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Thema: Kleines Universal Netzteil

  1. #1
    Moderator Roboter Genie
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    Kleines Universal Netzteil

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    Hallo!
    Ich hab erst gestern mein altes Projekt (LED-Belichter) fertiggestellt und dann abends durch die Elektor zu nem neuen gefunden.
    Ein kleines regelbares Netzteil. Am besten mit Strombegrenzung natürlich

    Als Daten hab ich mir 0-24V bei max. 1A vorgestellt...das dürfte noch realistisch sein

    Geplant hab ich das (wie die bei Elektor auch) als Emitterfolger mit einem Darlington NPN (TIP120). Auf meinem Breadboard funktioniert das mit nem BC547 und einem einfachen Poti ganz gut.
    Das Poti soll nun gegen einen DAC ausgetauscht werden, danach ein OP um die Spannung zu erhöhen (wahrscheinlich Standard LM35.
    Dazu vielleicht noch ne kleine negative Festspannung für OP's und so.

    Nun zur Strombegrenzung...ich hab mal irgendwo ne Schaltung gesehen wo 2 OP's sich quasi gegenseitig "bekämpft" haben. Sprich der eine am DAC der andere am Shunt. Die Ausgänge lagen über Widerstände an der Basis des Leistungstransistors.
    Kann ich dieses Prinzip irgendwie auch bei mir einsetzten? Sollte einstellbar sein...aber das kann man ja mit nem digitalen Poti oder so übernehmen.

    Als DAC hab ich mir nen MAX517 vorgestellt, 8Bit Auflösung (entspricht dann bei 0-24V etwa 94mV pro Schritt...das reicht mir aus).

    Hat jemand Tips wie ich das mit der Strombegrenzung umsetzen könnte (andere Tips sind natürlich auch erwünscht!)?

    MfG
    Basti

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo BASTIUniversal!

    Mein Tip wäre LM317 mit einem Widerstand, einem Poti und einem Kühlkörper.

    MfG

  3. #3
    Moderator Roboter Genie
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    Hi,
    ja...die möglichkeit mit nem LM317 kenn ich schon, aber ich will auch mal den "holprigen" Weg gehen!
    Das einzige woran es bisher hapert ist die Strombegrenzung...aber da ist mir heute eine Idee gekommen.
    Transistoren sind ja Stromverstärker, je nach Basisstrom lässt er mehr oder weniger Strom durch die C-E Strecke. Im Prinzip wäre es doch das einfachste wenn man nun also den Strom zur Basis z.B. mit einem Poti begrenzt, oder?

    Im Anhang hab ich eine kleine Schaltung entworfen:
    Mit R1 stelle ich die Spannung ein (das Poti ist ein normaler Spannungsteiler), mit Poti R2 stelle ich den max. Strom ein.
    Bei einer Stromverstärkung von z.B. 100 kann ich mit 1mA auf die Basis des Transistors gehen und nach dem Emitter theoretisch 100mA entnehmen.
    Ist dieses Prinzip korrekt? Mir ist klar das jeder Transistor ne andere Stromverstärkung hat (Bauteil-Streuung), aber das kann man ja kompensieren.

    Die Potis müsste ich quasi nurnoch durch Digitale Ersetzen...ne Steuerung dran und fertig...!
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  4. #4
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    Ich glaube, dass das einstellen dann schwierig werden könnte.
    Ne Regelung mit OpAmp ist imho besser, aber auf jeden Fall exakter, allerdings muss man dann ziemlich genau schauen bzgl. Schwingneigung und wie schnell der abschaltet.
    Falls du es mit Transistoren aufbauen willst würde ich zwei nehmen, erst nen PNP mit konstantem Basisstrom in Collectorschaltung, danach nen NPN (oder doch nen N-Kanal MosFET? (Wenn dann einen mit sehr geringer Gate-Source Spannung)) um die Spannung zu stabilisieren.
    So wie es jetzt ist, bekommst du den Basisstrom nicht konstant hin, da die Spannung an der Basis dem Emitter folgt, dadurch wird das abregeln extrem flach.

    Edit: Die Wahl der Widerstände ist auch recht kritisch. 100mA sollten deine Potis dann schon aushalten.

