Hallo, Ich habe ein weiteres Labornetzteil gebaut. Die Schaltung stammt aus der Elektor von 82, ist allerdings so angepasst, dass ich vorhandene Bauteile aus der Bastelkiste verwenden konnte. Die Bipolarendstufe wurde gegen einen Mosfet getauscht. Eigentlich war eine digitale Ansteuerung geplant (0-5V), wurde dann aber wieder verworfen und durch Potis ersetzt. Getestet habe ich mit einer Elektronischen Last und einem 50R Lastwiderstand. Nun habe ich folgendes Problem: Mit 50R Lastwiderstand: Die Spannung ist auf etwa 30V eingestellt, sinkt aber bei Belastung. Solange der eingestellte Maximalstrom kleiner als der Laststrom ist, schwingt der Ausgang mit 50Hz, der Ausgangsstrom wird korrekt angezeigt (siehe Oszibild 2). Bei einem eingestellten Strom von 0A schwingt der Ausgang mit 50kHz. Sobald der Maximalstroms höher als der Laststrom eingestellt wird, geht der Ausgangsstrom gegen 0 und der Ausgang schwingt mit 33kHz (siehe Oszibild 3). Warum geht der Ausgangsstrom hier gegen 0? Das Netzteil müsste doch hier den maximalen Strom ausgeben. Am Shunt fällt auch keine Spannung ab. Die Oszibilder zeigen die Ausgangsspannung bei Iset=0A, Iset < Ilast und Iset > Ilast Folgendes habe ich versucht: C5 von 56p auf 150p und 300p erhöht, das brachte allerdings keine Besserung. C8 von 47µ auf 100µ erhöht, hat auch nicht viel gebracht. Welche Möglichkeiten habe ich noch?
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Auf zum fröhlichen rätseln. Wo gehen die verschiedenen Massen hin ? Komplett Plan zeigen. Mosfet schlecht für ein Netzteil geeignet. Suche im Forum benutzen, da wirste auch Gründe dafür finden.
Die gate Kapazität des MOSFETs ist ggf. schon zu viel für die OPs. Da könnte es helfen da noch einmal 50-100 Ohm vor dem Gate zu haben. Das würde allerdings Strom und Spannungsregelung betreffen. Für mehr Leistung könnte man ggf. die Dioden durch Transistoren ersetzen, wenn man die Spannung auf sinnvolle Werte begrenzt. Wichtig für die Regelung ist auch das der Ladeelko, also der an den 80 V mit geringer Induktiviät / Serienwiderstand angeschlossen ist. Da sollte sonst noch ein zusätzlicher low ESR Elko und Kondensator vom Drain des MOSFETs nach GND. Für die Stromregelung dürfte R13 falsch sein - der sollte ersatzlos entfallen. Für die Regelung wäre ggf. ein größerer Widerstand als Shunt passender - der MOSFET wird bei 80 V auch eher nicht so viel Strom vertragen. Auch beim MOSFET muss die SOA Grenzen beachten - da sind viele Datenblätter nicht ganz ehrlich und verschweigen ggf. den Spirito Effekt, der die zulässige Leistung noch einmal deutlich reduzieren kann. Die parasitäre Induktivität des 0,22 Ohm Widerstandes könnte auch ein Problem sein - allerdings eher für die Spannungsregelung. Wenn alles nicht hilft könnt man ggf. noch probieren parallel zu C5 noch ein RC Glied mit vielleicht 500 pf und 1 K zu haben. Das sollte man aber eher noch einmal in der Simulation prüfen.
