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Hallo,

die Schaltung ist noch nicht fertig, es stehen aber paar Daten schon fest. Bitte jetzt keine Vorschläge für fertige Kaufgeräte! Dies ist ein Auftragswerk für mich...

Ein analoges Netzteil soll es werden. Als Ausgangsspannung wird eine möglichst exakte Dualspannung von 2x 0...20 Volt bei max. 0,5 Ampere gefordert. Wichtig ist ein geringes Rauschen der Ausgangsspannung sowie eine sehr gute Stabilität. Außerdem muß das Netzteil dauerkurzschlußfest sein mit Strombegrenzung von max. 0,55 Ampere. Der Trafo (leider nicht mehr zu ändern) liefert bei Vollast 1x 37,5V/1,05A bei 230 Volt Netzspannung. Hilfsspannungen können über einen kleinen Printtrafo bereitgestellt werden.

Ich würde also nach dem Brückengleichrichter den Ladeelko auf 10000µF festlegen. Im Leerlauf und 10% Netzüberspannung habe ich am Trafo 44,5 Volt Wechselspannung. Das würde eine Spannung am Ladeelko von rund 62 Volt ergeben. Das ist sehr viel.
Im anderen Fall, 10% Netzunterspannung und Vollast komme ich auf rund 48 Volt am Ladeelko. Somit stehen paar Eckdaten fest.

Dann erfolgt erst mal eine Vorstabilisierung mittels Transistor und Z-Diode (Referenzspannungsquelle), was mir die Ripplespannung praktischerweise gleichzeitig auf fast Null reduziert. Als Spannung stelle ich mir 43 Volt vor. Nach dieser Vorstabilisierung folgt eine Stabilisierungsschaltung (OPV und Leistungs-Transistor, Strombegrenzung etc.) für die regelbare Spannung von 0...40 Volt. Danach wird mittels OPV und Darlingtontransistoren eine virtuelle Masse gebildet. Somit stehen letztendlich die geforderten Spannungen am Ausgang an.

Zu "verbraten" sind je nach Ausgangsspannung insgesamt um die 60 Watt im ungünstigsten Fall. Also durchaus beherrschbar, zumal sich diese Leistung auf etliche Halbleiter aufteilt.

Gedanken macht mir die Strombegrenzung. Ich müßte jeden Zweig (also + 20 Volt und - 20 Volt) extra überwachen (es kann durchaus sein das ein Zweig paar µA zu liefern hat, der andere aber unter Vollast steht). Also wäre es vielleicht besser die Spannung nach der Vorstabilisierung in die Dualspannung zu "zerlegen" und dann zweimal eine Stabilisierung aufzubauen. Jedoch bekomme ich dann wieder das Problem, das die beiden Ausgangsspannungen nicht unbedingt exakt gleich (dem Zahlenwert nach) und linear zueinander folgen.

LG Sel

Was bitte schön, ist denn rauschen auf einer Gleichspannung?

Es gibt rauschen in einem NF-Signal, aber doch nicht auf einer Gleichspannung.

» Was bitte schön, ist denn rauschen auf einer Gleichspannung?
»
» Es gibt rauschen in einem NF-Signal, aber doch nicht auf einer
» Gleichspannung.

Stimmt schon. "Rauschen" ist vielleicht auch der falsche Begriff. Da "zittert" der Wert der Gleichspannung im kHz-Bereich um seinen Nominalwert. Irgendwo hat jede Regelung ihre Grenzen. Macht man es recht träge, werden Lastschwankungen nicht abgefangen, macht man die Regelung reaktionsschnell, so folgt sie allen "Unarten" der Bauelemente (thermisch, regeltechnisch, im Extremfall Überschwinger)...

LG Sel

» "Rauschen" ist vielleicht auch der falsche Begriff.

Nö, das gibts da natürlich.


» Da "zittert" der Wert der Gleichspannung im kHz-Bereich um seinen Nominalwert.

Das allerdings nennt man Brummspannung (engl. Ripple), auch wenn der Brumm im nicht im Hörbereich liegt.

» Trafo 1x 37,5V/1,05A bei 230 Volt Netzspannung.

»
» Zu "verbraten" sind je nach Ausgangsspannung insgesamt um die 60 Watt im
» ungünstigsten Fall.

Der ist wahrlich ungünstig, da ist der Trafo nämlich ratzfatz kaputt.

» » "Rauschen" ist vielleicht auch der falsche Begriff.
»
» Nö, das gibts da natürlich.

