Labornetzteil mit hoher Spannung

Hallo Zusammen!

Ich plane ein Labornetzteil zubauen und hoffe dabei auf Eure Hilfe und Unterstützung, da ich selber noch nicht so fit in diesem Bereich bin und noch nie ein Labornetzteil (aber ein Festspannungsnetzteil) gebaut habe.

Ich brauche ein Netzteil was eine Spannung von 0-50V liefert. Ich plane die Spannung auf 50,0V zu begrenzen. Habt ihr eine Idee wie das möglich ist. Eine Strombegrenzung wäre auch nicht schlecht, aber ich denke darüber nach erstmals ein NT ohne zubauen, bin mir aber noch nicht ganz sicher.

Später werde ich ein 2tes nach demselben Prinzip bauen und es in ein Gehäuse packen um ein doppeltes Netzteil zu haben.

Als Basis möchte ich einen Ringkerntrafo benutzen.
Ich habe an eins der beiden hier gedacht:

Ringkerntrafo, 80 VA, 2x 30 V, 2x 1,33 A

Ringkerntrafo, 160 VA, 2x 30 V, 2x 2,66 A


Es werden später allerdings 2 Stk davon werden, da ich ja ingesamt 2 getrennt Netzteile bauen möchte.

Für die Versorgung des OPs möchte ich einenen kleinen Trafo nutzen, den ich noch habe.
Es handelt sich dabei um einen Printtrafo mit 18V und 3,6VA (also ca. 200mA). Der sollte für den OP locker ausreichen


Das ist für mich alles kein Problem, beim Schaltplan wird’s aber etwas schwieriger.
Ich habe mir einen Plan rausgesucht und ihn auf ein regelbares Netzteil reduziert (und die Spannungsversorung für den OP).

Bild hier  

Die untere Schaltung ist für mich kein Problem, ist ja einfach, nur bei der oberen hapert’s etwas. Wie gesagt, ist mein erstes größeres Projekt was ich angehe.

Taugt die Schaltung etwas oder sind fehler drin? 50V sollten die Transistoren und die Elkos ja auch noch verkraften, richtig?

Wozu ist der Poti P1 gut?

Wie reduziere ich am besten die Spannung auf 50V? Wie wird das in den im Handel erhältlichen Netzteilen gemacht, die enden ja auch immer bei genau 30V oder genau 25V.

Eine Strombegrenzung mit einzubauen wird für einen Laien sicherlich zu kompliziert.


Viele liebe Grüße und ein frohes Weihnachtsfest
Dominik

Hallo!

Zitat:

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Zitat von Dominik009

Ich plane ein Labornetzteil zubauen und hoffe dabei auf Eure Hilfe und Unterstützung, da ich selber noch nicht so fit in diesem Bereich bin und noch nie ein Labornetzteil (aber ein Festspannungsnetzteil) gebaut habe.

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Ich kann dir nur empfehlen deine Pläne an deine bisherige Erfahrungen anzupassen und anfangs etwas einfaches ausprobiertes aufbauen, z.B. : http://www.vias.org/mikroelektronik/...wersupply.html . Sonst wünsche ich dir zukünftig viel Erfolg ! :)

Übrigens, mir haben bisher für alle Entwicklungen zwei Labornetzteile bis 30V/10A ausgereicht. ;)

Wenn ich den Plan richtig gelesen habe ist das Poti für die Strombegrenzung zuständig. Bei ST7-ST9 stellt man die Spannung ein (man schließt ein Poti an).

Die Schaltung kann man aber leicht simulieren.

Ansonsten schließe ich mich Picture an. Baue einmal ein Netzteil das deinen Fähigkeiten entspricht. Bei weniger Spannung und Strom passiert weniger.

MfG Hannes

Danke für Eure Antworten. Finde es immer wieder super wie viel Unterstützung und schnelle Antworten man hier im Forum bekommt (bin da von anderen Foren ehr anderes gewöhnt). Ich würde auch gerne mehr hier helfen, habe aber leider noch nicht genug wissen und will ja auch keine Flaschen Tipps geben!


Ich brauche bei meinem Netzteil nichmal so viel Strom, sondern ehr hohe Spannungen und da würden 50V halt gut ausreichen. Des weiteren möchte ich gerne ein "professionelles" Netzteil. Es sollte also genau bis 50V gehen und sich nicht höher regeln lassen, leider weiß ich noch nicht genau wie das gehen soll.

Ich möchte halt eigentlich ehr ungerne ein Netzteil bauen, was ich in nem halben Jahr durch ein neues ersetzen, was ich dann aufbaue. Ist ja auch ne Kostenfrage.

Vieleicht könnte trozdem jemand schreiben wie man eine Spannungsbegrenzung auf 50V realisieren könnte. Wie simuliert man eine Schaltung eigentlich? Gibt es da software für?

Viele Grüße
Dominik

Zum Simulieren gibt es spezielle Software. Für Analogschaltungen ist das Programm "LTSpice" sehr gut. Das Programm ist von Linear Technology und hat dadurch sehr viele Bauteile von dieser Firma integriert. Es sind aber auch Standartbauteile vorhanden und im Internet findest du auch sehr viele. Das Programm ist kostenlos.

Wenn du die Spannung auf exakt 50V einstellen willst kannst du den Spannungsteiler R20/R21. Es wäre möglich das du statt R20/R21 ein Poti einbaust, damit du den Spannungsteiler exakt einstellen kannst. Das wäre das leichteste. Warum muss es eigentlich exakt 50V sein?

MfG Hannes

So eine Netzteilschaltung sollte man wirklich erst mal simulieren. LT-Spice ist da eine Möglichkeit. Die Funktion sieht auf den ersten Blick vielleicht einfach aus, aber es ist gar nicht so trivial das der Regler mit wirklich jeder Last stabil ist und nicht schwingt. Ohne die externen Verbindungen ist die Schaltung auch kaum zu verstehen. Rein vom ersten Blick hätte ich da gewisse Zweifel das die Schaltung nicht doch schwingt.