Verantwortlich für die Kompensation ist C5, aber die Massen AGND und GND sind falsch. Das würde man merken, wenn man einen ordentlichen Schaltplan malt, statt grottenfaul so ein Wortratesuchspiel. Einen MOSFET über 4k7 mit 2mA aufladen zu wollen aber durch einen OpAmp mit mindestens 20mA zu entladen ist sowieso eine Scheiss-Schaltung. Und die unsäglichen TL072 brauchen noch eine negative Versorgungsspannung mit -12V was viel Spass macht, wenn die 80V, die 12V und die -12V sich in unpassender Reihenfolge auf und abbauen. Der IRFPC50 hat keine DC Kurve im SOA Diagramm in seinem Datenblatt, ist also eher ungeeignet, aber 0.5A/80V wird er aushalten wenn du ihn ausreichen kühlst.
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@Ulrich: Ich habe die Änderungen mal vorgenommen. Mir ist folgendes aufgefallen: Der Ausgangangsstrom geht nicht auf 0, das Einbaumessgerät gaukelt mir das nur vor. Warum ich nicht vorher schon auf die Idee kam einfach mal das Multimeter zwischen den Lastwiderstand und das Netzteil zu klemmen und den Strom zu messen weiß ich nicht... Das Drehspulinstrument hat seinen Vollausschlag bei 400µA. Der Spannungsabfall über dem Shunt reicht aber nicht aus um bei 0,11V Spannungsabfall am Shunt 400µA durch das DS-Instrument hervorzurufen. Deshalb hatte ich mir einen Differenzverstärker gebaut, der unter Last anfängt zu spinnen. MaWin schrieb: > Verantwortlich für die Kompensation ist C5, aber die Massen AGND und GND > sind falsch. Werde ich nochmal prüfen.
Wenn die Spannung schon für die Strommessung nicht ausreicht, sollte man wirklich den Shunt größer wählen und damit den extra Verstärker sparen. Das reduziert als positiven Nebeneffekt auch die Verstärkung für die Regelkreise. Der Verstärker hat mit der Versorgung so wie gezeichnet sowieso eine Problem: wenn dann aus den +-12 V Versorgung. Der Verstärker am 0,22 Ohm Shunt muss ja auch nicht so hochohmig sein. Eine einfache nicht invertierende Verstärkung reicht vollkommen - wenn es nötig wäre könnte man mit den Widerständen des einfachen Differenzverstärkers direkt an den Shunt. Auf vielleicht 10 K Last am 0,22 Ohm Shunt kommt es nicht drauf an. Den Widerstand R3 könnte man ggf. kleiner machen um der relativ großen Gate Kapazität etwas entgegen zu wirken. Die +-12 V sollten auch noch 2 Kondensatoren mach GND haben.
Von wo bekommt die Spannungsregelung den Istwert? Gruss Robert
Ulrich H. schrieb: > Wenn die Spannung schon für die Strommessung nicht ausreicht, sollte man > wirklich den Shunt größer wählen und damit den extra Verstärker sparen. Der Shunt ist jetzt von 0R22 auf 6R8 erhöht. R12 habe ich auf 2k verringert. Allerdings ist die Stromregelung jetzt stark nicht-linear. Steht das Poti auf Mittelstellung, ist der Ausgangsstrom noch bei 0, ab der hälfte etwa steigt der Strom langsam und bei ungefähr 200° Drehwinkel ist der Maximalstrom fast schon erreicht. Muss ich hier R9 und R10 verändern? Ulrich H. schrieb: > Den Widerstand R3 könnte man ggf. kleiner machen um der relativ großen > Gate Kapazität etwas entgegen zu wirken. Den habe ich jetzt verkleinert auf 1k. R. Freitag schrieb: > Von wo bekommt die Spannungsregelung den Istwert? Von einem Poti (0-5V).
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R. Freitag schrieb:
> Von wo bekommt die Spannungsregelung den Istwert?
Von einem Poti (0-5V).
Nein. Das ist der Sollwert. Die Regelung muss irgendwo Zugriff auf die
tatsächliche Spannung haben. Wo?
Ein 6,8 Ohm Shunt ist schon wieder reichlich groß - das sind bis über 3 V am Shunt. Passend wären etwa 0,5 - 2 Ohm. Das sollte auch für das Anzeigeinstrument reichen. Das die Einstellung nichtlinear wird, liegt an der Last die der Poti sieht. Das ist aber nur die Einstellung. Ein niederohmigerer Poti oder größere Werte für R11 und R12 würden helfen. Bei 3 V am Shunt würde man aber auch nicht hinter dem Poti teilen, sondern davor, also einen Widerstand zwischen die 5 V Ref. und den Poti. R9 hat so gut wie keine Funktion - ist einfach in Reihe zum hochohmigen Eingang. R10 ist für die Dynamik der Stromregelung zuständig - kleiner wird schneller, viel größer sollte man ihn nicht machen, da lieber die Kondensatoren größer. Ist die Regelung mit dem 6,8 Ohn Shunt denn jetzt stabil ? Der Istwert kommt über R7 und dynamisch über R5+C4.
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Elektor von 82, ist allerdings so angepasst, dass ich vorhandene Bauteile aus der Bastelkiste verwenden konnte. Ist doch alles klar.
Der Istwert kommt über R7, das passt schon. Aber vielleicht ist es für Freitag d. 13. zu schwierig zu erkennen...
Ulrich H. schrieb: > Ein 6,8 Ohm Shunt ist schon wieder reichlich groß - das sind bis über 3 > V am Shunt. Passend wären etwa 0,5 - 2 Ohm. Das sollte auch für das > Anzeigeinstrument reichen. Ok, werde ich morgen nochmal ändern. Ulrich H. schrieb: > Das die Einstellung nichtlinear wird, liegt an der Last die der Poti > sieht. Das ist aber nur die Einstellung. Ein niederohmigerer Poti oder > größere Werte für R11 und R12 würden helfen. Bei 3 V am Shunt würde man > aber auch nicht hinter dem Poti teilen, sondern davor, also einen > Widerstand zwischen die 5 V Ref. und den Poti. Macht Sinn. Werde ich morgen noch mal drüber schauen. Ulrich H. schrieb: > Ist die Regelung mit dem 6,8 Ohn Shunt denn jetzt stabil ? Ja, die Schwingung ist weg.
Ulrich H. schrieb: > Ein 6,8 Ohm Shunt ist schon wieder reichlich groß - das sind bis über 3 > V am Shunt. Passend wären etwa 0,5 - 2 Ohm. Das sollte auch für das > Anzeigeinstrument reichen. Der Shunt ist jetzt ein 0,68 Ohm Widerstand. Ulrich H. schrieb: > Ein niederohmigerer Poti oder > größere Werte für R11 und R12 würden helfen. Ich habe den Spannungsteiler aus R11 und R12 jetzt wesentlich hochohmiger dimensioniert. Die Stromeinstellung ist jetzt wieder linear. Anbei nochmal 3 Oszibilder. Kanal 1 ist der Ausgang, Kanal 2 Drain des Mosfets. Als Last diente ein 470 Ohm Lastwiderstand. Bild 1 zeigt die Ausgangsspannung bei bei Iset = 0A, Bild 2 bei Iset > Ilast und Bild 3 bei Iset < Ilast.
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Die Stromregelung scheint noch irgendwo 50 Hz einzufangen. Eventuell reicht schon eine Kondensator / Elko parallel zu R11 um da Störungen zu filtern. Es ist ggf. auch eine Frage des Aufbaus. Der Fall I_Set=0 ist sowieso noch etwas problematisch: zum einen hängt es vom Offset des OPs ab, wie groß der Strom dann sein soll. Außerdem wird er MOSFET zu sehr kleinen Strömen ggf. nichtlinear. Da könnte eine Grundlast, als Widerstand von Source (oder den + 12 V) nach AGND helfen, damit immer z.B. 5 mA fließen. Wenn man Wert auch auf kleine Spannungen legt, dann ggf. auch als Konstantstromquelle. Eine Diode am Ausgang gegen eine negative Ausgangsspannung wäre ggf. auch noch angebracht - vor allem wenn die Grundlast in Richtung + 12 V geht. Der Interessante Fall wären dann noch Lastwechsel, also etwa zwischen etwa 20 und 200 mA.
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Ulrich H. schrieb: > Die Stromregelung scheint noch irgendwo 50 Hz einzufangen. Eventuell > reicht schon eine Kondensator / Elko parallel zu R11 um da Störungen zu > filtern. Es ist ggf. auch eine Frage des Aufbaus. 100n + 1µF parallel zu R11 brachte eine Verbesserung (siehe Bild: Iset0). Ulrich H. schrieb: > Da könnte eine > Grundlast, als Widerstand von Source (oder den + 12 V) nach AGND helfen, > damit immer z.B. 5 mA fließen. Das war die Aufgabe von R13 im ersten Schaltplan. Den hatte ich zwischenzeitlich wieder eingebaut, weil die Spannungsänderung sonst sehr verzögert war. Den kann ich aber immer noch gegen eine KSQ tauschen. Ulrich H. schrieb: > Der Interessante Fall wären dann noch Lastwechsel, also etwa zwischen > etwa 20 und 200 mA. Dazu 2 Bilder im Anhang. Einmal von 20mA auf 200mA und zurück. Dazu noch 2 Bilder von einem 12V Lüfter als Last. Einmal mit voll geöffneter Strombegrenzung und einmal mit Strombegrenzung, eingestellt auf ca. 200mA. Ulrich H. schrieb: > Eine Diode am Ausgang > gegen eine negative Ausgangsspannung wäre ggf. auch noch angebracht Eine 1N5404 ist eingebaut.
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Die Stromregelung sieht vom Brummen schon besser aus. Wenn nötig darf der Kondensator auch noch größer. Passender wäre es aber auch die Einkopplung als solche zu vermeiden - Brummen in dem Ausmaß muss eigentlich nicht sein. Das dürfte mehr eine Frage des Aufbaus als des Schaltplans sein. Die Funktion von R13 hatte ich wohl am Anfang falsch gesehen - der war schon richtig als Grundlast. Die Reglerschaltung mit fliegender Hilfsspannung ist schon etwas verwirrend. Die Spannungsreglung scheint noch nicht so recht zu funktionieren: eigentlich sollte kein merklicher (jedenfalls nicht mit dem Oszilloskop) Unterschied in der Spannung bei 20 und 200 mA sein. Das sieht nach einem totalen Einbruch der Spannung aus - ist da eventuell die Strombegrenzung aktiv und man sieht den Übergang Spannungsregelung / Stromregelung. Die Pulse mit Spannungsregelung und dem Lüfter als Last sehen auch nicht gut aus - mehr als mV sollten das eigentlich nicht sein. Auch da ist die Frage, ob ggf. zeitweise auch da die Stromregelung anspricht ? Wenn die Stromregelung aktiv ist, wie im letzten Bild kann das schon etwa so hinkommen. Zumindest schwingt da nichts und es gibt auch keine großen Überschwinger.
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Ulrich H. schrieb: > Die Spannungsreglung scheint noch nicht so recht zu funktionieren: > eigentlich sollte kein merklicher (jedenfalls nicht mit dem Oszilloskop) > Unterschied in der Spannung bei 20 und 200 mA sein. Ich habe den Test gerade nochmal sorgfältiger wiederholt. Scheinbar hatte ich bei den Oszibildern oben die Strombegrenzung nicht auf den maximalen Wert gestellt. Mache ich die Strombegrenzung ganz auf, bleibt die Spannung beim Lastwechsel gleich. Ulrich H. schrieb: > Die Pulse mit Spannungsregelung und dem Lüfter als Last sehen auch nicht > gut aus - mehr als mV sollten das eigentlich nicht sein. Auch da ist die > Frage, ob ggf. zeitweise auch da die Stromregelung anspricht ? Ich habe das ganze mal Oszilloskopiert. Bild 1 zeigt die Ausgangsspannung (eingestellt auf 11,7V) mit dem 12V Lüfter als Last. Bild 2 zeigt die Ausgangsspannung bei 13V. Bild 3 zeigt die Ausgangsspannung bei 18V. Geht man mit der Spannung noch höher, steigt die Schwingung nicht weiter an. In Bild 3 ist die Ausgangsspannung (Ch1) und der Ausgang von IC2A (Ch2) dargestellt. Die Oszimasse liegt auf Vout (GND der Regelung) und Kanal 2 auf AGND, deshalb ist Kanal 2 invertiert. Bild 4 zeigt die Ausgangsspannung (Ch1) und den Ausgang von IC2B (CH2). Bild 5 zeigt den Ausgang von IC2A (Ch1) und IC2B (Ch2).
