Forum

Einloggen | Registrieren | RSS  

JBE(R)

bei mir zu hause,
13.05.2019,
14:09
(editiert von JBE
am 13.05.2019 um 14:19)
 

Netzteil 100V 1A (Elektronik)

Mal wieder was am basteln.



https://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20190513122839.pdf

Es ist gerade noch in Arbeit, hier schon mal vorab ein paar Fotos.

Meine Kamera ist futsch deshalb so schlechte Fotos.













Trafo ist keiner von der Stange , wie man sehen kann hab ich den noch Hilfwicklungen verpasst.

Von den Endstufen gibt es 6 Stück, siehe Plan als PDF

Steuerung ist im Eagle schon fertig, muss erst noch die Platine machen.

Wir werden sehen obs Murks wird.


--
Für Gramm-atik, Schreibrechtslinksfehler, Interp(f)unktion, KLEIN und groß Schreibwaren, fragen Sie irren Leerrehr und oder Duden.
:erregt:

xy(R)

E-Mail

13.05.2019,
15:08

@ JBE

Netzteil 100V 1A

Ziemlich kleine Isolationsabstände bei deinen Platinen.

JBE(R)

bei mir zu hause,
13.05.2019,
15:32

@ xy

Netzteil 100V 1A

» Ziemlich kleine Isolationsabstände bei deinen Platinen.

Korrekt, die Platinen sind Isolationsgefräst. Hatte dazu keinen Passenden Stichel mit dem Nötigen Winkel.

Sonst hätte ich zu Tief mit dem vorhandenen Stichel fahren müssen.

Momentan sind es 1mm mit einen 1mm Fischschwanzfräser, und 0,2mm mit einem Stichel (30°) der 0.4mm Tief fräste.

Das ist nicht so Tragisch, denn sollte das Netzteil funktionieren, werde ich die Platinen machen lassen, die haben dann den richtigen Isolationsabstand.

--
Für Gramm-atik, Schreibrechtslinksfehler, Interp(f)unktion, KLEIN und groß Schreibwaren, fragen Sie irren Leerrehr und oder Duden.
:erregt:

Sel(R)

Radebeul,
13.05.2019,
17:15
(editiert von Sel
am 13.05.2019 um 17:36)


@ JBE

Netzteil 100V 1A

Ganz nett :-) Und sieht sauber aus. Respekt!

Neben dem was XY sagte, brückt da nicht die U-Scheibe beim Trafo einen Leiterzug? Oder ist das Plastik?

Dann finde ich die Kühlkörper als zu klein bemessen. Kommt natürlich drauf an wie du das Netzteil belastest und wie der Kurzschlußschutz letztendlich arbeitet (habe mich jetzt nicht so sehr in die Schaltung vertieft). Die Kondensatoren zur Siebung der 100 Volt so aufzubauen hat sicher platztechnische Gründe. Ich hätte da eher 160-Volt-Typen verwendet. Die Dioden über den Lämgstransistoren sind überflüssig, die sind in den Transistoren schon drin. Bei 100 Volt und Ausgangskurzschluß werden die Längstransistoren außerhalb vom erlaubten Betriebsbereich betrieben.

LG Sel

Edit: Betreibst du die 6 Längstransistoren parallel? Dann gehts so mit dem Betriebsbereich :-) Habs grade gesehen... Kühlkörper ist trotzdem arschknapp.

--
******************************************
Ich bin ein Elektronikbastler, der nur durch Schmerzen begreift, was schlauere Leute im Forum an Wissen vermitteln können.

Hartwig(R)

13.05.2019,
17:43

@ Sel

Netzteil 100V 1A

» Edit: Betreibst du die 6 Längstransistoren parallel? Dann gehts so :-) Habs
» grade gesehen... Kühlkörper ist trotzdem arschknapp.

Da langt die Kühlung (KK 2-2.5°/K?). Selbst bei Maximalbelastung (Kurzschluß bei 1A) macht das ~20W je Transistor. Bei 40°C im Gehäuse passiert nix. Die Lastverteilung gefällt mir so - schönes lüfterloses Konzept. Ich hätte in diesem Fall das Gehäuse zur Kühlung zweckentfremdet, aber dann wäre es mit der Kartentechnik nix geworden. So wie ich vermute, sollen die Karten wohl beliebig steckbar sein - JBE denkt da vielleicht auch an andere Anwendungen....