Für ein Netzteil bis 50 V sind 2 mal 30 V AC nicht so ideal. Das gibt nach der Gleichrichtung etwa 2 mal 40-45 V. Da sollten die Halbleiter und Kondensatoren schon bis 100 V oder mehr vertragen. Beim Leistungstransistor muss man bei der Spannung auch auf das Safe Operating Area (SOA) achten: da verträgt der BD249C bei 80 V nur knapp 300 mA, also nicht wirklich viel Strom.

Für den Anfang wäre ein kleineres Netzteil vermutlich besser. Ein 30 V Trafo passt eher für bis zu 30-35 V Spannung am Ausgang. Wenn man das ganze dann auch noch 2 mal hat, kann man die beiden Teile ggf. auch in Reihe Schalten. Die Frage ist da ggf. ob die Windungen wirklich getrennt sind.

Hallo,

habe mir im Netz mal MultiSim heruntergeladen (ist ne 30 Tage Testversion). Dort habe ich die Schaltung mal nachgebaut und habe jetzt etwas mehr verständnis für die Schaltung bekommen, doch leider funktioniert sie nicht. Die Ausgangsspannung lässt sich mit dem Poti R13 (in meinem Schaltplan) nicht regeln, sie ist immer konstant.

Seht ihr in meiner Schaltung einen Fehler?

Bild hier  

Welchen Trafo würdet ihr den empfehlen? Es gibt ja leider nur 2x30V oder 2x18V, wobei das evtl. etwas wenig sein könnte um auf 50V zukommen. Ich werde die Wiederstände im Spannungsteiler später durch Potis ersetzen, so das ich die max. ausgangspannung genau einstellen kann. Bei 50V möchte ich gerne abregeln, weil ich es einfach "optisch" besser finde als z.b. 54,2V.

Den BD249C muss ich anscheinend auch tauschen. Ich werde mal auf die Suche gehen, nach transistoren die mehr strom vertragen. Das NT sollte schon 1A schaffen, aber mit den richtigen Transistoren sollte das ja kein Thema sein.

Viele Grüße und nochmals vielen Dank für eure ganzen Tipps
Dominik

R13 hat den Abgriff links.

R2 ist 0,47Ohm

Hi,

vielen Dank für deine Hilfe, habe die Fehler korrigiert und nochmal den aktuellen Schaltplan angehängt. Leider ist die Ausgangsspannung immernoch konstant 49,566V und lässt sich nicht regeln.

Bild hier  

Woran könnte das liegen? Habe selber auch nochmal geschaut, finde aber keinen Fehler mehr.

Viele Grüße
Dominik

Es fehlt auch noch die GND Verbindung ganz rechts. Die Bahn wo sich C7,C8 und C10 treffen muss vermutlich auch noch an GND.

Falls die Schaltung schwingt, sollten C5,C7 und C8 und c10 erst einmal weg. Ich fürchte die sind gut gemeint, aber doch eher fehl am Platz, und leider wohl ein Zeichen, dass die Werte bei C4, C6, R8 und R11 noch nicht richtig abgestimmt sind. Die Zenerdiode ist bei der Simulation ggf. auch noch ein Problem, weil sie mit sehr wenig Strom betrieben wird (ca. 10-50 µA) und da ist nicht sicher das da die Modelle stimmen. Eine normale Diode in die andere Richtung wäre vermutlich ohnehin besser.

Unabhängig davon wäre auch ein Widerstand zwischen Basis und Emitter an Q1 angebracht - bzw. gleich 2 in Reihe und dann den Abgriff (für R3) für die Stromregelung in die Mitte davon. Damit wären dann auch kleinere Ströme einstellbar. R2 ist oben mit 0,47 Ohm angegeben - von Strom her wären aber eher 2-5 Ohm angebracht, mehr verträgt Q1 bei der Spannung nicht.

Danke für die Infos und Tipps.
ich habe erstmal die GND Verbindungen hinzugefügt. Jetzt ist die spannung sobald ich den Pott auf 0ohm drehe bei 49V
Da muss ich wohl die Eingsngsspannung erhöhen um auf 50v zu kommen.
sobald ich den poti auf 10kOhm drehe, fällt die Spannung immer weiter, jedoch ab ca. 1v nur noch sehr langsam, es dauert mehrere Minuten bis die Spannung bei 0,1v angekommen ist.

Ist das normal das der lm358 solange braucht um die Spannung runterzuregel?
die Spannung fällt nämlich pro Sekunde am Ende nurnoch um ca. 0,001v. Ich lasse die Simulation erstmal weiterlaufen um zusehen, wie weit die Spannung noch fällt. Ansonsten regelt der op die Spannung recht schnell (z.b. Bei poti=35%)

Werde gleich mal deine restlichen Vorschläge umsetzen.

Viele grüße
dominik

Edit:
Jetzt nach ca. 10min ist die ausgangsspannung bei ca. 7mV angekommen und fällt weiter, ich breche jetzt allerdings die simmulation ab.

Welche Diode würdest du den anstelle der Zenerdiode empfehlen und welche Werte sollte ich für die Wiederstände an Q1 wählen?
Wäre echt super wenn du mir da helfen könntest.

Als Diode reicht eine ganz normale kleine wie 1N914 oder 1N4148 - die ist ja nur da um etwas Spannungsabfall zu haben, damit die Anzeige mit der LED funktioniert und der OP am Ausgang genug Spannung hat damit die LED auch sicher an ist, wenn die Spannung geregelt wird. Da sollten die 0,6 V einer normalen Diode reichen, und mehr Spannung sorgt nur für größere störende Überschwinger (weil der OP dann länger braucht) wenn zu vor die Strombegrenzung angesprochen hat und dann plötzlich wegfällt.

Das mit dem langsamen sinken der Spannung liegt an der sehr geringen Last am Ausgang, nicht am OP . Da sollte schon so etwas wie 1 K oder besser wohl eine Konstantstrom-senke mit etwa 1 mA dazu. Dann sinkt die Spannung auch schneller. Der Ausgang des OPs sollte schon recht schnell auf über 2 V gegangen sein.

