Labornetzteil mit hoher Spannung

[Dominik009]

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

[Besserwessi]

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.

[Dominik009]

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

[Manf]

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

[Besserwessi]

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.

[Dominik009]

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

[Besserwessi]

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.

[Manf]

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.