Sel(R)

Radebeul,
13.05.2019,
17:49

@ Hartwig

Netzteil 100V 1A

» » Edit: Betreibst du die 6 Längstransistoren parallel? Dann gehts so :-)
» Habs
» » grade gesehen... Kühlkörper ist trotzdem arschknapp.
»
» Da langt die Kühlung (KK 2-2.5°/K?). Selbst bei Maximalbelastung
» (Kurzschluß bei 1A) macht das ~20W je Transistor. Bei 40°C im Gehäuse
» passiert nix. Die Lastverteilung gefällt mir so - schönes lüfterloses
» Konzept. Ich hätte in diesem Fall das Gehäuse zur Kühlung zweckentfremdet,
» aber dann wäre es mit der Kartentechnik nix geworden. So wie ich vermute,
» sollen die Karten wohl beliebig steckbar sein - JBE denkt da vielleicht
» auch an andere Anwendungen....

Dann wird jeder Kühlkörper mehr als 80°C warm. Empfinde ich als zuviel. Aber vielleicht kommt doch noch ein leises Lüfterchen ins Gehäuse und dann passt das.

LG Sel

--
******************************************
Ich bin ein Elektronikbastler, der nur durch Schmerzen begreift, was schlauere Leute im Forum an Wissen vermitteln können.

Hartwig(R)

13.05.2019,
17:58

@ Sel

Netzteil 100V 1A

Hallo,
»
» Dann wird jeder Kühlkörper mehr als 80°C warm. Empfinde ich als zuviel.
» Aber vielleicht kommt doch noch ein leises Lüfterchen ins Gehäuse und dann
» passt das.
bei 120°C max. Sperrschichttemperatur vielleicht, aber die Dinger können 150° ab, da wären also noch 30° Platz....mal sehen, was JBE gerechnet hat..

JBE(R)

bei mir zu hause,
13.05.2019,
19:08
(editiert von JBE
am 13.05.2019 um 19:36)


@ Hartwig

Netzteil 100V 1A

» » Edit: Betreibst du die 6 Längstransistoren parallel? Dann gehts so :-)
» Habs
» » grade gesehen... Kühlkörper ist trotzdem arschknapp.
»
» Da langt die Kühlung (KK 2-2.5°/K?). Selbst bei Maximalbelastung
» (Kurzschluß bei 1A) macht das ~20W je Transistor. Bei 40°C im Gehäuse
» passiert nix. Die Lastverteilung gefällt mir so - schönes lüfterloses
» Konzept. Ich hätte in diesem Fall das Gehäuse zur Kühlung zweckentfremdet,
» aber dann wäre es mit der Kartentechnik nix geworden. So wie ich vermute,
» sollen die Karten wohl beliebig steckbar sein - JBE denkt da vielleicht
» auch an andere Anwendungen....








Berechnet für eine 30 Watt Wärmeabfuhr Pro Enstufe für Passive Kühlung ohne Dauerkurzschluss, bei Kurzschluss bzw Übertemperatur wird oben drauf
ein 1HE Server Lüfter sitzen, der die Luft ansaugt.

Richtig es sind 6 Endstufen, und der Kühlkörper Pro Endstufe ist so bemessen das er die Leistung Problemlos abführen kann.

Es ist ein SK08 75 SA der hat 1,8 K/W

Richtig das Netzteil ist so gebaut das jeder Zeit andere Karten eingesteckt werden können, so z.B keine Darlington , da gibt es dann extra karten für andere
Spannungen und Ströme.

Das mit den zu geringen Isolationsabstand ist mir bewusst, das wird bei den Platinen die ich dann herstellen lasse natürlich richtig sein.

Ich mache immer unabhängig davon ob der Transistor eine Bodydiode hat eine zusätzliche rein, das hat nie geschadet, das Konzept habe ich von Zentro übernommen
so wie die anderen Dinge die ich von dort übernommen habe. Klar könnte man das alles so machen wie HP es gemacht hat. Das ist dann aber eine ganz andere Liga :-D
Die Kondensatoren in der Endstufe , waren gerade billig zu haben 45 cent, dann ist die Endstufe so gebaut das auch die Elkos bei Bedarf per Brücken parallel geschaltet werden können. so entschied ich mich für die jetzige Variante. Wir werden sehen ob es funktioniert, oder Raucht :-D.