Hallo nochmal, mir ist beim Messen aufgefallen, dass am nicht-inv. Eingang des Opamps für die Spannungsregelung auch eine Schwingung feststellbar ist. Der Ausgang des Spannungsreglers für die 5V Referenzspannung ist absolut sauber. Die Frequenz ist 50Hz, könnte also eine Einstreuung auf dem Weg zwischen Poti und Platine sein. Ich habe den Aufbau allerdings schon so verändert, dass nicht mehr viel einstreuen kann. Zum Test habe ich dann mal 47µF parallel zu R7 geschaltet, was eine deutliche Verbesserung brachte, allerdings ist die Spannungseinstellung dann sehr träge. Welche Möglichkeiten habe ich noch um die Regelung endlich stabil zu bekommen?
Ein Kondensator parallel zu R7 ist eine Möglichkeit, aber 47 µF dürften da zu viel sein, eher so 1 nF - 1 µF. Für die Funktion ist im Schaltplan schon C4. Da müsste man sich die Details ansehen und ggf. Simulieren um zu sehen was da gut passt. Die Oszilloskop Bilder 3-6 (besonders nur Nr. 6) zeigen, dass die Regelung zwischen Stromreglung und Spannungsreglung hin und her wechselt. Ich vermute mal das dabei bei Nr.4 und 5 Kanal 1 und 2 noch vertauscht sind: also Kanal 2 der Ausgang und Kanal der 1 die OPs - dann passt es jedenfalls mit Bild 6 Zusammen. Für den Wechsel zwischen Strom und Spannungsregelung sieht die Kurve gut aus: nach oben keine großen Überschwinger und genügend schnell. Der Wechsel in Richtung Stromregelung ist wenig aussagekräftig, das gibt der Lüfter vor. Vermutlich sind auch die Störungen in den ersten Bildern noch das Ansprechen der Stromregelung - das Erklärt auch warum es mit der Spannung so viel schlechter wird. Dass die Frequenz bei etwa 50 Hz liegt, dürfte einfach die Drehzahl des Lüfters vorgeben. Von daher ist der Lüfter eine sehr gute Last um das Netzteil zu testen. Interessanter wäre aber wenn die Strombegrenzung so hoch gestellt ist, dass sie nicht mehr anspricht - ggf. müsste man da noch etwas mehr zulassen. Viel scheint nicht zu fehlen. Ggf. reicht es ja auch einfach nur 8 oder 10 V zu wählen.
Luca E. schrieb: > dass am nicht-inv. Eingang des Opamps > für die Spannungsregelung auch eine Schwingung feststellbar ist. Und, wundert dich das? Ist doch schließlich die gleiche Schaltung wie bei der Stromregelung, da darf man auch das gleiche Verhalten erwarten. > Welche Möglichkeiten habe ich noch um die Regelung endlich stabil zu > bekommen? > Zum Test habe ich dann mal 47µF parallel zu R7 geschaltet In meiner Simulation schwingt die Schaltung fröhlich vor sich hin. 47µ an R7 sind natürlich viel zu viel, mit 100p ist die Schaltung mit einem Lastwiderstand von 100R...1k (andere nicht gestestet) einigermaßen stabil und so schnell wie es C8 zulässt.
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