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Hartwig(R)

24.01.2020,
11:47
(editiert von Hartwig
am 24.01.2020 um 12:07)
 

Merkwürdige Spannungs-Strom-Kopplung im Labornetzgerät (Schaltungstechnik)

Hallo,
Bei Messungen an einem alten, einfachen analogen Labornetzteil von HP machte ich eine Beobachtung bei Messungen mit geringen Ausgangsströmen unter Stromstabilisierung: Ich stellte unter Kurzschluss 12mA ein, dann legte ich einen Widerstand von 1,5k an den Ausgang und hatte nun aber einen Strom etwas über 13mA! Von einer wenig idealen realen Stromquelle hätte ich mit Lastwidertand statt Kurzschluß eher einen geringeren Strom erwartet.
Der Schaltplan erklärt dies Verhalten, es ist also beabsichtigt:

Die interne Masse für die Regelung ist wie so oft der positive Ausgang des Netzteils. Somit liegt der Meßshunt R1 für den Strom-Fehlerverstärker einseitig auf Bezugspotenzial. Das stromproportionale Signal steht am Knoten R1 und R2 an. R2 bildet zusammen mit R3 einen Spannungsteiler, der mit R3 an der negativen Ausgangsspannung liegt – über Die Reihenschaltung R1, R2 und R3 liegt also die Ausgangsspannung des Netzgerätes. Der Istwert für den Strom durch R1 - also der eigentlich zu messende Ausgangsstrom des Netzgerätes - wird aber vom Knoten R2, R3 und R4 abgenommen und nicht direkt an R1. Somit wirkt ein durch die Ausgangsspannung bedingter Strom durch R2 dem durch den Istwert an R1 bewirkten Strom entgegen, der Fehlerverstärker für den Strom sieht also einen etwas geringeren Istwert, der dann „nur“ kompensiert wird. Das ergibt den höheren Ausgangsstrom. Grob gerechnet entspricht das einem Nebenwiderstand zur Stromquelle von rund 22kOhm. Der so entstehende Stromfehler wird in der Praxis bei größeren Strömen nicht relevant sein. Nur warum wurde das so gemacht???? Was gibt es bei hoher Ausgangsspannung in der Stromregelung zu kompensieren? Da fällt mir nur der Längsregler ein, über dem dann weniger Spannung abfällt (hier zwei parallel geschaltete npn Darlingtons (2N6056) mit einem pnp-Treiber in Kollektorschaltung. Jeder Darlington liegt über 1,2 Ohm am „heissen“ Ende von R1. Bei 1,5A Maximalstrom und Ua(max) verbleiben nach Schaltplan etwa 5V zwischen Lade-C und Ausgang des Netzgerätes, also etwa 3,8V an den Darlingtons - aber ob das der Grund sein kann???
Grüße
Hartwig

matzi682015(R)

E-Mail

Aachen,
03.02.2020,
00:45

@ Hartwig

Merkwürdige Spannungs-Strom-Kopplung im Labornetzgerät

» Hallo,
» Bei Messungen an einem alten, einfachen analogen Labornetzteil von HP
» machte ich eine Beobachtung bei Messungen mit geringen Ausgangsströmen
» unter Stromstabilisierung: Ich stellte unter Kurzschluss 12mA ein, dann
» legte ich einen Widerstand von 1,5k an den Ausgang und hatte nun aber einen
» Strom etwas über 13mA! Von einer wenig idealen realen Stromquelle hätte ich
» mit Lastwidertand statt Kurzschluß eher einen geringeren Strom erwartet.
» Der Schaltplan erklärt dies Verhalten, es ist also beabsichtigt:
»
» Die interne Masse für die Regelung ist wie so oft der positive Ausgang des
» Netzteils. Somit liegt der Meßshunt R1 für den Strom-Fehlerverstärker
» einseitig auf Bezugspotenzial. Das stromproportionale Signal steht am
» Knoten R1 und R2 an. R2 bildet zusammen mit R3 einen Spannungsteiler, der
» mit R3 an der negativen Ausgangsspannung liegt – über Die Reihenschaltung
» R1, R2 und R3 liegt also die Ausgangsspannung des Netzgerätes. Der Istwert
» für den Strom durch R1 - also der eigentlich zu messende Ausgangsstrom des
» Netzgerätes - wird aber vom Knoten R2, R3 und R4 abgenommen und nicht
» direkt an R1. Somit wirkt ein durch die Ausgangsspannung bedingter Strom
» durch R2 dem durch den Istwert an R1 bewirkten Strom entgegen, der
» Fehlerverstärker für den Strom sieht also einen etwas geringeren Istwert,
» der dann „nur“ kompensiert wird. Das ergibt den höheren Ausgangsstrom. Grob
» gerechnet entspricht das einem Nebenwiderstand zur Stromquelle von rund
» 22kOhm. Der so entstehende Stromfehler wird in der Praxis bei größeren
» Strömen nicht relevant sein. Nur warum wurde das so gemacht???? Was gibt es
» bei hoher Ausgangsspannung in der Stromregelung zu kompensieren? Da fällt
» mir nur der Längsregler ein, über dem dann weniger Spannung abfällt (hier
» zwei parallel geschaltete npn Darlingtons (2N6056) mit einem pnp-Treiber in
» Kollektorschaltung. Jeder Darlington liegt über 1,2 Ohm am „heissen“ Ende
» von R1. Bei 1,5A Maximalstrom und Ua(max) verbleiben nach Schaltplan etwa
» 5V zwischen Lade-C und Ausgang des Netzgerätes, also etwa 3,8V an den
» Darlingtons - aber ob das der Grund sein kann???
» Grüße
» Hartwig

Warum hilft hier keiner??

--
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xy(R)

E-Mail

03.02.2020,
00:51

@ matzi682015

Merkwürdige Spannungs-Strom-Kopplung im Labornetzgerät

» Warum hilft hier keiner??

Es gibt doch gar nichts zu helfen.

Hartwig(R)

07.02.2020,
06:55

@ xy

Merkwürdige Spannungs-Strom-Kopplung im Labornetzgerät

» » Warum hilft hier keiner??
»
» Es gibt doch gar nichts zu helfen.
Da es keine Erklärungen gab, gehe ich davon aus, dass dieses Schaltungsdetail wahrscheinlich konstruktionsbedingt ist.

Hartwig(R)

07.02.2020,
07:01

@ matzi682015

Merkwürdige Spannungs-Strom-Kopplung im Labornetzgerät

Daraus schließe ich, das das kein Schaltungsdetail ist, das generell in Analognetzteilen zu finden ist - keine Antwort ist in diesem Fall auch eine Antwort...trotzdem danke!

Wolfgang Horejsi(R)

08.02.2020,
14:15

@ Hartwig

Merkwürdige Spannungs-Strom-Kopplung im Labornetzgerät

» Daraus schließe ich, das das kein Schaltungsdetail ist, das generell in
» Analognetzteilen zu finden ist - keine Antwort ist in diesem Fall auch eine
» Antwort...trotzdem danke!

Das soll wohl so etwas wie eine foldback Kennlinie sein.

Hartwig(R)

08.02.2020,
18:56

@ Wolfgang Horejsi

Merkwürdige Spannungs-Strom-Kopplung im Labornetzgerät

Hallo,
»
» Das soll wohl so etwas wie eine foldback Kennlinie sein.

An so etwas dachte ich auch schon. Aber warum den Strom über den Ausgangsspannungsbereich um einige mA erhöhen??? Das ist übrigens ein 30W - Netzteil-Serie, verfügbar mit den Spannungen (etwa) 0-20V, 0-36V und 0-120V. In der 20V Version ist der Effekt per Dimensionierung stärker als beschrieben, bei der 36V Version wie beschieben und in der 120V-Version ist diese Kopplung inaktiv (6,8 Ohm gebrückt, 680k nicht bestückt). Letztere Version benutzt MOSFETs als Längsregler. Vielleicht geht es aber einfach nur um eine Korrektur für die Strom/Spannungsanzeige, für die gibt es keinerlei Unterlagen....
Grüße
Hartwig