--
Für Gramm-atik, Schreibrechtslinksfehler, Interp(f)unktion, KLEIN und groß Schreibwaren, fragen Sie irren Leerrehr und oder Duden.
:erregt:

Hartwig(R)

13.05.2019,
19:37

@ JBE

Netzteil 100V 1A

Hallo,
ok, dann lag ich ja mit meiner Schätzung nicht so daneben, 30W wären ja reichlich. Nach Deiner Simulation hast Du mit 89V AC gerechnet. Grob jetzt macht das 125V am Lade-C. Bei Kurzschluß fließen 1A max durch die Strombegrenzung. Da macht 170mA je Transistor. Bei 125V am Kollektor wären das dann 21W. Mehr wäre eigentlich nur im Fehlerfall möglich.
Drei Fragen hätte ich aber noch:
-Welchen Zweck haben die Widerstände (10M) R34 und R81? Ich sehe durch die primär einen Strom von -5V zu den Meßshunts (über Isense) bzw. in das Spannungsteilernetzwerk (R19/R23) fließen.
- planst Du eine Grundlast von wenigen mA? das wäre ja bei dem Spannungsbereich interessant...
- Aus der Schaltung Deiner Anzeigeinstrumente werde ich nicht ganz schlau. Strommessung dann später z.B. mit Puffer von Isense abgezweigt? Die Spannungsregelung liegt dann wohl direkt an der Ausgangsbuchse.
Grüße
Hartwig

JBE(R)

bei mir zu hause,
13.05.2019,
20:07
(editiert von JBE
am 13.05.2019 um 20:35)


@ Hartwig

Netzteil 100V 1A

» Hallo,
» ok, dann lag ich ja mit meiner Schätzung nicht so daneben, 30W wären ja
» reichlich. Nach Deiner Simulation hast Du mit 89V AC gerechnet. Grob jetzt
» macht das 125V am Lade-C. Bei Kurzschluß fließen 1A max durch die
» Strombegrenzung. Da macht 170mA je Transistor. Bei 125V am Kollektor wären
» das dann 21W. Mehr wäre eigentlich nur im Fehlerfall möglich.
» Drei Fragen hätte ich aber noch:
» -Welchen Zweck haben die Widerstände (10M) R34 und R81? Ich sehe durch die
» primär einen Strom von -5V zu den Meßshunts (über Isense) bzw. in das
» Spannungsteilernetzwerk (R19/R23) fließen.
» - planst Du eine Grundlast von wenigen mA? das wäre ja bei dem
» Spannungsbereich interessant...
» - Aus der Schaltung Deiner Anzeigeinstrumente werde ich nicht ganz schlau.
» Strommessung dann später z.B. mit Puffer von Isense abgezweigt? Die
» Spannungsregelung liegt dann wohl direkt an der Ausgangsbuchse.
» Grüße
» Hartwig

Die -5V über die 2 10Meg Widerstände zwingen die Regelung unter 0V zu gehen bei Potistellung GND.

Die Schaltung hat einen eigenen Shunt im Messinstrument, der liegt Später in der -100V Leitung. Ist nicht so im Plan eingezeichnet.

Angedacht aber noch nicht Realisiert wird eine Vierdrahtmessung der Spannungsregelung folgen , damit dann bei Langen Zuleitungen auch am Ende die Richtige Spannung Angezeigt und auch geregelt wird.

Das Netzteil ist im ganzen ja erst mal nur Grundgerüst, wenn das funktioniert, dann kommen die kleinigkeiten, und es werden mit Sicherheit auch noch Kinderkrankheiten
vorhanden sein. Mein größtes Problem könnte ein Schwingen sein, dazu neigen Darlington ganz schnell.

Das sind so Dinge die ein Simu nicht Leisten kann, ich hatte diese Schaltung so im Kopf und wollte mit der Simu schauen ob es Grundsätzlich funktioniert, scheinbar ja,
aaaaber............ Ich traue den ganzen noch nich, zu sauber ist die Simu.

Multisim 14 Daten



https://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20190513202504.7z.001

https://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20190513202517.7z.002

https://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20190513202527.7z.003

https://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20190513202535.7z.004

Möglicheweise ist mir der eine 10M Widerstand so reingerutscht bei der I_Sense, im Layout hab ich ihn nicht eingebaut sehe ich gerade.

Der andere 10M mit seinen -5V erfüllt aber diesen obig genannten Zweck.

--
Für Gramm-atik, Schreibrechtslinksfehler, Interp(f)unktion, KLEIN und groß Schreibwaren, fragen Sie irren Leerrehr und oder Duden.
:erregt:

Sel(R)

Radebeul,
14.05.2019,
07:47

@ JBE

Netzteil 100V 1A

» Angedacht aber noch nicht Realisiert wird eine Vierdrahtmessung der
» Spannungsregelung folgen , damit dann bei Langen Zuleitungen auch am Ende
» die Richtige Spannung Angezeigt und auch geregelt wird.

Das ist ein solider Gedanke. Kommt natürlich auf die Anwendung an, wie genau die max. 100 Volt nun sein müssen.

» Mein größtes Problem könnte ein Schwingen sein, dazu neigen
» Darlington ganz schnell.

Das Schwingen tritt meiner Erfahrung nach ganz besonders im Bereich knapp vor Überlast auf und auch wenn praktisch kein Strom entnommen wird. Gegen das Schwingen bei fast maximaler Last habe ich noch kein so richtiges Mittel gefunden (außer mehr Basisstrom, hat aber Grenzen), gegen Schwingen bei fast keiner Last hilft eine Grundlast (ist aber dann schon eine höhere Verlustleistung, wenn auch unbedeutend).

» Das sind so Dinge die ein Simu nicht Leisten kann, ich hatte diese
» Schaltung so im Kopf und wollte mit der Simu schauen ob es Grundsätzlich
» funktioniert, scheinbar ja,
» aaaaber............ Ich traue den ganzen noch nich, zu sauber ist die
» Simu.

Das mit dem Simulieren hat schon paar Haken, schreibst du ja auch. Simulieren kann man ja nur anhand der Parameter die da programmiert sind, und diese sind schon etwas idealisiert.

Insgesamt wirklich ein schönes Konzept, zudem noch recht einfach :-)

LG Sel

--
******************************************
Ich bin ein Elektronikbastler, der nur durch Schmerzen begreift, was schlauere Leute im Forum an Wissen vermitteln können.

Hartwig(R)

14.05.2019,
10:20
(editiert von Hartwig
am 14.05.2019 um 11:08)


@ JBE

Netzteil 100V 1A

Hallo,
willst Du das Netzteil nicht nur als reine Spannungsversorgung einsetzen, sondern auch mal Konstantströme z.B. für Kennlinienaufnahmen vorgeben, so sollte man insbesondere auf den unteren Strombereich, also etwa <100mA achten (dort benutzt man das Netzteil wohl auch bei den üblichen Anwendungen am häufigsten). Bei vielen Netzteilen findet man in den Daten kaum Angaben zur Stromregelung (wohl nicht ganz ohne Grund). Sucht man diese Werte bei kommerziellen Geräten so findet man erstaunliches, z.B. das HP6634A, 0-100V / 1A: PARD (Noise und Ripple von 20Hz bis 20MHz) für Konstantstrom ist mit 2mA rms angegeben. Praktisch rechne ich jetzt mal: ich schicke 50mA durch 100Ohm - da messe ich 5V am Widerstand. Bei 2mA rms PARD ist dem jetzt eine Störspannung von 200mV überlagert - 4%. Wobei bestimmt gelegentlich Spitzen von bis zu 1V auftreten. Viele einfache Geräte zeigen deutlich schlechtere Werte im Konstantstrombetrieb. Noch bessere Netzgeräte speziell für Messzwecke erreichen erreichen beim Strom einen PARD im Bereich unter 500µA.
Teil dieser Problematik ist die Strommessung. Und da wäre ich mir bei Deinem Design nicht sicher: Wenn ich bei den 50mA bleibe, dann macht das pro Längstransistor etwa 8,35mA. Mit dem 0.5Ohm-Shunt sind das grob 4,2mV, sehr niederohmig. Aber das Signal liegt mehrfach auf der verdrahteten "Backplane" . Hier sehe ich ein erhebliches Potenzial für EMI - Einkopplung, gerade die magnetischen Komponenten sind praktisch nicht abzuschirmen und einige µV sind schnell erreicht. Da spielt es keine Rolle wie niederohmig gemessen wird. Neben den Regeleigenschaften (der 358 ist ja nicht der schnellste, was auch Vorteile haben kann) sehe ich hier das größte Problem - so Dir diese Werte wichtig sind. Ich würde jetzt noch nichts ändern, aber das wäre aus meiner Erfahrung ein erster Schritt bei den Messungen am Aufbau. Da bei DIr durch die relativ lange Leitungsführung im Regelkreis durchaus Probleme auftreten können, würde ich zumindest im Platinenentwurf Serienwiderstände an den OPV-Ausgängen einplanen.
Grüße
Hartwig

