Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Stelltrafo und Kapazitätsmultiplizierer -> DC-Labornetzteil?


von Jan W. (gnarflord)


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Hallo zusammen,

ich habe hier einen alten Stelltrafo rumfliegen mit ca. 0-25V, 10A. Nun 
wollte ich das gute Stück auch mal als eine Art Labornetzteil benutzen, 
also gleichrichten, Ripple wegglätten und all das.

Anders als bei den Standard Linearreglern kann ich allerdings meine 
Ausgangs-Wechselspannung variieren und so kam mir die Idee, dass ich ja 
nur den Ripple in Hitze verwandeln muss, die gewünschte Ausgangsspannung 
lässt sich dadurch mit dem Stelltrafo finden.

Einen Schlatplan gibt es bereits: https://imgur.com/40InI1A
Das Grundgerüst ist ein Kapazitätsmultiplizierer und Zenerdiode Z3. Sie 
soll die Zielspannung etwas unter die Einangsspannung legen [Wert muss 
ich mir noch überlegen :) ], das RC-Glied sollte das dann schön glätten.

Z1 und Z2 sind hier, um zu verhindern, dass bei zu schneller Änderung 
der Eingangsspannung das RC-Glied zu langsam ist und dadurch der 
Spannungsabfall und somit die verbrannte Leistung zu groß wird.

RC-Werte habe ich nach C = 1 / (2 pi * R f) bestimmt und dann mal 10 
genommen.

Dann gibt's noch Q4, der als rudimentäre Strombegrenzung dient. Mir ist 
klar, dass ich nicht Konstantstrom anbieten kann, wenn ich meine Regler 
darauf auslege nur Ripple zu verbrennen. Aber es reicht mir, wenn bei 
einem kurzen Überstrom der Output direkt abgestellt wird. BT169 braucht 
laut Datenblatt 50µA, um durchzuschalten, dann saugt er Q2 den 
Basisstrom ab.

Ich hoffe, ich hab keinen dummen Fehler gemacht, aber ab 6.8A sollten 
0.5V an den Shunts abfallen, bei R11 = 10k löst dann der Thyristor aus. 
R11 könnte man sogar variabel machen, denke ich.

Schöne Theorie und alles, aber seht ihr hier richtig offensichtliche 
Probleme? Ist die Idee so überhaupt sinnvoll? Mein Verständnis von 
Analogtechnik ist nämlich auch eher begrenzt, guter Rat wäre schön :)

Ein Problem das mir noch eingefallen ist: Der Trafo ist wahrscheinlich 
recht weich und knickt bei höherer Belastung wohl etwas ein. Aber das 
ist kein Problem: An U-Sense und I-Sense hänge ich so ein billiges 
Strom-Spannungs-Messgerät, zur Not kann ich also auch Nachregeln. Alles 
was zumindest bei mir ordentlich Strom braucht nimmt es mit der Spannung 
auch nicht mehr soo genau :)

LG
Jan

von Dieter (Gast)


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von MaWin (Gast)


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Jan W. schrieb:
> Schöne Theorie

Noch nicht mal schön.

Man verwendet heute Schaltregler, wenn man eine Gleichspannung auf eine 
niedrigere Gleichspannung transformieren will.

Der ist weit effektiver, als dein

Jan W. schrieb:
> ert muss ich mir noch überlegen

Verlust. Bei 5V Ausgangsspannnug wird der tatsächliche Siebelko (sagen 
wir 22000uF) bei den ca. 6A maximaler Belastung schon zu 3V Ripple 
führen, dazu noch der Spannungsabfall am shunt und Transistor sind 5V, 
das macht nur 50% Wirkungsgrad und 30 Watt Verluste.

belässt man den Trafo bei 25V/10A und erzeugt 30V am Siebelko, bekommt 
man erstens 5V mit satten 30A, und zweitens nur geringe Verluste.

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


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Jan W. schrieb:
> ich habe hier einen alten Stelltrafo rumfliegen mit ca. 0-25V, 10A. Nun
> wollte ich das gute Stück auch mal als eine Art Labornetzteil benutzen,
> also gleichrichten, Ripple wegglätten und all das.

Das ist eine vollkommen bescheuerte Idee™

Ripple wegglätten bei 10A kannst du dir abschminken. Und ein 
"Kapazitätsmultiplier" ist in dieser Anwendung Schwachsinn im Quadrat.

Wenn du Gleichspannung brauchst, dann bau einen Schaltregler. Wenigstens 
als Vorregler für einen Linearregler.

Ein Stelltrafo ist nett, wenn man mal eine Schaltung testen will, wie 
sie mit verschiedenen AC-Eingangsspannungen klar kommt. Bspw. ob ein 
Linearnetzteil auch bei 10% Unter- bzw. Überspannung aus dem Netz noch 
korrekt funktioniert. Aber als Basis für ein DC-Netzteil, gar ein 
Labornetzteil taugt der nicht.

von Dieter (Gast)


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Wenn der TO analog regeln will, dh partout Schaltwandler vermieden 
werden soll, dann kann ueber solche Schaltungen die benoetigte 
Kondensatorbank deutlich kleiner ausfallen.
Kapazitaetsvervielfacher ist zwar nicht die richtige Bezeichnung, aber 
es ist zu verstehen was er meint.

