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Hallo zusammen

ich hab mal eine Schaltung für ein geregeltes Netzteil entworfen und in LTSpice simuliert. Spice scheint ganz zufrieden damit zu sein, aber da ich ein Elektronik-Neuling bin, würde ich mir ganz gerne etwas Feedback oder den einen oder anderen Tip von erfahrenen Profis wünschen.

Zu den Daten des Netzteils:

Gewünscht sind 0-25V und max. 10A am Ausgang
Als Trafo will ich die Sekundärwicklung eines Mikrowellentrafos runtermachen und eine neue Wicklung draufmachen mit Abgriffen alle 5V. Also:

5V
10V
15V
20V
25V
30V

Mit Relais soll dann der jeweils passende Abgriff an den Gleichrichter und dann den Längsregler gelegt werden. Soweit die Idee

Als "Stellglied" verwende ich 3055 NPN-Transistoren. Ich weiß dass Mosfets besser sind, aber die 3055 habe ich noch rumfliegen. Ebenso den LM324 und den BD139 Darlington. Das Netzteil soll halt billig sein

Die Referenzspannung am OPV erzeuge ich in der Spice-Schaltung noch mit einer 5V-Spannungsquelle. Später soll eine LM336 5V-Referenzdiode erzeugen, an der mit einem Poti die gewünschte Ausgangsspannung abgelesen wird.
Je nach eingestellter Ausgangsspannung soll mit Relais die "nächsthöhere" Wicklung ausgewählt werden. Dazu werde ich die Referenzspannung an den ADC eines PIC-Controllers legen, der dann 5V draufaddiert und das Relais mit der nächsthöheren Wicklung ansteuert.

So nun ein paar konkrete Fragen die mir im Kopf rumgeistern:

1. Ist so ein Mikrowellentrafo überhaupt geeignet für so einen Zweck? Ich hab einen rumliegen und Ringkerntrafos sind mir zu teuer, ausserdem müsste man die auch umwickeln und wenn er dabei beschädigt wird sind mal eben 50 Euro im Eimer

2. Theoretisch kann bei diese Konfiguration die Differenz zwischen Ausgangs- und Eingangsspannung nie größer als 5V sein. Bei 10A muss der Längsregler also max. 50W verbraten. Ich hab die mal auf 3x 3055 Transistoren aufgeteilt um auf der sicheren Seite zu sein.
Allerdings kann, wenn man von einer hohen auf eine niedrige Ausgangsspannung umschaltet, der Siebelko ja noch mit einer hohen Spannung geladen sein. Im schlimmsten Fall ist er noch mit 30V geladen, während der Ausgang z.B. 1V bei 10A liefert - das wären 290W!

Die Frage ist, ob das hier relevant ist da sich der Elko ja schnell entläd. Ich steh da voll auf dem Schlauch wie man hier etwas sinnvolles berechnen sollte. Man kann ausrechnen wie schnell der Elko sich entladen hat - aber das sagt mir ja auch nix darüber, ob die Transistoren den Spass überleben.

3. Wie gefährlich ist das Umschalten der Relais? Für einen Bruchteil einer Sekunde wird es wahrsch. passieren, dass zwei Abgriffe (z.B. 5V und 10V) verbunden werden, wenn das 10-Relais schon geschlossen hat und das 5V-Relais den Kontakt noch nicht ganz weggezogen hat. Kann es passieren, dass die Kontakte beim Kurzschlusstrom festbrennen? Ich könnte im Controller eine kurze Verzögerung einbauen, etwa so:

Relais 1 trennen
warte ein bischen
Relais 2 verbinden

Wäre das sinnvoll?



So das wars erstmal! Ich freue mich über jedes Feedback und jede Anregung, auch wenn Ihr mir sagt dass die Idee totaler Schrott ist


Gruß

Bernd

» So nun ein paar konkrete Fragen die mir im Kopf rumgeistern:
»
» 1. Ist so ein Mikrowellentrafo überhaupt geeignet für so einen Zweck? Ich hab einen rumliegen ...

Ich meine: ja. Ist ja auch ein 50Hz-Trafo, halt für HV.
Aber richtig zuständig fühl' ich mich hier nicht, warte auf weitere Antworten!
Ist er denn leicht zerlegbar (z.B. E-Kern)? Sonst wird das Umwickeln kein Spaß ...