JBE(R)

bei mir zu hause,
14.05.2019,
11:05

@ Hartwig

Netzteil 100V 1A

» Hallo,
» willst Du das Netzteil nicht nur als reine Spannungsversorgung einsetzen,
» sondern auch mal Konstantströme z.B. für Kennlinienaufnahmen vorgeben, so
» sollte man insbesondere auf den unteren Strombereich, also etwa <100mA
» achten (dort benutzt man das Netzteil wohl auch bei den üblichen
» Anwendungen am häufigsten). Bei vielen Netzteilen findet man in den Daten
» kaum Angaben zur Stromregelung (wohl nicht ganz ohne Grund). Sucht man
» diese Werte bei kommerziellen Geräten so findet man erstaunliches, z.B. das
» HP6634A, 0-100V / 1A: PARD (Noise und Ripple von 20Hz bis 20MHz) für
» Konstantstrom ist mit 2mA rms angegeben. Praktisch rechne ich jetzt mal:
» ich schicke 50mA durch 100Ohm - da messe ich 5V am Widerstand. Bei 2mA rms
» PARD ist dem jetzt eine Störspannung von 200mV überlagert - 4%. Wobei
» bestimmt gelegentlich Spitzen von bis zu 1V auftreten. Viele einfache
» Geräte zeigen deutlich schlechtere Werte im Konstantstrombetrieb. Noch
» bessere Netzgeräte speziell für Messzwecke erreichen erreichen beim Strom
» einen PARD im Bereich unter 500µA.
» Teil dieser Problematik ist die Strommessung. Und da wäre ich mir bei
» Deinem Design nicht sicher: Wenn ich bei den 50mA bleibe, dann macht das
» pro Längstransistor etwa 8,35mA. Mit dem 0.5Ohm-Shunt sind das grob 4,2mV,
» sehr niederohmig. Aber das Signal liegt mehrfach auf der verdrahteten
» "Backplane" . Hier sehe ich ein erhebliches Potenzial für EMI -
» Einkopplung, gerade die magnetischen Komponenten sind praktisch nicht
» abzuschirmen und einige µV sind schnell erreicht. Da spielt es keine Rolle
» wie niederohmig gemessen wird. Neben den Regeleigenschaften (der 358 ist ja
» nicht der schnellste, was auch Vorteile haben kann) sehe ich hier das
» größte Problem - so Dir diese Werte wichtig sind.
» Grüße
» Hartwig

Es soll nur ein einfaches Netzteil sein, das eben bis 100V geht mehr nicht, zum Messen wird dieses Design nicht reichen, dafür ist es nicht ausgelegt.
Wie du schon aufgeführt hast ist der LM358 nicht schnell genug. Auch die Gewinnung der Referenzspannung aus nur einem 7805, ist auch nur mittelmäsig.
Wenn man ein Gutes Netzteil bauen möchte , ist dieser Ansatz vom jetzigen Netzteil völlig Falsch.
Schon allein die Endstufen sollten dann Komplementär aufgebaut sein usw. Ich kenne die Schaltpläne von HP davon hab ich auch irgendwo einen.
Und fürs Hobby tue ich mir das nicht an, das würde in Arbeit ausarten, und Arbeiten tue ich schon lange nicht mehr :-D

Auch die Strom und Spannungsregelung wie hier am Netzteil, ist eine Gängige 0815 Regelung, die sich selbst behindern kann.
Ich bin schon lange aus meinem Beruf, dort galten andere Anforderungen an einem Netztei,l wie HF-Fest, Burst-Fest usw, das brauch ich für meine kleinen Bastelzwecke nicht.

--
Für Gramm-atik, Schreibrechtslinksfehler, Interp(f)unktion, KLEIN und groß Schreibwaren, fragen Sie irren Leerrehr und oder Duden.
:erregt: