Forum

Ich baue mir grade eine etwas leistungsfähigere Stromquelle. Doch leider habe ich nur einen leistungsstarken Störsender hinbekommen und finde den Fehler nicht...

Als Eckdaten hatte ich mir vorgestellt (DC):

- 10...75 Volt
- 0,5...12 Ampere
- Dauerleistung 150 Watt, kurzzeitig 400 Watt

Nur für die, die nicht gleich alles lesen, das sind maximale Eckdaten einzelner Werte, nicht die erreichbaren Betriebsdaten!

Die Baugruppe ist relativ kompakt geworden (10x10x14cm).



Unter der Leiterplatte befindet sich der Rest der Schaltung, direkt flach aufs Lochraster gelötet. Die Transistoren für die hohe Leistung (4 Stück) sind auf beide Seiten des Kühlkörpers verteilt, der Lüfter bläst mittendurch. Das die warme Luft dann die Widerstände hinten erwischt, das ist nicht schlimm. Die Dinger halten viel mehr aus. Aber ohne Zwangskühlung werden die bei hohem Strom etwas zu heiß.

Hier die Schaltung.



Angesteuert wird die Baugruppe mittels Gleichspannung oder einem Funktionsgenerator. Eine Hilfsspannung ist notwendig, aber da reicht jeder kleinere passende Trafo oder ein Schaltnetzteil (habe da mein 19V/4A-Standard-Notebooknetzteil). Die Schaltung/Baugruppe ist noch nicht fertig. Es fehlen Temperaturüberwachung, Anzeigen, Schutz des Eingangs und so weiter.

Habe ich irgendwo was übersehen? Warum funzt das Ding nicht wie es soll?

LG Sel

Hallo Sel,
vermutlich ist die Gegenkopplung über die drei Transistoren zu "langsam".
Eventuell hilft ein kleiner Kondensator (22pF?) vom Ausgang des OPs
zum invertierenden Eingang. Der wirkt mit dem 47K Widerstand
als Gegenkopplung direkt am OP.
Ein Widerstand von Basis zu Emitter an den BD745C kann auch nicht schaden.
Der Shunt ist recht niederohmig. Da kommt es auf eine präzise Verdrahtung
der Masse an.

Grüße
Altgeselle

Hallo Altgeselle,

» Hallo Sel,
» vermutlich ist die Gegenkopplung über die drei Transistoren zu "langsam".
» Eventuell hilft ein kleiner Kondensator (22pF?) vom Ausgang des OPs
» zum invertierenden Eingang. Der wirkt mit dem 47K Widerstand
» als Gegenkopplung direkt am OP.

Ich denke, genau das trifft zu. Ich hatte bei der Entwicklung von Netzteilen oft dieses Problem.
Unitygain-Stabil (bezogen auf die IC-interne Frequenzgang-Kompensation ) gilt eben nur für den Einsatz des Opamp und nicht wenn zusätzliche Transistoren zum Einsatz kommen.

Die zusätzliche RC-Schaltung in der direkten Gegenkopplung unterstützt die bestehende IC-interne Frequenzgang-Kompensation. Oft genügt auch nur ein C, wie die folgende Schaltung mit C3 zeigt beim OA1:



» Ein Widerstand von Basis zu Emitter an den BD745C kann auch nicht schaden.
» Der Shunt ist recht niederohmig. Da kommt es auf eine präzise Verdrahtung
» der Masse an.

Sehe ich ebenso.

--
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

Danke! Jetzt funktionierts halbwegs. Muß nur noch verschiedene Betriebssituationen testen (Lastwechsel, Frequenzverhalten...).

Hier die neue Schaltung (immer noch nicht ganz vollständig):



Habe die Gegenkopplung verändert. Also wesentlich niederohmiger gemacht und die Kondensatoren drumrum eingefügt. Damit lief die Schaltung aber noch nicht gut. Ein weiterer Fehler war die Einstreuung von Störsignalen vom Notebooknetzteil. Eine Mini-Siebdrossel und kleinere Ladekondensatoren (low ESR) haben geholfen. Ich werde die Steuerschaltung nun doch auf eine extra Platine bauen, also bissel weg von den vier Leistungspferden und deren Platine. Das hilft sicher auch. Die Masseleitung ist mit 1,5mm² Kupferdraht schon ganz ordentlich und so kurz es geht verlegt. Das passt hoffentlich. Außerdem muß ich den Spannungsregler-IC auf einen extra Kühlkörper bauen, irgendwie fängt der sich auch Störungen ein, wenn er auf dem Kühler der Leistungstransistoren sitzt. Der im Schaltplan offene OPV-Eingang ist natürlich mit 10k gegen Masse geschalten im Versuchsaufbau.

Wenns dann immer noch zu Schwingungen kommt, dann bekommt der OPV eine Z-Diodenstabilisierung auf 9 Volt oder sowas. Mit entsprechenden Kondensatoren drumrum, die ja relativ klein sein können.

Und so wie es aussieht, kann ich die Leistung noch ordentlich nach oben schrauben. Mein Kühlkörper-Selbstbau macht seine Sache recht ordentlich.

Für heute aber ist Feierabend

LG Sel

» Danke! Jetzt funktionierts halbwegs. Muß nur noch verschiedene
» Betriebssituationen testen (Lastwechsel, Frequenzverhalten...).
»
» Hier die neue Schaltung (immer noch nicht ganz vollständig):
»
»

Wie ist die Situation, wenn der 470pF-Kondensator, parallel zum 1k-Widerstand, nicht existiert?

--
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

Ich hätte den Treiberstrom also den C Anschluss der 2 Transistoren vom Anschluss 4 genommen

aber genau genommen hätte ich die ELV schaltung benutzt, also 1 OP steuert einen Mosfet und wenn man mehr Leistung braucht, wie bei der ELV Schaltung 4 OP und 4 Mosfets. Damit ist der Strom dann auch in jedem Zweig gleich Funktioniert bei mir zumindest super. Allerdings passiv gekühlt. Die max. Leistung kann ich also nur kurze Zeit verbraten.
Dafür hab ich dann aber auch eine Umschaltung Konstantstrom oder Verhalten wie konstanter Widerstand.

» »
»
» Wie ist die Situation, wenn der 470pF-Kondensator, parallel zum
» 1k-Widerstand, nicht existiert?

Ich habe den auch noch kleiner ausprobiert (bis 50pF). Je kleiner dieser C ist, desto instabiler wird die Schaltung. Untere Grenze, bei der das Schwingen nicht auftritt, ist bei 220pF. Den anderen C habe ich nicht verändert, einfach so drin gelassen.

Vielleicht ist auch die Gesamtverstärkung der Darlingtonstufe zu hoch. Ich finde im Datenblatt vom OPV leider keine Angaben zum Ausgangsstrom. Eventuell könnte ich eine Komplementär-Darlingtonstufe ausprobieren. Dann muß der OPV nicht so hoch aussteuern.

Ich bin nun also bei der Schaltungsoptimierung. Die Leistungsstufe soll auch noch bis wenige kHz stabil arbeiten. Nicht nur mit Rechteckansteuerung, sondern auch z.B. mit Dreieck. Allzuhohe Anforderungen an ein sauberes Ausgangssignal stelle ich nicht, so ganz ungefähr reicht aus.

LG Sel

» Ich hätte den Treiberstrom also den C Anschluss der 2 Transistoren vom
» Anschluss 4 genommen
»
» aber genau genommen hätte ich die ELV schaltung benutzt, also 1 OP steuert
» einen Mosfet und wenn man mehr Leistung braucht, wie bei der ELV Schaltung
» 4 OP und 4 Mosfets. Damit ist der Strom dann auch in jedem Zweig gleich
» Funktioniert bei mir zumindest super. Allerdings passiv gekühlt. Die max.
» Leistung kann ich also nur kurze Zeit verbraten.
» Dafür hab ich dann aber auch eine Umschaltung Konstantstrom oder Verhalten
» wie konstanter Widerstand.