» ... und Ringkerntrafos sind mir zu teuer, ausserdem müsste
» man die auch umwickeln und wenn er dabei beschädigt wird sind mal eben 50
» Euro im Eimer
»
» 2. Theoretisch kann bei diese Konfiguration die Differenz zwischen
» Ausgangs- und Eingangsspannung nie größer als 5V sein. Bei 10A muss der
» Längsregler also max. 50W verbraten. Ich hab die mal auf 3x 3055
» Transistoren aufgeteilt um auf der sicheren Seite zu sein.
» Allerdings kann, wenn man von einer hohen auf eine niedrige
» Ausgangsspannung umschaltet, der Siebelko ja noch mit einer hohen Spannung
» geladen sein. Im schlimmsten Fall ist er noch mit 30V geladen, während der
» Ausgang z.B. 1V bei 10A liefert - das wären 290W!

... aufgeteilt auf 3 Transistoren, also ca. 100W/Transistor. Das hält ein 2N3055
- entsprechende Kühlung vorausgesetzt - sogar auf Dauer aus, s. SOAR im Datenblatt.

» Die Frage ist, ob das hier relevant ist da sich der Elko ja schnell
» entläd. Ich steh da voll auf dem Schlauch wie man hier etwas sinnvolles
» berechnen sollte. Man kann ausrechnen wie schnell der Elko sich entladen hat

100mF bei 30V und (mittlerem) Entladestrom von 5A ca. 600ms

» - aber das sagt mir ja auch nix darüber, ob die Transistoren den Spass überleben.

Doch: S.o.!

» 3. Wie gefährlich ist das Umschalten der Relais? Für einen Bruchteil einer
» Sekunde wird es wahrsch. passieren, dass zwei Abgriffe (z.B. 5V und 10V)
» verbunden werden, wenn das 10-Relais schon geschlossen hat und das
» 5V-Relais den Kontakt noch nicht ganz weggezogen hat. Kann es passieren,
» dass die Kontakte beim Kurzschlusstrom festbrennen? Ich könnte im
» Controller eine kurze Verzögerung einbauen, etwa so:
»
» Relais 1 trennen
» warte ein bischen
» Relais 2 verbinden

... also "break before make"

» Wäre das sinnvoll?

Auf jeden Fall!

» So das wars erstmal! Ich freue mich über jedes Feedback und jede Anregung,
» auch wenn Ihr mir sagt dass die Idee totaler Schrott ist

Nein, ganz im Gegenteil. Sieht gut aus!

Die Rückwärts-Diode ausreichend dimensionieren!
Evt. noch einen Widerstand vom Emitter des MJE3055-Treibers zum Ausgang
(Größenordnung 10 Ohm) spendieren.
IMHO sollte noch eine Kurzschluss-Strombegrenzung eingebaut werden,
am besten mit fold-back-Verhalten.


Viel Erfolg damit!

--
Gruß, erikl

Hallo! Danke für Dein Feedback!

» Ich meine: ja. Ist ja auch ein 50Hz-Trafo, halt für HV.
» Aber richtig zuständig fühl' ich mich hier nicht, warte auf weitere
» Antworten!
» Ist er denn leicht zerlegbar (z.B. E-Kern)?

Naja man muss die Naht aufsägen, da ist man wohl gut 30min mit beschäftigt. Oder man lässt das Ding intakt und klopft mit Hammer und Meissel die Sekundärwicklung weg. Keine Ahnung was leichter geht - ein Vergnügen wird es wohl in keinem Fall werden
Spricht eigentlich was gegen Kupferlitze als Wicklungsdraht? Für 10A braucht man schon einen ziemlich dicken Draht, und einen starren massiven Kupferdraht da reinzufädeln ist bestimmt kein Spass.

»
» Nein, ganz im Gegenteil. Sieht gut aus!
»

Danke!

» Die Rückwärts-Diode ausreichend dimensionieren!
» Evt. noch einen Widerstand vom Emitter des MJE3055-Treibers zum Ausgang
» (Größenordnung 10 Ohm) spendieren.

Hab den Widerstand mal eingebaut, in SPICE aber keinen großen Unterschied gesehen. Was soll er bringen?

» IMHO sollte noch eine Kurzschluss-Strombegrenzung eingebaut werden,
» am besten mit fold-back-Verhalten.
»
»

Ja da bin ich noch am experimentieren. Ich hatte erst einfach einen Shunt im positiven Zweig und dadrüber einen kleinen NPN, der dem BD139 den Basisstrom klaut. Allerdings verwandelt sich das Netzteil dann in einen Oszillator sobald der max.Strom überschritten wird. Der mittlere Strom wird wohl irgendwie bei dem liegen, was ich am Shunt einstelle - aber wie man den in SPICE messen kann weiß ich nicht.
Ich denke ich werde einfach einen OPV als Komparator an den Shunt legen, der ein RS-Flipflip aus zwei NANDs schaltet. Der Ausgang des Flipflops wird dann mit den Steuerleitungen der Relais geNANDed, sodass sie sofort loslassen sobald der Strom zu gross wird.

Viele Grüße

Bernd

» Naja man muss die Naht aufsägen, da ist man wohl gut 30min mit beschäftigt.

Damit wirst Du womöglich den (notwendigen) Luftspalt undefiniert vergrößern,
wodurch der Trafo evt. zu "weich" wird.

» Oder man lässt das Ding intakt und klopft mit Hammer und
» Meissel die Sekundärwicklung weg. Keine Ahnung was leichter geht - ein
» Vergnügen wird es wohl in keinem Fall werden
» Spricht eigentlich was gegen Kupferlitze als Wicklungsdraht?

Bei ausreichender Isolierung - nein.

» Für 10A braucht man schon einen ziemlich dicken Draht, und einen starren
» massiven Kupferdraht da reinzufädeln ist bestimmt kein Spass.

Sicher nicht, lohnt sich IMHO auch nicht. Im Elektronik-Versandhandel kann man gelegentlich geeignete Trafos zum Spottpreis bekommen. Tip: Schau' Dich z.B. 'mal bei Pollin Electronic um.

» » Evt. noch einen Widerstand vom Emitter des MJE3055-Treibers zum Ausgang
» » (Größenordnung 10 Ohm) spendieren.

» Hab den Widerstand mal eingebaut, in SPICE aber keinen großen Unterschied
» gesehen. Was soll er bringen?

Ist bei Darlington-Schaltungen üblich, um bei kleinem Ausgangsstrom den nicht benötigten Endtransistor sauber zu sperren. Einen weiteren Grund dafür (schnelleres Ausräumen) findest Du hier in den ELKO-Schaltungstechnik-Themen von Thomas Schaerer:
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/endstu_t.htm
unter "Darlington-Endstufe, Ruhestrom in den Treibertransistoren"
(dieser Grund ist allerdings in Deinem Fall wohl nicht relevant).



» » IMHO sollte noch eine Kurzschluss-Strombegrenzung eingebaut werden,
» » am besten mit fold-back-Verhalten.

» Ja da bin ich noch am experimentieren. Ich hatte erst einfach einen Shunt
» im positiven Zweig und dadrüber einen kleinen NPN, der dem BD139 den
» Basisstrom klaut. Allerdings verwandelt sich das Netzteil dann in einen
» Oszillator sobald der max.Strom überschritten wird. Der mittlere Strom
» wird wohl irgendwie bei dem liegen, was ich am Shunt einstelle - aber wie
» man den in SPICE messen kann weiß ich nicht.

Lass' Dir von SPICE direkt den Strom durch den Shunt ausgeben!
Ansonsten kann man auch einen Null-Ohm-Widerstand einfügen,
und sich den durchfließenden Strom ausgeben lassen

» Ich denke ich werde einfach einen OPV als Komparator an den Shunt legen,
» der ein RS-Flipflip aus zwei NANDs schaltet. Der Ausgang des Flipflops
» wird dann mit den Steuerleitungen der Relais geNANDed, sodass sie sofort
» loslassen sobald der Strom zu gross wird.

Gut! Oder schau' Dir diesen Artikel dazu noch an:
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/ntifb.htm

--
Gruß, erikl