Der interessante Test ist die Frage wie die Schaltung reagiert, wenn man an den Punkt zwischen R5 und R6 über einen größeren Widerstand (z.B. 100 K) eine Wechselspannung (ca. 10 Hz ... 10 MHz) einkoppelt. Das sollte dann für verschiedene Spannungen und Lastfälle geprüft werden, wie der Frequenzgang ist.


p.s.
Die Widerstände an Q1 könnten z.B. 2 mal 33 Ohm sein. Wegen der kleine Spannung (ca. 0,7 V) fließt da ja trotzdem nur ein eher kleiner Strom. Die sollen ein schnelles Abschalten von Q1 erlauben, und halt eine Erweiterung der Strombegrenzung zu kleineren Werten, ohne einen größeren Widerstand.

Danke für die ausführliche Antwort. Habe die Zenerdiode jetzt durch eine 1N914 ersetzt und die Kondensatoren entfernt. Alles läuft soweit ganz gut. Sobald ich jedoch den Spannungsteiller mit 2 Widerständen zu je 33Ohm einbau bekomme ich die Spannung selbst bei relativ niedrigem Strom nicht hochgehalten, egal wie ich R3 einstelle.

R2 habe ich auch etwas erhöht.

Was genau eine Konstantstrom-senke ist, werde ich mir mal durchlesen, aber ich habe ersmal einen Widerstand mit 1k als Last + 1 Amperemeter eingebaut. Der Op schallten auch schnell auf über 13V und fällt dann langsam etwas tiefer. Auch wenn die Spannung des OPs stabil steht (13,603V) fällt die Ausgangsspannung der Schaltung langsam weiter, kommt aber nie auf 0V.

Die LED leuchtet allerdings dauerthaft, auch bei niedrigen Spannungen.

Hier der aktuelle Schaltplan:
Bild hier  



Du meintest ja das die Werte für R8, R11, C4 und C6 evtl. nicht stimmen. Welche Werte wären den hier angebracht?


Viele Grüße
Dominik

Die Werte für R8,R11,C4 und C6 können schon stimmen. Nur weil da noch zusätzliche eher störende Kondensatoren dran waren, hatte ich den Verdacht, das die Schaltung am schwingen war und die zusätzlichen Kondensatoren als Gegenmaßnahme dienen sollen. Genau um die richtigen Wert zu finden braucht man die Simulation. Soweit ich das ohne Simulation sehen kann, können die jetzigen Werte schon gehen: Der OP liefert nur für sehr niedrige Frequenzen eine Verstärkung von mehr als 5, zusammen mit dem Teiler aus R5 und R6 also weniger als 1. Damit reicht dann C4 und R8 zur Kompensation wohl aus. Die Zeitkonstante ist mit 22 µs noch relativ lang, also noch eher auf der sicheren Seite. Aber lieber ein langsames Netzteil, als eines das schwingt. Trotzdem könnte es bei großer Kapazität am Ausgang noch Probleme geben, den R2 und der Elko am Ausgang geben auch einen Tiefpass - da wäre dann aber wohl wirklich die Simulation für nötig, um das testen.

Die Widerstände R17 und R18 sind an der etwas falschen Stelle : es geht um die Basis von Q1. So ist es kein Wunder das es nicht geht, weil R1 nicht genug Strom liefern kann. Mit der Verstärkung durch Q2 sollte es aber reichen.

Die LED sollte Ausgehen, wenn die Strombegrenzung anspricht, oder wenn aus anderen Gründen die Spannung nicht den Sollwert erreicht, also z.B. wenn die Spannung V1 zu klein ist, oder mit R17/R18 so wie jetzt.

Die Stromsenke könnte z.B. ein Transistor mir einem sehr knapp bemessenen Basisstrom (ein paar µA) sein. Der Strom ist zwar nicht super konstant, und auch etwas temperaturabhängig, aber als Grundlast sollte das reichen.

Entschuldigung das ich mich jetzt erst wieder melde.

Also die Widerstände R17 und R18 habe ich korrigiert. Jetzt klappt die schaltung eigentlich recht gut. Die Spannung fällt mit der last von 1k zügiger auf fast 0V. Sobald die Strombegrenzung anspringt, geht die LED aus. Das funktioniert auch.

Nur die komplexen Sachen, die ich noch simulieren muss/müsste versehe ich nicht ganz, genauso warum ich einen frequenzgenenerator zwischen den Spannungsteiler setzen soll und dort frequenzen einspeisen soll (wie viel volt sollten die den so haben)?

Ein kleines Problem habe ich noch. Ich möchte neben dem 10k Poti für die Spannungseinstellung auch ein kleineres poti (habe an 1k gedacht) haben um die feineinstellung haben. Genauso bei der Strombegrenzung, wobei ich es da noch nicht versucht habe.

Bei der Spannungseinstellung bekomme ich es einfach nicht hin! Ich habe ja kein Problem 2 Widerstäde (oder potis) in reihe zuschalten, aber sobald alle 3 Pins des Potis belegt sind, bekomme ich es nicht mehr hin. Hier wäre ich für etwas hilfe echt dankbar.

Ich wollte mich gennerel nochmal bei allen bedanken die mir hier geholfen haben, ohne euch säße ich in nem Jahr noch an den Problemen.

Gruß Dominik

Achja, den Spannungsteiler für die Spannungsmessung via. OP habe ich durch einen 5k Poti und einen 50k Poti getauscht, um Umax genau einstellen zu können.

Zitat:

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Zitat von Dominik009

Bei der Spannungseinstellung bekomme ich es einfach nicht hin!

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Versuche es, bitte, so (P1 fine und P2 grob) oder andersrum. ;)

Code:

---


        1

        |
        .-.
    P1 | |<-+
        | |  |
        '-'  |
        |  |
        +---+
        |
        .-.
        | |<--- 3
    P2 | |
        '-'
        |

        2

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Für die Feineinstellung der Spannung gibt es 2 Möglichkeiten (additiv oder multiplikativ):
1) ein Variabler Widerstand in Reihe zu R14. Ein 1 K Poti könnte damit die Spannung um etwa 3% verändern, wenn R14 kleiner wird können das dann auch 5% werden.
2) eine Zusätzliche Schaltung ähnlich wie mit R14,P13,R12 wird ebenfals zum OP Verbunden (da wo R12 und R11 sich treffen) nur mit einem größeren Widerstand (z.B: 56 K) an der R12 entsprechenden Stelle. Das gibt eine zusätzliche Einstellung z.B. 0...5 V die sich zu der anderen Einstellung addieren.

Den zusätzlichen Test sollte man machen, um sicher zu gehen das die Schaltung nicht bei einer externen Last doch anfängt zu schwingen. Wenn der Regler so wie es aussieht jetzt noch nicht schwingt ist das schon mal ein guter Start und macht den Rest einfacher. Im günstigen Fall genügt es die Werte von C4,C6,R8,R11 anzupassen, damit der Regler unabhängig von der Last nicht schwingt, und dabei auf Laständerungen möglichst gutmütig reagiert. Wenn man schon mit einem Regler starten kann der nicht schwingt, kann man den Test auch mit einer Variablen Last am Ausgang machen - am einfachsten einer AC Stromquelle. Das ist zumindest noch relativ intuitiv. Über den Frequenzgang der Spannung am Ausgang bekommt man dann direkt den Ausgangswiderstand als Funktion der Frequenz. Wenn man da Probleme wie Resonanzen erkennt, muss man die oben genannten Teile anpassen und ggf. noch die eine oder andere RC Kombination (z.B. ein kleiner Widerstand in Reihe zu R4) zur Schaltung hinzufügen, bis es passt.

Die Schaltung hat so immer noch das Problem mit der Belastbarkeit des Endstufentransistors. Bei 80 V als Eingangsspannung kann der nicht wirklich viel Strom liefern. Das ist halt ein Problem bei den hohen Spannungen. Eine Möglichkeit wäre es da so etwas wie eine automatische Umschaltung zwischen 2 Spannungen vom Trafo vorzusehen. Das wäre so ähnlich wie bei einem Klasse G (oder H) Audioverstärker. Der Spannungsabfall wird dabei auf 2 Transistoren in Reihe aufgeteilt, die dann deutlich mehr Strom liefern können. Außerdem reduziert sich die Verlustleistung und der Kühlkörper darf kleiner werden.

Hallo!

Vielen, vielen Dank für die umpfangreiche erkläurung :D

Ich werde das Poti Problem lösen wie von PCIture vorgeschlagen oder wie von Besserwessi in ) vorgeschlagen. Das geht schneller und leichter als die multiplikative möglichkeit. Werde mich da heute abend noch dransetzen.


Mit schwingungen sind wie ich annehme schwankungen der ausgangsspannung gemeint, die man mit eime Oszi feststellen kann, richtig?

Zum Thema SOA. Gibt es keine Transistoren wo die SOA höher liegt (z.b. Darlingtontypen)? Habe mal in die Datenblätter von
BDV 65B ,BDX 67C und von den BU-Transistoren bein BUX98 ISC geschaut und nichts von einer SOA gefunden. Haben die keine? Kann ja eigentlich nicht sein. Wäre anstelle eines NPN Transistor nicht auch ein MOSFET möglich?

Wäre es alternativ nicht möglich 2 Transistoren zusammenzuschalten?
Bild hier  

Viele Grüße
Dominik

Bei jedem analogem Spannungregler wird immer (Eingangspannung - Ausgangspannung) * Ausgangstrom in Wärme umgewandelt, die Abgeführt werden muss, egal wie sie verteilt wird. Ohne Lüfter könnte man nur bis zu 1/3 der max. Verlustleistung (Ptot) z.B. von einem Transistor praktisch nutzen.

Bei Schalttransistoren wie dem BUX98 fehlt oft eine Angabe zum SOA - das heißt aber nicht, dass es da nicht auch die Grenze gibt, sondern einfach nur das man sich als Schalter nicht so drum kümmern muss. Das Problem ist ein prinzipielles, und trifft auch MOSFETs: Der Strom verteilt sich nicht immer gleichmäßig, und über die Temperatur kann es zu positiver Rückkopplung kommen, vor allem wenn die Spannung hoch ist. Auch bei MOSFETs gibt es eine solche Grenze, die aber nur sehr selten angegeben wird, weil die meisten MOSFETs als Schalter vorgesehen sind. Für Audioanwendungen gibt es da spezielle relativ teure Typen, die auch für den Linearbetrieb vorgesehen sind und nicht so sehr unter den Begrenzungen leiden.

Es gibt auch etwas stärkere Transistoren wie z.B. den MJ15003. Da wäre dann rund 1 A möglich.
Die günstigere Alternative wäre aber wohl 2 Transistoren in Reihe, die sich die Spannung aufteilen. Da könnten dann 2 Stück BD249 bis etwa 1,5 A liefern. Dazu käme noch das man damit eine 2. kleinere Spannung vom Trafo nutzen könnte.

Parallel ginge im Prinzip auch, so ähnlich wie gezeigt mit je einem zusätzlichen Widerstand am Emitter, damit sich der Strom gleichmäßig verteilt. Allerdings hätte man mit 2 mal BD249 dann auch nur etwa 500 mA als Limit. Bei Leistungsverstärkern oder Linearnetzteilen für kleinere Spannungen macht man das mit der Parallelschaltung auch häufig.

Hallo,
also ich werde aufjedenfall einen großen Kühlkörper und Lüfter zur aktiven Kühlung verbauen. Das steht so schonmal fest.

Ich habe mir überlegt einen Trafo mit 2x40V zu kaufen. Gleichgerichtet wären das ja ca. 56V. Ich möchte ja später ein 2tes Identisches Netzteil aufbauen um 2 verschiedene Spannungen zuhaben und eine symetrische Spannung von +-50V zu erzeugen.

Ist die Idee der Schaltung so richtig?
Habe leider die Netzteilplatine nicht mit eingezeichne, die kommt natürlich direkt nach dem gleichrichter.

Bild hier  

Der grüne Teil soll abgfrenzen, wo die 2 getrennten Spannungen zur symetrischen zusammenlaufen.


Bei einer spannung von 55V verträgt der MJ15003 max. 3,5A. Ich benötige eigentlich garnicht soviel. 1-2A würden mir ausreichen und das sollte man doch bei aktiver Kühlung hinbekommen, richtig?