Die ELV-Schaltung kenne ich, auch andere von ELV. Die ist ganz nett.

Wollte aber meinen eigenen Mist bauen Wenn ich die Treiber anders als mit den 12V betreibe, dann muß ich unter Umständen eine enorme Leistung verbraten (können ja bis 75V anliegen). Da heizt der Widertand und der Transistor. Oder eben ohne Widerstand, dann verdonnert alles der Transistor. Nicht gut...

Mich interessiert auch nur nebensächlich die untere Grenze der Betriebsspannung, unter 10V brauche ich mit der Schaltung nicht erreichen. Dafür habe ich andere Bausteine

LG Sel

» » Ich hätte den Treiberstrom also den C Anschluss der 2 Transistoren vom
» » Anschluss 4 genommen
» »
» » aber genau genommen hätte ich die ELV schaltung benutzt, also 1 OP
» steuert
» » einen Mosfet und wenn man mehr Leistung braucht, wie bei der ELV
» Schaltung
» » 4 OP und 4 Mosfets. Damit ist der Strom dann auch in jedem Zweig gleich
» » Funktioniert bei mir zumindest super. Allerdings passiv gekühlt. Die
» max.
» » Leistung kann ich also nur kurze Zeit verbraten.
» » Dafür hab ich dann aber auch eine Umschaltung Konstantstrom oder
» Verhalten
» » wie konstanter Widerstand.
»
» Die ELV-Schaltung kenne ich, auch andere von ELV. Die ist ganz nett.
»
» Wollte aber meinen eigenen Mist bauen Wenn ich die Treiber anders als
» mit den 12V betreibe, dann muß ich unter Umständen eine enorme Leistung
» verbraten (können ja bis 75V anliegen). Da heizt der Widertand und der
» Transistor. Oder eben ohne Widerstand, dann verdonnert alles der
» Transistor. Nicht gut...
»
» Mich interessiert auch nur nebensächlich die untere Grenze der
» Betriebsspannung, unter 10V brauche ich mit der Schaltung nicht erreichen.
» Dafür habe ich andere Bausteine
»
» LG Sel
Die Unterspannungsabschaltung bei mir brauche ich eigentlich nur beim Batterie entladen. Ich habe ja noch einen Energiezähler verbaut, und wenn ich mal eine 200Ah Batterie normgemäß entladen will, um zu wissen, wieviel Ah die noch hat, dann muss ich das Ganze ja vor der Tiefentladung beenden
Ausgangsseitig sieht das bei mir so aus

Hallo,
» Ich hätte den Treiberstrom also den C Anschluss der 2 Transistoren vom
» Anschluss 4 genommen
ja, bei einem hFE eben über 10 täte ich das auch, es sei denn, die Last liegt im Emitterkreis.
»
» aber genau genommen hätte ich die ELV schaltung benutzt, also 1 OP steuert
» einen Mosfet und wenn man mehr Leistung braucht, wie bei der ELV Schaltung
» 4 OP und 4 Mosfets. Damit ist der Strom dann auch in jedem Zweig gleich
» Funktioniert bei mir zumindest super.
nicht nur bei Dir
damit entfällt das oben genannte Problem, und die OPVs sind unkritisch und kosten fast nix. Stromquellen
kann man ja beliebig parallel schalten - da muß man sich sowieso keine Sorgen machen. Und durch die
Aufteilung auf mehrere Längstransistoren wird die Wärmeableitung durch Parallelschaltung der
Wärmewiderstände vom Chip auf den Kühlkörper deutlich besser, was dann auch insbesondere
die passive Kühlung wieder einfacher macht. Dieses Kühlkonzept habe ich mal in einem AM-Sender gesehen - für ganz große
Leistungen sind es dann >200 Endstufenmodule, steckbar und während des Betriebes tauschbar. (Wen es interessiert - Fa. Nautel)
Wenn du deine Stromquelle also so ausbaust, kannst Du endlich mal das Netz in deinem Wohnort ins Schwitzen bringen.
Grüße
Hartwig

» Die Unterspannungsabschaltung bei mir brauche ich eigentlich nur beim
» Batterie entladen. Ich habe ja noch einen Energiezähler verbaut, und wenn
» ich mal eine 200Ah Batterie normgemäß entladen will, um zu wissen, wieviel
» Ah die noch hat, dann muss ich das Ganze ja vor der Tiefentladung
» beenden
» Ausgangsseitig sieht das bei mir so aus
»
»

Ich meinte keine Unterspannungsabschaltung. Ich meinte die Spannung, die minimal an den Leistungstransistoren anliegen muß, damit eine Funktion der Schaltung gewährleistet ist.

