Labornetzteil mit hoher Spannung

[021aet04]

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

[Besserwessi]

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.

[Dominik009]

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?

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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

[Manf]

R13 hat den Abgriff links.

R2 ist 0,47Ohm

[Dominik009]

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.

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

Viele Grüße
Dominik

[Besserwessi]

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.

[Dominik009]

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.

[Besserwessi]

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.

[Dominik009]

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


Viele Grüße
Dominik