Ich wollte mich nochmal bedanken, das ihr mir immer so ausführliche erklärungen gebt. Dadurch wird mir vieles klarer und ich lerne viel neues dazu. Vielen Dank dafür!=D>


Am besten wären vom MJ15003 doch dann 2 in Reihe geschaltet, die würden dann bis zu 7A vertragen und ich wäre auf der sicheren Seite. Dadurch entsteht auch weniger hitze.
Könntest du hierzu vieleicht ein Beispiel zeigen, wo ersichtlich ist wie du das mit den 2 Transisotren paarallel genau meinst. Ich würde denken, 2 Transisitoren hintereinander und die Basen verbinden wird es ja nicht sein, oder doch?

Viele liebe Grüße
Dominik

Zitat:

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Zitat von Dominik009

Am besten wären vom MJ15003 doch dann 2 in Reihe geschaltet, die würden dann bis zu 7A vertragen und ich wäre auf der sicheren Seite. Dadurch entsteht auch weniger hitze.

---

Um Strom zu vergrössern, werden zb. Transistoren paralell, nicht seriell geschaltet. Es entsteht insgesamt nicht weniger Hitze, sie wird aber verteilt. Damit sich der gesamte Strom besser verteilt, werden in der Praxis in Emmiter der Transistoren (T1 und T2) für negative Rückkopplung kleine Widerstände eingeschleift (Re1 und Re2).

Code:

---

                    C

                    |
              +----+-----+
              |          |
    B ----+---|------+  |
          |  |      -  |
          .-.  |    .-.  |
      Rb1| |  |  Rb2| |  |
          | |  |    | |  |
          '-'  |    '-'  |
          | |/      | |/
          +-| T1    +-| T2
            |>        |>
              |          |
              .-.        .-.
          Re1| |    Re2| |
              | |        | |
              '-'        '-'
              |          |
              +----+-----+
                    |

                    E

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

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Anhang 24136

Der Normalfall sind Transistoren parallel, so wie von Picture gezeigt. Die getrennten Widerstände an der Basis sind dabei eher nicht nötig.

Für ein Netzteil mit hoher Spannung, vor allem wenn man vom Trafo schon 2 Spannungen (z.B. 40 V und 80 V) zur Verfügung hat, kann man aber auch eine Art Reihenschaltung, bzw. Umschaltung der Spannungsquelle wählen. Eine mögliche Schaltung ist oben gezeigt. Die Zenerdiode sollte etwa 2,5-3 V sein. Der Schaltungsteil um den PNP Transistor ist eine aktive Stromquelle als Ersatz für den Widerstand in der Netzteilschaltung - das hilft damit man mit der Spannung etwas höher kommt. Als Nachteil braucht die Schaltung etwa 2-3 V mehr an Eingangsspannung. Als Vorteil hat man weniger Verlustleistung und man kann kleinere Transistoren und Kühlkörper wählen und bekommt bei kleiner Spannung auch mehr Strom aus dem Trafo. Die Verlustleistung wird hier nicht auf die Transistoren verteilt, sondern es entsteht gleich weniger Wärme, weil die volle Spannung nur dann genutzt wird, wenn sie auch gebraucht wird. Dies ist auch nur eine Möglichkeit - da gibt es noch einige Alternativen.


Den Gleichrichter für eine +- Spannung kann man einfacher machen: Die Trafospulen kommen in Reihe, und ein Brückengleichrichter wird von den beiden äußeren Spannungen (hier dann wohl 80 V AC) gespeist. Der Mittelabgriff des Trafos (kommt nicht an den Gleichrichter) ist dann auch die Mitte von der Gleichspannung. Mit einem Gleichrichter ist es einfacher, der muss dann nur für mehr Spannung ausgelegt sein, das ist aber eher nicht das Problem. Man spart sich die Hälfe der Dioden und der Verluste.

Zitat:

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Zitat von Besserwessi

Die getrennten Widerstände an der Basis sind dabei eher nicht nötig.

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Natürlich, es ist allgemein dargestellt und in der Praxis hat man zwei Möglichkeiten den gleichen Strom über beide ungepaarte Transistoren einzustellen:

1. Bei einem gemeinsamen Basiswiderstand Rb per unterschiedliche Rex.

2. Bei gleichen Emmiterwiderständen Re1 = Re2 per unterschiedliche Rbx.

Hallo,
ihr beiden machts mir aber auch nicht einfach. Jeder von Euch zeigt gute und tolle Lösungen, ich muss mich aber für eine entscheiden.

Das mit der symterischen Spannungsversorgung weiß ich bereits. Ich habe es auch so realisiert (an einem kleinen Printrafvo mit 4,8VA. Nur mir geht es ja darum, nicht nur die symetrische Spannung zuhaben, sondern auch eine normale Spannung nutzen zu können.

Mit deiner Lösung könnte ich ja z.b. nicht 2 prositive, regelbare versorgungspannngen nutzen (es gibt natürlich da auch bestimmt eine Lösung, die ich jedoch nicht kenne). Sehe ich das richtig?

Ich bin mir mit dem Trafo noch nicht ganz sicher. Evtl kaufe ich einen mit etwas mehr VA und versorge beide Netzteile über einen Trafo mit 2 Abgriffen. Die Netzteile sollen ja eh in ein gemeinsames gehäuse kommen.


Die Schaltung von Besserwessi für die beiden Trafoabgreifungen ist echt interesant. Danke nochmal dafür. Ich habe sie mir direkt mal abgespeichert, bin mir aber noch nicht sicher, ob ich sie bei diesem Netzteil verwende, da ich eigentlich nicht mehr als 50V brauche und daher eigentlich bei diesem Netzteil keine verwendung für die hohe spannung.

Ich sitze momentan an meiner Simulationssoftware und ergenze den Poti zur feineinstellung der Spannung und werde mal die Schaltung von PCIture mit in den Schaltplan nehmen. Auch dir vielen Dank für die Schaltung!

Muss ich den jetzt die Widerstände in der Schaltung verwenden? Ich sehe es auch richtig, das bei Rb1 & Rb2 die selben werte verwenden muss (z.B. 1Ohm), diese aber auch weglassen kann und bei Re1 und Re2 verschiedene Werte (welche?) einsetzen muss?

Eine kurze theoretische Frage dazu:
Sehe ich es richtig das man auf diese Art auch 3,4,5 oder noch mehr Transistoren zusammenschalten könnte, wenn man bei einer Schaltung mit sehr hohen Strömen arbeitet?
Viele Grüße und vielen Dank
Dominik

Zitat:

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Zitat von Dominik009

Sehe ich es richtig das man auf diese Art auch 3,4,5 oder noch mehr Transistoren zusammenschalten könnte, wenn man bei einer Schaltung mit sehr hohen Strömen arbeitet?

---

Selbstverständlich, ich habe bloss zwei skizziert, damit es am einfachsten zu verstehen wäre. ;)

Ok, und welche Werte muss ich für die Widerstände einsetzen? Es müssen ja 2 verschiedene Werte sein. In welchem bereich sollen die sich bewegen? 1Ohm und 2Ohm?

Viele liebe Grüße
Dominik

Zu beachten ist auch das die Schutzkleinspannung 50 V AC betraegt.
Darueber muessen besondere Schutzvorkehrungen ( Isolation) beachtet werden.

DC Elkos mit 50 V koennen auch ganz schoen knallen !

Beim Parallelschalten kann man die Widerstände Rb in diesem Fall weglassen - nur wenn man mit einem Transistor auch da einen Widerstand hat, nimmt man besser getrennte. Die Widerstände Re1/2 sollten gleich sein, und etwa so, dass bei maximalem Strom eine Spannung von etwa 0,5-1 V daran abfällt. Die Emitterwiderstände kann man auch gleich für die Strombegrenzung mit nutzen - einfach über beide Widerstände mitteln. Die Transistoren sollten auch wenn möglich aus der selben Serie kommen (zusammen kaufen) , dann geht es auch mit gleichen Widerständen. Ein Ausgleichen über verschiedene Widerstände ist ohnehin schwer. Ein bisschen muss man auch damit rechnen das die Ströme nicht 100% genau verteilt werden, also kann man mit 2 Transistoren nicht mit 200% Belastbarkeit rechnen, sondern eher mit 180%. Mit 2 Transistoren parallel muss dann auch der Transistor davor ggf. größer werden - der BD139 passt etwa für einen BD249C, je nach Verstärkung.

Die Schaltung mit der Gleichrichtung oben (Handzeichnung) ist irgendwie komisch - die Wechselspannung vom Trafo darf da nicht mit der Gleichspannung verbinden sein. Für 2 Netzteile würde ich auch eher getrennte Wicklungen und getrennte Gleichrichter nutzen, es sei denn man will sie immer als +-x V nutzen. In Reihe schalten geht dann leicht, wenn es wirklich getrennte Netzteile sind.

Von dem Vorschlag für die beiden Transistoren in Reihe sollte man wenigstens die Stromquelle statt dem Widerstand R1 übernehmen. Das entlastet den Transistor Q4 und es geht weniger Spannung nach oben verloren. Auch für die Regelung ist die Änderung eher von Vorteil, denn die Transistorstufe hat damit mehr Verstärkung.

Danke für die Antworten. Ich bin gerade dabei nach und nach die sachen in den Schaltplan zu übernehmen.

Momentan sieht der Plan so aus (die 25Ohm sind als Last um einen hohen Strom zu erzeugen):

Bild hier  

Das Problem ist, das sobald ich den Wert für R2 auf 4Ohm erhöhe (sollte ich ja machen) erreiche ich nicht mehr die am OP eingestellte Spannung. Die Spannung bricht total einn (und daher natürlich auch die Stromstärke).


Das selbe passiert, sobald ich für Re (bzw. in meinem Plan R20 & R21) 0,5Ohm einsetze. Die 0,5Ohm habe ich errechnet. Ich habe als Imax mal 2,5A genommen und als U 0,5V. Da habe ich dann 0,5Ohm raus. Auch hier bricht die Spannung ein. Als weitere Frage stellt sich mir wo ich (Hochlast)widerstände mit 0,5Ohm herbekomme.


Ich glaube auf dem Bild von den Trafos und Gleichrichtern erkennt man schlecht wie ich das meine, ich werde noch ne Zeichnung machen, in der man sieht wie ich das meine. Für 2 verschiedene NTs würde ich natürlich 2 verschiedene Wicklungen nutzen (habe ja bei nem 2x40V ringkern 2 Wicklungen zu je 40V) oder halt 2 getrennte Trafos. Kommt drauf an wie viel Leistung 1n Trafo hat und ob ich damit beide NTs betreiben kann.



Die Stromquelle statt R1 (du meinst R1 in meinem Plan?) werde ich ergänzen, sobald mein Problem mit dem Spannungsabfall gelöst ist.

Ich möchte mich an dieser Stelle noch mal bei allen und ganz herrzlich bei PCIture und Besserwessi für die Unterstüzung bedanken!

@nikolaus:
Werde mich auch da mal kundig machen. Das im Gerät auch mit 220V gearbeitet wird ist mir bewusst (und auch die damit verbundene Gefahr). Am ausgang des Geräts kommen max. 50V raus, was unter der Schutzkleinspannung liegt.

Im Gehäuse was ich nebenbei plane wird es einen seperaten Bereich geben (für die Trafos, wo 220V anliegen) der klar vom rest des Gehäuses getrennt ist!



Viele liebe Grüße
Dominik

Zitat:

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Zitat von Dominik009

Als weitere Frage stellt sich mir wo ich (Hochlast)widerstände mit 0,5Ohm herbekomme.

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Es gibt z.B. beim Reichelt Hochlast-Drahtwiderstände mit Toleranz 10% ab 2W, beispielweise: http://such001.reichelt.de/index.htm...DRAHT%200%2C47 . Du musstest aber immer ein Wert aus der entsprechender der Toleranz Reihe suchen, weil genau 0,50 Ohm gibt es dort nicht, sondern 0,47 bzw. 0,51 Ohm.

Durch die Emitterwiderstände erhöht sich die Spannung für die Widerstände R17 und R18. Damit geht mehr Strom an den Endtransistoren vorbei und dann reicht ggf. der Strom durch R1 nicht mehr aus um eine hohe Spannung zu erreichen. Als erste Abhilfe könnte man R17/R18 etwas größer machen, ganz drauf verzichten ist aber nicht gut für die Regelung. Die Stromquelle statt R1 im Plan kann das Problem beheben. Es steht dann auch bei hoher Spannung gleich viel Strom zur Verfügung.

Passende Hochlast-Widerstände so im Bereich 0,2 - 1 Ohm sind relativ gut zu bekommen, weil die öfter im Zusammenhang mit Leistungstransistoren zu finden sind. Wenn man 0,5 Ohm und 1,25 A für den Widerstand annimmt, sind das maximal 0,6 W. Zur Sicherheit wäre da ein Widerstand für mindestens 1 W oder besser 2 W angesagt. Bei Nennleistung werden die Widerstände schon reichlich heiß, also auch hier lieber etwas Reserve. Zur Not gehen auch 4 mal 2 Ohm parallel. Reichelt hätte z.B. welche für 5 W.

Den Widerstand R2 kann man sich bei der Schaltung ggf. auch sparen, die Funktion könnten die beiden Emitterwiderstände mit übernehmen (R18 teilen zu den Emittern der beiden Transistoren) . Es wäre da sowieso zu überlegen ob man eine echte Stromregelung braucht, oder nur die grobe Begrenzung so wie jetzt.

Für den Abgleich der maximalen Spannung wäre ein Trimmer in Reihe zu R14 (und R14 entsprechend kleiner) vermutlich besser. Den Teiler mit R5 und R6 sollte man besser fest lassen - wenn man da viel ändert müssten ggf. die Kondensatoren und ggf. R11 angepasst werden. So wie gezeichnet mit R5 und R6 also Poti wäre die Einstellung auch zu grob, ein Poti in der Mitte würde auch reichen.

Vielen Dank euch beiden für die Tipps!

Also ich habe hier mal den aktuellen Schaltplan angehängt:
Bild hier  

Ich habe an R14 einen Poti (bzw. Trimmer) eingebaut und den Spannungsteiler (R5 & R6) wieder aufgebaut.

R2 habe ich rausgenommen und R18 mit den beiden Emitttern verbunden. Soweit läuft alles gut. Ich werde wen die Schaltung soweit fertig ist den Test mit dem frequenzgenerator machen.

Das es Hochlastwiderstände in dem bereich gibt wusste ich nicht. Ich kannte bisher nur die zwischen 5W und 17W und da gibt es so kleine größen nicht. Wobei hier ja auch 2W reichen sollten.


Wie würde ich am besten in dieser Schaltung eine richtige Strombegrenzung (bzw. regelung) einbauen?


Eine frage zur Stromquelle:
ich habe bisher immer die Schaltung so aufgebaut gesehen (zumindest die variante mit pnp transistor)
Bild hier  
Nur wie muss ich in der Schaltung die Widerstände dimensionieren?
Der Poti steht ja für die Last, richtig?

Die Schaltung ist doch dieselbe wie von dir gepostet, nur halt auf das wesentliche reduziert.
Viele Grüße
Dominik

Die beiden Widerstände R20 und R21 darf man nicht an beiden Seiten verbinden. Statt R18 müsste man 2 Widerstände (dann z.B. 68 Ohm) nehmen, je einen zu jedem Emitter.


Für eine genaue Stromregelung sollte man eine genauere Referenz als die Basis-Emitterspannung von Q3 nehmen. Das würde z.B. auf eine Hilfspannung und einen Operationsverstärker zur Steuerung von Q3 hinauslaufen. Eine Möglichkeit wäre eine kleine Hilfsspannung (z.B. von einem kleine Trafo oder DC/DC Wandler) von z.B. 5 V, die mit der negativen Seite mit dem Ausgang verbunden ist, und einen OP versorgt, der dann Q3 ansteuert. Alternativ kann die Hilfsspannung auch an der positiven Seite fest sein, und dann ggf. auch über einen Konstanten Strom von etwa 1-2 mA gespeist werden. Solange man nur 1 Netzteil hat, könnte der Shunt auch auf die GND Seite legen, so dass man den 2. OP im LM358 dafür nutzen kann. Das macht es aber fast unmöglich dann eine 2. Spannungsregelung aus dem gleichen Gleichrichter zu speisen.

Die gezeigte Schaltung ist die einer Konstantstromquelle. Wie schon vermutet ist der Poti die Last. Der Teil ohne Den Poti sollte R1 ersetzen. Für einen Ausgangsstrom von etwa 2 A sollte die Stromquelle bei vielleicht 2-4 mA liegen, etwa so viel bringt auch der Widerstand R1, zumindest bei mittlerer Spannung, und das war ja auch schon knapp. So viel wird man für die Transistoren in etwa brauchen. Mit 4 mA und 50 V ergibt das für den Transistor Q4 eine maximale Verlustleistung von 250 mW - schon etwas viel für den BC546, mit 2 mA geht es aber noch, sofern das für den Ausgangsstrom reicht.

Am Widerstand Re fallen etwa 0,7 V ab, für 2 mA wären das dann etwa 330 Ohm. Der Strom durch die Dioden darf Deutlich kleiner sein, so im Bereich 0.1 mA.

Bild hier  

Hallo,
sorry das ich mich jetzt erst wieder melde, habe es früher leider nicht mehr geschafft.
Ich habe den Fehler an den Widerständen R20 und R21 jetzt korrigiert. Aber warum soll ich 2x 68Ohm verwenden? Sollten es nicht 2x 16Ohm sein?

Ich sehe gerade im Schaltplan steht 64Ohm, das ändere ich noch schnell.


Die Konstantsromquelle habe ich auch eingebaut. Ich hoffe der Widerstand R23 ist korrekt bemessen und der Transistor ist geeignet.