Den Widerstandsmodus habe ich vorgesehen, nur noch nicht in die Schaltung implementiert. Die Verwendung eines Energiezählers ist eine gute Idee. Dafür gibts niedliche Chinamodule jeder Leistungsklasse zum Dazwischenschalten. Oder man muß rechnen, oder einen µC programmieren (was ich nicht kann). Mit den Anzeigen (Strom, Spannung) tue ich mich auch noch recht schwer, ich weiß nicht wohin ich die am besten setze bei meinem kleinen Würfel.

Werde berichten wenn ich das Teil fertig habe.

**************************************

Übrigens, ich habe mir eine kleine Reihe von solchen Modulen gebaut, eigentlich nach dem Vorbild der Erweiterungsplatinen für z.B. einen Arduino. Ein Baukastensystem, nur eben für höhere Leistungen. Die Platinen mit den den Bausteinen drauf bleiben ohne Gehäuse, sind alle für eine einheitliche Stromversorgung mittels Notebooknetzteil, 12 Volt Wechselspannungsnetzteil und sehr oft mit 12 Volt Gleichspannung (Batterie) betreibbar. Als Sockel für die Platinen dient je ein kleines Holztäfelchen, so groß wie die Platinen, mit Gummifüßchen unten dran. Die Anschlüsse sind, wenn technisch vertretbar, über Schraubklemmen ausgeführt.

Ich hatte es einfach satt bei vielen Geräten immer wieder dieselbe Baugruppe (Lastschaltung o.ä.) mit den relativ teuren Bauelementen aufbauen zu müssen. Teuer ist hier relativ. Ein ordentliches Arbeitspferd bei Transistoren kostet schon mal paar Euro. Zerschieße ich da was, heißt es immer neu kaufen, warten... So baue ich mein Steuergerät, Baugruppe oder was auch immer einfach auf, schließe zum Test das entsprechende Modul an und kann meine Messungen und Einstellungen vornehmen. Meistens sind die Module für den jeweiligen Zweck völlig überdimensioniert, aber da geht wenigstens nicht so schnell was kaputt. Erst ganz zum Schluß bekommt das neue Gerät seine exakt passende Leistungsstufe verpasst, entsprechend den Gegebenheiten neu auf- und angebaut. Und das Modul wartet auf seinen nächsten Einsatz. Die Module kann ich ja bei Gelegenheit auch mal zeigen, ist nur Standardgedöhns, aber schon wichtig beim Basteln.

LG Sel

» . Mit den Anzeigen (Strom, Spannung) tue ich mich auch noch
» recht schwer, ich weiß nicht wohin ich die am besten setze bei meinem
» kleinen Würfel.
»
Bei meinem China Energiezähler ist Strom Spannung Leistung und Arbeit alles in einem Gerät.
Nachteil ist nur, das hat keine extra Spannungsversorgung und funktioniert erst wenn mindestens 6V von außen an der elektr. Last anliegen.
Da ist dann z.B. die Umschaltung von Konstantstrom auf Widerstand von Vorteil. Prüfst du z.B. ein 24V Netzteil und erhöhst den Konstantstrom, dann geht die Spannung irgendwann mit einem Schlag gegen 0 und die Anzeige ist aus. Bei Widerstand passiert das nicht. Da sinkt dann die Spannung wenn du in den Strombegrenzungsbereich des Netzteils kommst, damit sinkt dann aber auch der Strom und somit bricht die Spannung nicht schlagartig zusammen.

» » . Mit den Anzeigen (Strom, