tipp ?

Der Linearregler ist gekupfert und angepasst von Jörg Rehrmann's online 
Buch.....
http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap3/Kapitel3_2.html#3.2.7

Gruß Thilo

[thomas s (Gast)]

Der LT6106 hält max 44 V aus. Das ist alles viel zu kompliziert & zu 
teuer, bis das Ding fertig ist, kann man was kaufen.

[M. K. (sylaina)]

Thilo Haala schrieb:
> Ich würde das gerne durch eine passende Bipolar-Endstufe ersetzen.
> MosFETs im Linearbetrieb sind ja nicht so beliebt.

Und wer hindert dich dran, BiPos zu benutzen?

Thilo Haala schrieb:
> Ich suche eine bessere Schaltungsvariante für den Linearregler. Am
> besten wäre es die Stromregelung unabhängiger zu gestalten. Zur Zeit ist
> diese ziemlich abhängig vom U - Regler und von der Ansteuerung der
> Endstufe.

Warum benutzt du dann nicht altbewärtes und packst deinen Schaltregler 
davor?

[MaWin (Gast)]

Thilo Haala schrieb:
> Anbei habe ich mal einen erste Simulation. Allerdings gibt es einige
> Stellen die mir zu schaffen machen.

Immer dieser unausgegorene Kinderkram.

Der Vorregler ist nicht so schnell wie der Nachregler, es werden auch 
nicht bloss 10uF bei C2 verbaut werden. Belastet man den Ausgang über 
die eingestellte Strombegrenzung hinaus z.B. durch Kurzschluss, hast du 
ruck-zuck mehr als 5V über dem Regeltransistor und er ist ruck-zuck 
kaputt. Schau mal in seinnSOA Diagramm wie lange er 55V/5A aushält und 
wie langsam dagegen in der Realität (und nicht Simulation) deine 
Eingangsspannung abfällt.

Diese ganzen 1k Widerstände am MOSFET machen die Regelung auch langsam.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Thilo Haala schrieb:
> Es gibt sehr viele Beiträge allerdings nicht zum Thema lineare Regelung
> plus Schalt-Vorregler.
>
> Die Idee ist ein DAC/ADC kontrollierbares NT zu entwickeln, dass ca.
> 0-50V/5A oder 10A und dabei max. 50Watt in Wärme umsetzt.

Oh nein! Warum ist denn da noch niemand drauf gekommen!!1!elf
Das wird ja eine ganze Branche revolutionieren!

> Anbei habe ich mal einen erste Simulation. Allerdings gibt es einige
> Stellen die mir zu schaffen machen.

LOL. Du hast eine Simulation? Und der lineare Regler funktioniert noch 
nicht mal in der Simulation? Und da willst du eine Kaskade aus einem 
unstetigen und einem stetigen Regler bauen können, die in der Realität 
auch stabil funktioniert?

Nimms mir nicht übel, aber du erscheinst mir wie ein Kind, das gerade 
gelernt hat Dreirad zu fahren und jetzt glaubt, nächste Woche könnte es 
auf den Mond fliegen. Tu dir selbst einen Gefallen und fang ein paar 
Nummern kleiner an. Das ist auch in deinem Interesse. Sonst bist du 
irgendwann frustriert und hängst das Hobby gleich ganz an den Nagel.

Ach ja. Ein Labornetzteil 50V/5A oder gar 10A braucht kein Mensch. 
Natürlich wäre es nett, sowas zu haben. So wie es nett wäre, ein Auto 
mit 1000PS vor dem Haus stehen zu haben. Aber in der Praxis kriegt man 
beides nur mit so vielen Nachteilen (nicht zuletzt der Preis) daß man es 
dann nicht wirklich haben will.

[Ulrich H. (lurchi)]

Wirklich brauchen tut man so ein Netzteil eher nicht. Heute geht es eher 
in Richtung weniger Stromverbrauch und nicht mehr so hohe Spannungen. 
Gerade die Stromregelung ist wegen des festen Shunts nicht so flexibel 
zu deutlich kleineren Strömen - größer hat da auch Nachteile. Vielfach 
würde heute auch 1 A bis 20 V heute schon ausreichen. Das Prinzip mit 
Schaltregler vorweg, und Linearregler dahinter ist aber nicht so falsch 
und wird auch genutzt - dann aber auch eher konsequent, mit 
Schaltwandler als Ersatz für den Trafo.

Bei kleinerer Leistung reicht es ggf. auch schon aus 2 oder 3 
Trafoabgriffe zu nutzen. Der Verzicht auf den Schaltwandler reduziert 
die Störungen doch erheblich.

Die SOA Begrenzung muss man mit Vorregler natürlich schon beachten, so 
schlimm wie beim reinen Linearregler ist es aber nicht, wenn die 
Spannung des Vorreglers auf akzeptabler Zeitskala zurückgefahren wird. 
Man muss dann nämlich nicht mehr die DC Kurve beachten, sondern könnte 
auf die etwa 1 ms Kurve kommen. Der "Nachteil" ist halt dass nach einem 
Kurzschluss die Spannung nur etwa so schnell wieder hochfahren kann wie 
der Schaltwandler.

Die Art der Stromregelung ist wirklich MOSFET spezifisch, weil der 
Steuerstrom auch durch den Shunt fließt. Auf einen Bipolaren Transistor 
kann man das so einfach nicht übertragen, ggf. aber noch eine 
Kombination ähnlich einem IGBT. MOSFETs sind schön schnell, haben aber 
den Nachteil, dass man sie im Linearmodus nur sehr schwer parallel 
schalten kann. Bei nur 5 V Spannungsabfall könnte man ggf. noch mit 
einem MOSFET klar kommen (SOA ist bei den kleinen Spannungen eher 
unkritisch) - das Problem ist ggf. schon die 0,1 ms bei 50 V. BJTs sind 
aber auch schnell genug und einfacher Parallel zu schalten und haben 
weniger Probleme mit der SOA.  Von daher wird man die Endstufe noch mal 
neu entwerfen, oder sich irgendwo abschauen müssen.

Simulation und der tatsächliche Aufbau sind dann auch noch 2 Dinge: bei 
der angestrebten kleinen Ausgangsimpedanz werden ggf. Induktivitäten im 
nH Bereich wichtig. Auch die Unterdrückung der Störungen vom 
Schaltregler sind 90% Layout und 10% Schaltplan.