Labornetzteil mit hoher Spannung

[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?

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

[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.

Bild hier  

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:
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

[Besserwessi]

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.

[Dominik009]

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.