  5. #5
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    Das funktioniert so schon, allerdings:

    Den Strom für die Basis solltest Du nicht mit einem Spannungsteiler direkt aus der Betriebsspannung nehmen, sonder aus einer Stromquelle. Dann bist Du schon bei mindestens zwei Transistoren und zwei Dioden (oder insgesamt drei Transistoren, falls Du einen Stromspiegel baust).

    Zur Begrenzung ist es besser, den Strom über einem Widerstand (z.B. 0.1 Ohm) zu messen und damit einen Komparator anzusteuern, so dass Du sicher bei einer vorgegebenen Schwelle den Strom begrenzt und bis dahin aber Deine Ausgangsspannung möglichst konstant bleibt.

  6. #6
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    Wäre es nicht besser, statt Komparator nen Opamp zu nehmen? Nen Komparator schaltet afaik komplett ab, nen Opamp regelt ab, so dass dann noch 1A (oder wie viel auch immer) noch fließen kann. Wenn der Komparator ne Hysterese hat, oszilliert er auch noch schön ^^

    Das funktioniert so schon
    Ok, funktionieren tut es. Aber optimal ist es sicherlich nicht.
    Alleine die Spannungsabfälle: Mehr als Vcc-0,7V kommt am Leistungstransistor nicht mehr an, und der produziert dann zusätzlich nochmal 1,4-2,0V Spannungsabfall (Darlington). Immerhin reicht das schon für ne vernünftige Brummsiebung. (Wenn man die Steuerspannung über nen DA-Wandler mit OpAmp erzeugt ist die komplett, die Leitung sollte dann ja weitgehend Brummfrei sein.)

  7. #7
    Moderator Roboter Genie
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    Danke für die Antworten erstmal!

    Die Strombegrenzung mit dem OP und Shunt hab ich soweit verstanden...OP als invertierenden Verstärker mit an den Emitter vom Leistungstransistor. Wenn der Wert vom Shunt den Eingestellten Wert überschreitet zieht der OP die Basis in Richtung Masse, oder?

    Mit der Spannungseinstellung hab ich gedacht dass ich nen DAC (oder digit. Poti) mit OP nehme. Dann an den Ausgang ne Art "Feedback" zum µC um die Ausgangsspannung zu kontrollieren.
    Das von mir gedachte Prinzip ist im Anhang.

    Als µC hab ich nen Mega8 gedacht...wenn ich zuerst die Ausgangsspannung messe und dann den DAC einstelle wird das Regeln der Spannung aber ziemlich langsam, oder?

    Und noch was mit dem Spannungsabfall, ob das jetzt nur 21V statt 24V sind ist mir im Prinzip egal (wenn ich nen 18V Trafo verwende kommen am "Ende" ca. 25,4V raus).
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken prinzip_844.jpg  

  8. #8
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    Wenn du nen sehr kleinen Shunt nimmst, brauchst du auch ne kleine Spannung am Eingang vom Strombegrenzungsopamp. Deshalb würde ich noch nen Spannungsteiler zwischen DAC und OpAmp setzen (unten).
    Andersrum, wenn der Shunt zu groß ist produziert er zusätzliche Spannungsabfälle.

    Ob das funktioniert wenn sich "zwei Opamps um den Transistor kloppen" weiß ich nicht. Ich denke ehrlich gesagt nicht. Man sollte es IMHO so machen, dass der Strombegrenzungsopamp die Basis des Transistors über ne Diode nach unten ziehen kann, dadurch hätte er beim abschalten ne höhere Priorität. Ansonsten kommt irgendeine Mischspannung raus und die Spannung geht nur um die Hälfte runter o.ä.

    MfG

  9. #9
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    Lade Dir mal das Datenblatt vom LM723, das ist ein Spannungsregler, mit dem eine sehr einfache Strombegrenzung / Stromregelung aufgebaut werden kann, nämlich mit der Basis-Emitter-Strecke eines Transistors.
    MfG Karl-Heinz
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  10. #10
    Moderator Roboter Genie
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    Hallo!
    Das Datenblatt vom LM723 schlummert schon lange in meiner Sammlung...hab ich mir jetzt mal genauer angeschaut und ich find den doch sehr praktisch.
    Wie kann ich bei nem LM723 die Strombegrenzung "digitalisieren"? Da komm ich noch nicht so ganz klar damit!

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