Labornetzteil mit hoher Spannung

[Dominik009]

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

[PICture]

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).

                    C

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

                    E

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

[Besserwessi]

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.

[PICture]

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

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.

[Dominik009]

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

[PICture]

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.

[Dominik009]

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

[nikolaus10]

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 !

[Besserwessi]

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.

[Dominik009]

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