Hallo,
ich spiele schon lange mit dem Gedanken ein Labornetzteil zu
bauen.
Wunderschöne Netzteile mit netten Features habe ich früher mal
gebaut (z.B. 0…20V mit Stromquelle 0…2mA/0…20mA/0…200mA
und 0…2A).
Heute lohnt das kaum noch, weil’s Netzteile recht preiswert fertig
zu kaufen gibt.
Ich habe bereits nach Schaltungen in Netzt gesucht
jedoch nichts brauchbares für meine Anforderungen gefunden, da
die meisten Schaltungen die Energie aufteilen und die
überschüssige Energie am inneren Transistor abfällt.
wie schon geschrieben, ist es heute eher so, daß alle Netzteile
mit höherer Leitung als Schaltnetzteile ausgeführt sind.
Der Vorteil eines rel. hohen Wirkungsgrades (in der Regel
über 90% , auch bis über 95% ).
Nachteil sind die geschilderten Probleme mit Störabstrahlungen.
In Praxis kann es dann sein, daß ein Schaltnetzteil mit
0,2mV Restwelligkeit viel schlimmer stört, als ein herkömmlicher
Längsregler mit 5mV Restwelligkeit. Die 50Hz Brummspannung sind
einfach viel gutmütiger.
Du solltest Dir also überlegen, für welche Anwendungen Du das
Gerät benutzen willst. Bei Anwendungen mit hochverstärkenden
Sensorschaltungen würde ich allemal den Längsregler vorziehen.
Bei rein digitalen Schaltungen ist es egal.
Um die Probleme des Schaltreglers auf der Sekundärseite zu
reduzieren, gibt es z.B. auch das Konzept, daß auf der Primärseite
eines Trafos die Spannung so geregelt wird, daß dann auf der
Sekundärseite immer nur der notwendige Dropout für den Längsregler
zur Verfügung steht. Der Trafo wirkt dann wie ein großer Filter.
Einfachere Varianten gehen mit ganz normalen Schaltregler-IC
wie z.B. die sogenannten Step-Down-Regler. Die sind recht einfach
zu schalten und haben einen Wirkungsgrad um 85…90% bei Strömen
bis ca. 5A (z.B. LM257x und LM267x von National Semicond).
Mit bischen zusätzlicher Beschaltung kann man die auch recht
leicht als regelbare Spannungsquelle benutzen.
Ich habe damit auch schon schöne Stromquwellen für Power-LED
gemacht.
Beispiel:
Bei 15V und 5A stehen insgesammt 75W Leistung zur verfühgung.
Die Schaltung regelt nun auf z.B. 5V am Ausgang des Netzteils,
so fallen am regelnden Transistor 10V ab. Bei einem Strom von
5A wird der Transitor mit 50W geheizt. Diese Wärme muss
abtranstortiert werden!
50W geht doch noch ganz gut. Mein altes Netzteil mit 2x35V/6A
verbrät bis ca. 200W (ist aber auch schon in 3 Stufen an die
Trafospannung angepaßt).
Das ist nun mein Problem, da die Kühlkörper hier ziemlich groß
ausfallen würden. Nun habe ich mir gedacht man könnte die
Spannung mit einer PWM regeln und mit einem Kondensator
glätten. Bei den Stömen jedoch muss die Kapazität relativ groß
sein, da sonst die Amplitude der Brummspannung zu groß wird.
Selbst bei niedrigen Frequenzen hast du dann Oberwellen im
MHz-Bereich. Dann kann man also gleich mit der Frequenz hochgehen
und braucht dann natürlich keine großen Kond. mehr.
Unter Umständen bist du als Bastler aber überfordert damit,
das ganze einigermaßen Störfrei zu bekommen (erfordert doch
viel Wissen und Erfahrung). Dagegen ist das Wärmemanagment
eher trivial.
Nun habe ich mir überlegt das ich das Netzteil in zwei Stuffen
bauen könnte. Mit der Ersten Stuffe (PWM) regle ich die
Spannung auf ein Wert der z.B. 10% (so dass der geforderte
Wert nicht von der Brumspannung beeinflusst wird) höher ist
als gefordert. Der zweite Teil regelt nun die Spannung auf den
geforderten Wert ein (Reglung durch ein Transistor in Reihe
mit Verbraucher) da nun weniger Energie in wärme umgesetzt
werden muss dürfte die Wärmeabfuhr nicht mehr so problematisch
werden.
Scheint mir letzlich doch ziehmlich umständlich und aufwendig.
Die Störabstrahlung wird aber durch den Längsregler nicht
unbedingt so gut unterdrückt.
Was haltet ihr von diesem Weg? Liege ich mit diesen
Überlegungen richtig oder bin ich auf totalen Holzweg und es
geht wesentlich einfacher?
Und sind folgende Überlegungen richtig?
1.) Ich denke die Kapazität des Glättungskondensators muss hier
auch noch rel. groß sein jedoch da ich nicht mehr sehr stark
glätten muss immer noch geringer als zur „vollständigen“
Glättung.
Meine Labornetzteile habe ich auch immer gleich als Stromquelle
aufgebaut (umschaltbar von mA bis A-Bereich).
In dem Fall sollte die Ausgangskap. so gering wie nur
irgend möglich sein (wenige uF). Andernfalls entlädt sich der
Elko mit heftigen Impulsstrom über die Last.
Man kann bei Bedarf extern immer noch einen dicken Elko zuschalten.
2.) Die Energie die in der PWM verbraten wird häng nach meinem
Kenntnisstand von der Frequenz ab also muss man hier ein
Kommpromis zwischen Größe der Kapazität des
Glättungskondensators und Wärme an den Transistor suchen.
Schon bei Frequenzen im Bereich einiger 10kHz ist die Größe
der Kapazität unkritisch. Bedenke, daß du statt dessen deutlich
mehr Aufwand in wirksame Filter stecken mußt.
Ringkerndrosseln für einige A sind nicht mehr winzig und die
Streufelder können evtl. nerven.
Viel höher würde ich mit der Schaltfrequenz eh nicht gehen, da
die Probleme für Bastler immer schwerer zu beherrschen sind.
Da ist es schon schwierig passende Ferrite für zu bekommen.
Bei den niedrigeren Frequenzen sind auch die Umschaltverluste
noch gering.
Gruß Uwi