Es gibt nichts das nicht rauscht.

»
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» » Da "zittert" der Wert der Gleichspannung im kHz-Bereich um seinen
» Nominalwert.
»
» Das allerdings nennt man Brummspannung (engl. Ripple), auch wenn der Brumm
» im nicht im Hörbereich liegt.

Das ist er eigentlich immer wegen den Oberwellen.

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

» » Trafo 1x 37,5V/1,05A bei 230 Volt Netzspannung.
»
» »
» » Zu "verbraten" sind je nach Ausgangsspannung insgesamt um die 60 Watt im
» » ungünstigsten Fall.
»
» Der ist wahrlich ungünstig, da ist der Trafo nämlich ratzfatz kaputt.

Nur dann wenn Sel keine Thermosicherung verwendet und diese thermisch mit der Trafowicklung koppelt. So hat er Trafo die beste Überlebenschance.

--
Gruss
Thomas

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Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
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» » » Trafo 1x 37,5V/1,05A bei 230 Volt Netzspannung.
» »
» » »
» » » Zu "verbraten" sind je nach Ausgangsspannung insgesamt um die 60 Watt
» im
» » » ungünstigsten Fall.
» »
» » Der ist wahrlich ungünstig, da ist der Trafo nämlich ratzfatz kaputt.
»
» Nur dann wenn Sel keine Thermosicherung verwendet und diese thermisch mit
» der Trafowicklung koppelt. So hat er Trafo die beste Überlebenschance.
»

Habe ich tatsächlich 60 Watt geschrieben? *andenkopfklatsch*. Geht nadürlisch nich...
Ihr habt Recht. Sind ja nur 40 Watt die der Trafo bereitstellt an dieser Wicklung (der hat noch mehr drauf, werden aber woanders gebraucht).

LG Sel

» Sind ja nur 40 Watt die der Trafo bereitstellt an dieser
» Wicklung

40VA! 40 Watt werden das nur an einer ohmschen Last.

» » Sind ja nur 40 Watt die der Trafo bereitstellt an dieser
» » Wicklung
»
» 40VA! 40 Watt werden das nur an einer ohmschen Last.

Stimmt.

Nochmal zur Schaltung. Wenn ich die Schaltung vom Kompendium hier benutze:



dann könnte ich für die Transistoren Darlingtontypen nehmen. Diese haben eigentlich immer Basis-Emitter-Widerstände eingebaut, so das hier R3 ersatzlos entfallen könnte. Richtig?
Die Stromüberwachung könnte damit wirklich bei meinem Netzteil schon nach dem Vorregler erfolgen, danach die Stabilisierungsschaltung und dann die "Erzeugung" der Masse. Bei unsymmetrischer Belastung verbrutzelt der jeweilige Transistor die "fehlende" Leistung, so das die Ausgangsspannung immer symmetrisch bleibt. Allerdings wird sich die Sache nicht auf Null runterregeln lassen, also +/- 1,5 Volt bleiben (je nach Transistoren und OPV) mindestens stehen. Ich muß nur noch einen OPV finden der für 40 Volt Betriebsspannung geeignet ist, was aber kein Problem darstellt.

LG Sel

» Nochmal zur Schaltung.

Du läufst einer Schnapsidee hinterher, da kommt dann ein wunderbarer Oszillator raus, aber kein Labornetzteil. Es ist nur schwer möglich die mehreren Regler so aufeinander abzustimmen, dass das nicht passiert.

» » Nochmal zur Schaltung.
»
» Du läufst einer Schnapsidee hinterher, da kommt dann ein wunderbarer
» Oszillator raus, aber kein Labornetzteil. Es ist nur schwer möglich die
» mehreren Regler so aufeinander abzustimmen, dass das nicht passiert.

Fazit: Das Projekt fallenlassen. Einfach wegen ungeeignetem Trafo. Wenn der eine Mittelanzapfung hätte wäre es ganz einfach.

Ok, deswegen habe ich ja hier nachgefragt. Danke euch

LG Sel

» Wenn der eine Mittelanzapfung hätte wäre es ganz einfach.

So ist es.

» Nochmal zur Schaltung. Wenn ich die Schaltung vom Kompendium hier benutze:
»
»

VORSICHT! Diese Schaltung illustriert nur ein Funktionsprinzip. Man kann diese nicht einfach wie ein Rezept nehmen und etwas herumdocktern. Das geht leicht in die Hosen.

Ich arbeite z.Z. (wenn ich gerade nicht zuviel schwitze!) an einem neuen Minikurs der dieses Schaltungsprinzip zum Thema hat. Vor gut 30 Jahren baute ich für einen Messplatz eine spezielle Netzteileinheit mit vielen unterschiedlichen Ausgängen. Die Basis davon war ein Ringkerntrafo mit entsprechend ebenso vielen Ausgängen mit noch einer zusätzlichen erdbaren Schirmwicklung zwischen Primär und Sekundär.

Eines der Netzteile (von den andern galvanisch getrennt), war eine nach obigem Schaltungsprinzip mit relaisiertem synthetischen GND. Es war dabei wichtig, dass die Ausgangsspannung immer symmetrisch war. Gerade wegen dieser Schaltung, war dies in der linearen Regelschaltung davor mit nur einem Potmeter zur Spannunseinstellung logischerweise leicht möglich. Eine einstellbare Strombegrenzung brauchte es nicht, eine fix realisierte genügte. Unabhängig davon, die Schaltung arbeitete sauber und störungsfrei auch bei unsymmetrsicher Belastung.

Dieser Messplatz wurde, als sie jahrelang nicht mehr gebraucht wurde, an ein Technikum weitergegeben und somit auch die Betriebs-/Service-Anleitung, die ich damals geschrieben habe. Schade, dass ich davon keine Kopie mehr habe. Ich hätte diese Schaltung sehr gerne im folgenden Minikurs gezeigt.

Jetzt noch zu Deinen Fragen:

» dann könnte ich für die Transistoren Darlingtontypen nehmen.

Das habe ich damals so gemacht. Damit aber einigermassen auch der Opamp etwas an Strom beitragen kann, wählte ich damals den NE5534.

» Diese haben eigentlich immer Basis-Emitter-Widerstände eingebaut, so das hier R3
» ersatzlos entfallen könnte. Das kommt dann auf den R3-Wert an. Man muss das im Einzelfall untersuchen.

Ich benutzte dafür stets diskrete Darlingtons aus zwei Transistoren. Es ist aber bei Darlington etwas komplizierter. Dazu kommt noch bei der realen Schaltung, dass eine zusätzliche Frequenzgangkompensation nötig ist zwischen dem Ausgang des Opamp und seinem invertierenden Eingang. Das braucht es, ob man Transistoren oder Darlingtons benutzt. Ignoriert man diese zusätzliche Frequenzgangkompensation, dann hat man definitiv ein Molto-Theatro mit wildem Schwingen, wie das xy andeutet.

BTW: Die soeben erklärte zweite Frequenzgangkompensation gilt für fast jeden Opamp, nicht nur beim NE5534.

Jetzt aber noch, wozu dient R3. Ganz einfach, bei etwas schneller Last- oder Spannungsumschaltung, könnte es leichter zu einer Nulldurchgangsverzerrung kommen. Mit R3, uebernimmt im untersten Strombereich, der Opamp die Führung.

Grenze der Anwendung: Gerade wegen dem was ich jetzt anführte, sind dieser synthetischen GND-Methode gewisse Grenzen gesetzt. Wenn die Messung schneller Laständerung wichtig sind, geht das auch, wenn C1 und C2 gross genug gewählt werden. Aber damit macht man eine wirksame schnell arbeitende Strombegrenzung zunichte, falls dies überhaupt von Bedeutung ist.

Man muss also genau wissen was man will und dann entscheiden. Da Du mit Trafo arbeitest, ist ein Typ mit zwei Sek.-Wicklungen wohl die passendere Wahl.

Wo eine solche synthetische GND-Schaltung ihren guten Dienst erweist, ist für den Batteriebetrieb, wenn man nur eine Batterie im Einsatz haben will und am Ausgang für den Einsatz in einem Gerät nur eine fixe ±Ub benötigt. Funktioniert bestens!

» Die Stromüberwachung könnte damit wirklich bei meinem Netzteil schon nach
» dem Vorregler erfolgen, danach die Stabilisierungsschaltung und dann die
» "Erzeugung" der Masse.

Aus meiner persönlichen Erfahrung funktioniert das, - aber man muss die Details genau anschauen.

» Bei unsymmetrischer Belastung verbrutzelt der
» jeweilige Transistor die "fehlende" Leistung, so das die Ausgangsspannung
» immer symmetrisch bleibt.

Richtig. Aber, beachte meine Andeutungen weiter oben betreffs der dynamischen Vorgänge beim schnellem Laststromwechsel oder Spannungswechsel.

» Allerdings wird sich die Sache nicht auf Null
» runterregeln lassen, also +/- 1,5 Volt bleiben (je nach Transistoren und
» OPV) mindestens stehen.

Das ist absolut richtig. Wobei man kann diese Situation deutlich verbessern, wenn man zur Speisung der Elektronik (Opamp) entsprechend grössere ±Ub-Werte einsetzt, - so weit dies der Opamp zulässt.

--
Gruss
Thomas

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Supervielen Dank für diese ausführliche Antwort!

Von meinem Vorhaben bin ich abgegangen, xy hat sehr deutlich erklärt das ich mir da viel Arbeit einfange (Schwingen), welche das Objekt nicht lohnt.

Aber die kleine Schaltung ist es wert, sich damit etwas ausführlicher zu beschäftigen.
Als Transistoren habe ich die Typen MJH11019 und MJH11020 genommen. Ok, völlig überdimensioniert, die habe ich aber in meiner Bastelkiste rumvegetieren. Der OPV ist erst mal ein alter B080 (DDR-Typ, kompatibel zum TL080), der idealerweise extern abgleichbar ist (Offset und Frequenzkompensation). R1 und R2 sind 220kOhm/0,1% Toleranz. R3 habe ich weggelassen, ebenso die Schutzdioden. Als Kondensatoren Tantaltypen mit 10µF. Rein statisch funktioniert die Schaltung prächtig.

Für den OPV werde ich mir den AD708 mal zulegen. Mit Betriebsspannung +/- 20 Volt ist der noch sicher zu verwenden. Minimum ist +/- 3 Volt, mal schauen ob da noch was tiefer geht. Außerdem hat er excellente technische Daten (ok, dafür ist er nicht ganz billig). Die Frequenzkompensation muß ich dann experimentell ermitteln, soweit mir das möglich ist. Da kommt die Schaltung vom Minikurs "Operationsverstärker 1", Bild 10.3 zum Tragen. Bei höheren Strömen durch die Transistoren muß dann auch der Ausgangsstrom des OPV eventuell mit Transistoren heraufgesetzt werden. Kommt auf die Darlingtontransistoren an.

Übrigens sind die Minikurse echt eine Goldgrube! Man sollte sich da echt einlesen und auch intensiv drüber nachdenken. Elektronik ist eben nicht nur eine fertige Schaltung nachbauen, sondern eben vor allem verstehen was da vor sich geht. Und bissel Nachrechnen hat nie geschadet.

LG Sel

Hallo Sel,

»
»
» Supervielen Dank für diese ausführliche Antwort!

Bitte gern geschehen. Solche Diskussionen sind Gold wert betreffs Gestaltung von Minikursen mit dem selben Thema. Es hilft mir zusätzlich was ich wie fokussieren muss betreffs Erklärungen.

» Von meinem Vorhaben bin ich abgegangen, xy hat sehr deutlich erklärt das
» ich mir da viel Arbeit einfange (Schwingen), welche das Objekt nicht
» lohnt.

Naja, ich habe im letzten Posting kurz angedeutet, woran es sicher liegt. Ein anderer Grund könnte sein, wenn C1 und C2 zu niedrig sind.

Aber ganz klar, wenn es mit einem Netztrafo einfacher geht, muss man die "Geschichte" nicht unnötig komplizieren.

» Aber die kleine Schaltung ist es wert, sich damit etwas ausführlicher zu
» beschäftigen.

So klein ist sie nur im theoretischen Modell...

» Als Transistoren habe ich die Typen MJH11019 und MJH11020 genommen. Ok,
» völlig überdimensioniert, die habe ich aber in meiner Bastelkiste
» rumvegetieren.
»
» Der OPV ist erst mal ein alter B080 (DDR-Typ, kompatibel zum
» TL080), der idealerweise extern abgleichbar ist (Offset und
» Frequenzkompensation).

Hüte Deine B080 gut, denn der TL080 gibt es schon lange nicht mehr. Es gibt seltene Gründe wo es sich noch lohnt solche "Kerle" zu besitzen, wie z.B. hier in dieser Schaltung (IC:A):


Quelle: http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/opaschm.htm

» R1 und R2 sind 220kOhm/0,1% Toleranz.

Die würde ich, weil kein Batteriebetrieb, auf 10 k-Ohm reduzieren.

» R3 habe ich
» weggelassen, ebenso die Schutzdioden. Als Kondensatoren Tantaltypen mit
» 10µF. Rein statisch funktioniert die Schaltung prächtig.

Toll.

Die Schutzdioden erfüllen einen Zweck, wie uebrigens genau den selben bei jedem Netzteil mit (a)symmetrischem Spannungsausgang (±Ub). Es müssen Leistungsdioden sein.

Tantal-Elkos sollte man nicht an "harte" Spannungsquellen schalten. Das hatte man sehr viel früher mal getan, bis man verstanden hat, dass sie durch die niederohmige Belastung beim Ein/Ausschalten leicht kurzschliessend kaputt gehen können.

Um die Impedanz im mittel- und höherfrequenten Bereich niederohmig zu halten, ist es besser einen stinknormalen Elko mit einem Kerko von 100 nF parallel schalten. Das ist aber für diesen Zweck gar nicht nötig. Elkos genügen.

» Für den OPV werde ich mir den AD708 mal zulegen. Mit Betriebsspannung +/-
» 20 Volt ist der noch sicher zu verwenden. Minimum ist +/- 3 Volt, mal
» schauen ob da noch was tiefer geht. Außerdem hat er excellente technische
» Daten (ok, dafür ist er nicht ganz billig).

» Die Frequenzkompensation muß ich dann experimentell ermitteln, soweit mir das möglich ist.

Das ist auf jedenfall nötig. Eine Berechnung, wenn nicht eine Formel vorgegeben ist, ist recht kompliziert und auch dann kommt man nicht ums Experimentieren drum herum. Betreffs Test, kann ich Dir den folgenden Minikurs empfehlen, der Dir den Hinweis gibt, dass man die Stabilität dynamisch testen muss, weil sonst ist man nicht sicher, ob die Schaltung wirklich stabil arbeitet:

"Netzteil-Testgerät I"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/pstst1.htm

Es gibt dabei Links zu einem weiteren Minikurs mit einem Netzteil. Wenn Du alles verstehen willst, musst Du leider recht viel Zeit investieren zum Lesen, um die Inhalte aufzunehmen. Das kann man sich auch lockerer gestalten mit abwechslungsweise lesen und experimentieren (simulieren, wer's beherrscht - ich nicht).

Die dynamische Testschaltung für Deinen Zweck könnte man auch einfacher gestalten. Du wird es beim Lesen dann schon noch erkennen...

» Da kommt die
» Schaltung vom Minikurs "Operationsverstärker 1", Bild 10.3 zum Tragen. Bei
» höheren Strömen durch die Transistoren muß dann auch der Ausgangsstrom des
» OPV eventuell mit Transistoren heraufgesetzt werden. Kommt auf die
» Darlingtontransistoren an.

Natürlich. Wenn man dabei Einzeltransistoren nimmt, hat man einen Spielraum in der Wahl des Basis-Emitter-Widerstandes. Das kann nützlich sein.

» Übrigens sind die Minikurse echt eine Goldgrube! Man sollte sich da echt
» einlesen und auch intensiv drüber nachdenken. Elektronik ist eben nicht nur
» eine fertige Schaltung nachbauen, sondern eben vor allem verstehen was da
» vor sich geht. Und bissel Nachrechnen hat nie geschadet.

Danke für die nette Anerkennung. Elektronik muss man erleben. Die Mathematik braucht es. Kapiert man jedoch nur die Mathematik bleibt die Sache "trocken". Ich erlebe das immer wieder mit meinen Praktikumsstudenten, wenn es z.B. darum geht, die virtuelle Spannung vorstellungsmässig nach zu vollziehen. Wenn das geht, wenn dieser Groschen runter gefallen ist, dann macht die Elektronik Spass für die Schüler und Lehrer.

Ich komme zum Schluss. Es ist mir leider aus Zeitgründen nicht mehr möglich hier zum Thema synthetischer GND und virtuelle Spannung (beides gehört sehr eng zusammen!) und was sonst noch alles dazu gehört, diskutieren. Da musst warten bis der angekündigte Minikurs fertig ist. Wann das sein wird, keine Ahnung, das wird noch ein gutes Weilchen dauern.

Ich gucke zwar fast täglich ins Forum rein und wenn ich sehe, es ist eine kleine Sache , antworte ich vielleicht trotzdem kurz.

Ich wünsche Dir auf jedenfall weiterhin viel Spass.

--
Gruss
Thomas

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