Ich habe mir überlegt das Netzteil auf 2,5A auszulegen, dann bräuchte ich allerdings einen stärken transistor für Q4, da der BC546 sonst zu warm wird, richtig? Welchen Typ würdet ihr mir da empfehlen? Ich kenne mich leider mit den ganzen verschiedenen Transistoren noch nicht so aus. Die Konstantstromqelle müste dann auch neue berechnet werden, richtig?


Leider funktioniert die Schaltung nach meinen Änderungen nicht mehr richtig! Es fließt kein Strom (bzw. nur ein sehr geringer).
Die Spannung lässt sich einstellen und der Tipp mit dem Trimer war auch super! Ich schaue momentan ob ich den Fehler finde, aber vieleicht könntet ihr ja auch nochmal drüber schauen.

Sobald die schaltung wider läuft werde ich über eine Stromregelung nachdenken. Eine Hilfsspannung von 5V wäre kein Thema, da ich ja eh einen kleinen Printtrafo nutze um die Spannung für den OP zu erzeugen. Da könnte ich mit einem 7805 einfach 5V erzeugen. Wie du das mit negativen Seite und dem Ausgang meinst habe ich leider nicht verstanden.

Vielen Dank nochmal für Eure Hilfe!

Viele Grüße Dominik

Bei Q1 sind Emitter und Kollektor vertauscht.
Die 100Ohm bei R23 sind sicher zu wenig. Es sollen wohl 100k sein.

Bei der Konstantstromquelle ist immer noch ein Fehler drin. Der Transistor ist falsch herum drin (E/C vertauscht) auch ist R23 viel zu klein: da sollten eher 0,1 mA fließen. Richtig wären damit eher 500 K.

Die beiden Widerstände R18 und R22 sind praktisch parallel und sollten daher etwa den doppelten Wert des 33 Ohm Widerstandes haben, den sie ersetzen. Ob das jetzt 64 Ohm oder 68 Ohm sind ist egal - die 68 Ohm wären nur ein Wert aus der Normreihe. Auch 100 Ohm würden da noch nicht viel andern. Bei höheren Ansprüchen an die Stromregelung ändert sich der Teil sowieso.


Ich habe den Wesentlichen Teil der Schaltung auch mal simuliert (allerdings mit LT Spice). Dabei ist mit aufgefallen, dass die Art wie der OP eingebaut ist nicht so gut ist. Man bekommt den Regler zwar stabil, aber die Reihenschaltung mit 2 Verstärkenden Teilen (der OP und Q4) ist problematisch. Das gibt eine eher langsame Regelung (vor allem mit den gegebenen Kondensatoren) und ggf. auch Schwingungen bei großer Kapazitiver Last. Da wäre zu überlegen den OP anders mit Q4 zu verbinden.

Falls Q4 von der Leistung nicht reicht, ginge ein BD139. Das ist aber ein eher späteres Problem.

Hallo und vielen Dank euch beiden für die Antworten. Ich finde es super net das Besserwessi sich die Mühe gemacht hat, die Schaltung selber mal zu simulieren.

Ich habe mal den aktuellen Schaltplan angehängt, aber die Schaltung läuft immer noch nicht. Die Spannung lässt sich regeln, aber es fließt kein Strom. Den Transistor habe ich jetzt richtig eingebunden und die Widerstände auf 68Ohm geändert.

Ich suche mich dumm und dämlich, aber finde den fehler nicht, das so wenig strom fließt.

Bild hier  

Mit den Widerständen hast du natürlich recht, es ist ja ne parallelschaltung und da ist der gesamtwiederstand ja kleiner als der kleinste einzelwiderstand. Ich muss da teilweise echt 2mal hinschauen, da mir einfach die nötige erfahrung fehlt, die sich hoffentlich mit den jahren einstellt.


Wie wäre es den besser den OP mit dem Transistor Q4 zu verbinden? Gibt es eine bessere alternative?

Viele Grüße
Dominik

Das Problem bei der Schaltung um Q4 ist, dass die Verstärkung für niedrige Frequenzen nicht gut definiert ist. Die hängt von Der Verstärkung des Transistors, der Last durch die Ausgangsstufe usw. ab. Auch ist dadurch der Ausgangswiderstand für niedrigere Frequenzen nicht so klein wie der sein könnte. Was da fehlt ist so etwa wie eine Begrenzung der Verstärkung für die Stufe auf etwa 5-10 fach. Dies hätte auch Im Einfachen Fall wäre das ein Widerstand parallel zu C4, aber dann geht die Spannung nicht mehr bis auf 0 zurück, oder der OP bräuchte eine negative Spannung. Da müsste sich eigentlich noch eine passende Schaltung finden.

Ganz so schlimm wie zuerst gedacht ist es aber auch nicht. Der Kondensator C4 und die Schaltung um Q4 legt das verhalten bei hohen Frequenzen (ab etwa 10 kHz) fest, und bestimmen damit den mindestens nötigen Kondensator am Ausgang. Es fehlt bei der Schaltung wohl auch noch ein kleiner Kondensator (oder eine RC Kombination) parallel zu R5 - den passenden Wert müsste man zusammen mit C4 aus der Simulation bestimmen. Dieser Teil ist leider recht empfindlich auf Details - da würde eine definierte Verstärkung von Q4 wirklich helfen.

Der Teil um den Operationsverstärker und C6 bestimmt das Verhalten bei niedrigen Frequenzen (so bis 200 Hz) und damit wie groß die Kapazität am Ausgang maximal werden darf. Die "Lücke" im Frequenzbereich ist gar nicht so schlimm, sondern legt mehr oder weniger den erlaubten Bereich für C3/C2 fest. Das mit der maximalen Kapazität klingt schlimmer als es ist, denn Elkos mit relativ ESR dürfen auch größer sein, auch wenn es dann zu Überschwingern kommt.

Frage an Besserwessi (damit es aus einer Hand kommt)

Wie ist es mit einer Reduktion der Verstärkung durch einen Emitterwiderstand bei Q4, er müsste nur kleiner als 330 Ohm sein, kleiner eben als der Emitterwiderstand von Q1 um den ganzen Strom von dort aufzunehmen.
Das wird vielleicht noch nicht reichen, mit einem Spannungsteiler an der Basis von Q4 könnte man die Verstärkung der Stufe auch noch etwas verringern.