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Thema: Labornetzteil für Bastler

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Labornetzteil für Bastler

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    Hallo zusammen,

    in diesem Thread stelle ich ein selbstentwickeltes Labornetzteil vor, dass vorallem für Bastler interessant ist, da alle Chips und Bauteile bis auf eins in Through-hole-technology gehalten sind.
    Die Daten des Netzteils:

    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	3D_Netzteil.jpg
Hits:	133
Größe:	25,8 KB
ID:	24736

    Input: 12-21V (Maximal 40V - dazu muss jedoch der Spannungsteiler über den gemessen wird angepasst werden und eventuell die Auswahl der Kondensatoren)
    Output: - 5V Fix - 2,5A
    - 1-21V Regelbar (Maximale Ausgangsspannung abhänging von Eingangsspannung) - 3A
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    Strommessung auf beiden Ausgängen
    Digitale Regelung der Ausgangsspannung auch über den PC möglich
    FT232R - USB auf seriell Wandler integriert.
    Mega32 zur Steuerung

    Bilder vom Aufbau und der Sourcecode für den Mega32 erscheinen sobald ich meinen eigenen Aufbau fertig haben.

    Im Anhang: Schaltplan, Layout als Target 3001 Datei, Layout als Eagle script
    Angehängte Dateien Angehängte Dateien
    Geändert von shedepe (05.03.2013 um 23:32 Uhr)

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Verfälscht diese Strommessung nicht die Ausgangsspannung leicht? Bei 3A liegt Masseausgang auf 0.45V, oder?

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Das passiert aber bei jeder Art von Strommessung...Außerdem könntest du den Spannungsabfall digital wieder ausregeln.

  4. #4
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    Ja, ich les nur "Strommessung" und dachte du hattest vielleicht eine geniale Idee, das Problem zu umgehen

  5. #5
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    Nein, das ist ne ganz stinknormale Strommessung. Aber falls dich das Thema interessiert, man kann auch über das bei einem elektrischen Leiter entstehende Magenetische Feld die Stromstärke messen. Dabei hat man das Vorteil dass man so gut wie keinen Spannungsabfall hat

  6. #6
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Sehr interesante Schaltung! Konntest du schon mal die Ripple Spannung messen?
    Geändert von Tpro (12.03.2013 um 17:32 Uhr)

  7. #7
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    Für einige Anwendungen ist das schon ein interessantes Netzteil, aber halt kein Labornetzteil.
    Ein Labornetzteil zeichnet sich durch eine einstellbare schnell ansprechende Strombegrenzung bzw. Stromregelung, eine praktisch rippelfreie und stabile Spannung mit geringem Ausgangswiderstand aus. Außerdem sollte ein Labornetzteil bei jeder Last stabil sein, zumindest bei realistischen.

    Die Schaltung hier ist ein Schaltregler mit per µC einstellbarer Spannung. Da wird man einiges an Restwelligkeit haben. Über die Shunts hat man auch noch einen deutlichen Ausgangswiderstand (zwar nur 150 mOhm, aber doch mehr als nötig). Dazu kommt, dass der Regler eventuell Probleme mit der Stabilität bekommt, wenn zu viel kapazitive Last dran hängt. Eine kleine Verbesserungen sollte man wenigstens noch machen: Hinter den Schaltregler gehört ein LC Tiefpassfilter (etwa 10-50 µH und 100-500 µF) - damit hätte man weniger Rippel, und eine größere Kapazität am Ausgang macht keine Probleme mehr.

    Der µC sollte auch lieber eine eigene Spannungsregelung bekommen, sonst ist der µC aus, wenn man am 5 V Ausgang einen Kurzschluss macht.

    Bei den OPs für die Verstärkung der Spannung am Shunt muss man ggf. mit dem Offset aufpassen, wenn man Pech hat, fängt die Messung erst bei 10 mV am Shunt (oder 70 mA) an.

  8. #8
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    Was gibts den da für einfache Möglichkeiten, ein Netzteil, das auf Spannungsregler-ICs beruht mit einer Strombegrenzung zu versehen?

    Der Strombegrenzung hätte ich auch bei meinem Netzteil keine Aufmerksamkeit geschenkt, ich will nur eine möglichst glatte und lastunabhängig geregelte Spannung. Für den schlimmsten Fall haben die Regler eine Strombegrenzung. Der Maximalstrom von um die 3A bringt empfindliche Verbraucher trotzdem wie nichts um, aber zumindest passiert nichts schlimmeres.

    Aber wenn ich hinten dran noch eine Stromregelung anbauen kann, die auch die Spannung nicht verfälscht, würd ich das schon machen. Besonders weil Stromregelung auch Strommessung bedeutet.

  9. #9
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    Da du den Strom ja ohnehin misst, kannst du erst mal eine Softwareregelung einbauen. Eventuell könnte man die Stromregelung aber mit einem zusätzlichen OPV der den Feedback vom Spannungsregler beeinflusst realisieren.

    Ich muss Besserwessi aber zustimmen dass man mit dem Offset von den OPV unangenehme Probleme bekommen könnte. Ich hatte das gleiche Problem auch schon bei einer Strommessung. Da macht es vieleicht Sinn auf OPVsmit einer Offsetkorrektur per externen Potentiometer zurückzugreifen.

    Die einfache Verwendung des ICs macht das Projekt so interessant. Abhängig vom Ripple und ob eine Stromregelung hinzugefügt werden kann bietet sich aber eine Alternative zu sonstigen, wesentlich aufwändigeren Ansätzen für solche regelbaren Shaltnetzteile.

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Das verwendetet Schaltregler IC hat eine feste Strombegrenzung. Da kann man so schnell nichts ändern. Einen Spannungsregelung mit Strombegrenzung findet man z.B. in den Typischen Schaltungen zum LM723 oder L200. Das sind allerdings Linearregler mit entsprechend großer Verlustleistung, dafür aber mit sehr wenig Rippel. Das kommt einem Labornetzteil dann aber schon deutlich näher. Es hat schon seinen Grund das Labornetzteile in aller Regel einen Linearregler nutzen, und wenn überhaupt einen Schaltregler nur als Vorstufe nutzen, um die Verlustleistung am Linearregler zu reduzieren. Das ist dann aber schon eine deutlich aufwendigere Schaltung.

    Den Spannungsabfall durch den Shunt könnte man schon weitgehend vermeiden, indem man den Shunt an einer anderen Stelle in der Schaltung hat: entweder High Side, oder auch auf der anderen Seite des GND Pins vom Schaltregler. Auch wenn es nicht ideal ist, kriegt man den den Shunt raus aus der Regelschleife für die Spannung. Allerdings fließt der Eigenverbrauch des Regler ICs mit über den shunt, aber da dürfte das kleinere Problem sein, denn der Strom ist klein und recht konstant.

    Für eine einfache Nachrüstung einer Strombegrenzung hätte ich jetzt keine gute Idee - wenigstens nicht als Schaltregler. Ein prinzipielles Problem dabei ist, das so ein Schaltregler relativ langsam reagiert - zwar immer noch deutlich schneller als eine Softwarelösung, aber halt doch zu langsam um eine Schaltung zu schützen. Wenn schon müsste man die Strombegrenzung für jeden Puls machen, und das macht das IC hier nicht mit.

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