Er schliesst ja auch nicht aus spaeter eine Schaltwandlerloesung fuer 
andere Anwendungsfaelle.

von Harald W. (wilhelms)


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Axel S. schrieb:

> Ein Stelltrafo ist nett, wenn man mal eine Schaltung testen will, wie
> sie mit verschiedenen AC-Eingangsspannungen klar kommt.

Ja, es gibt immer wieder Anwendungen, wo es egal ist, ob man
Wechsel- oder Gleichspannung hat. Da ist eine 0...25V Wechsel-
spannungsquelle ideal. Ein Labornetzteil mit Strom/spannungs-
regelung sollte man zusätzlich haben.

von Michael B. (laberkopp)


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Dieter schrieb:
> dann kann ueber solche Schaltungen die benoetigte
> Kondensatorbank deutlich kleiner ausfallen

Nein.

Die Spannung muss auch in den Pause der 50Hz irgendwoher kommen, und 
zwar die Mindestspannung, also müssen die Elkos möglichst gross sein.

Das einzige, was die Schaltung wegregelt, sind die Spannungsspitzen, sie 
pulsiert also nicht so sehr.

von cccp (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Die Spannung muss auch in den Pause der 50Hz irgendwoher kommen, und
> zwar die Mindestspannung, also müssen die Elkos möglichst gross sein.

Nicht unbedingt, sofern es nicht um Erzielung der max. Uaus geht
(aber der Wunsch nach "nur (das bißchen) Ripple verbrennen" steht
dem entgegen).

So eine Schaltung ist weder Fleisch noch Fisch. Schlimmer noch:
Man hat eine Menge Nachteile, ohne entscheidende Vorteile.


Der imho einzig sinnvolle Weg, diesen Trafo auch für DC-Ausgang
(ungeregelt) zu verwenden, und die Vorteile eines 50Hz Trafos zu
erhalten, wäre eine (C)LC (oder gar (C)LCLC) Siebung, bei der man
die Ls und Cs eben so auslegt, daß sie - wie 50Hz Trafos auch -

kurzzeitig stark überlastbar wären.

So könnte ein relativ (!) glatter DC-Ausgang erhalten werden, den
man dann auch zur Versorgung diverser Leistungselektronik in dem
Spannungsbereich nutzen könnte. (Kurze Tests auch mit mehr Strom.)

[Für mich persönlich z.B. Versorgung von Leistungsoszillatoren
wie einem Royer mit verschieden hoher Spannung brauchbar.]

Ansonsten: Für ein Labornetzteil (den Begriff hättest Du besser
weggelassen in Kombination mit Deinem Konzept) baut man auch ein
ebensolches. (Ob mit Schaltregler als Vorregler oder ohne, und ob
nun mit Trafo mit Anzapfungen oder ohne solche - aber natürlich
könnte man auch via Motor einen Stelltrafo nachführen, nur wäre
vor allem "das Hochfahren" mit Verzögerung am Ausgang verbunden.)

30VAC/10-15A Trafo + DPS5020 bietet einen Hochleistungsausgang,
es fehlt einzig eine lineare Regelung ... ansonsten praktisch ein
"starkes variables DC-Netzteil" - mit_CV_und_CC_einstellbar ...
(Step-Down erlaubt bis zu 20A am Ausgang, bei niedriger Uaus.)

Daß für 6,8A am Ausgang eher 2-3 dickere Transistoren nötig sein
könnten statt 2er mittlerer sollte man auch erwähnen - die anderen
Probleme wurden schon genannt.

von cccp (Gast)


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cccp schrieb:
> (Kurze Tests auch mit mehr Strom.)

Dazu aber:

Sofern noch nicht vorhanden, beim Trafo eine Thermosicherung nachrüsten
(und die evtl. L so auslegen, daß sie sogar ein bißchen mehr aushalten
würden, als der Trafo - also nicht wegschmelzen, bevor die Polyfuse des
Trafos auslöst).

von Dieter (Gast)


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@Jan
Bau Dir die Schaltungsteile des Links mit einem Leistungstransistor, 
Bild 2 mit T1 oder Bild 3, hier 3.3 und 3.4. auf.

Wenn Dir das reicht an Brumunterdrueckung und Genauigkeit 
(unstabilisiert), why not erst mal verwenden.

von Rainer V. (a_zip)


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Harald W. schrieb:
> Ja, es gibt immer wieder Anwendungen, wo es egal ist, ob man
> Wechsel- oder Gleichspannung hat. Da ist eine 0...25V Wechsel-
> spannungsquelle ideal. Ein Labornetzteil mit Strom/spannungs-
> regelung sollte man zusätzlich haben.

Sehe ich genau so! Quäle mich immer mit meinen alten Märklintrafos rum, 
wenn ich mal Wechselspannung brauche :-)
Gruß Rainer

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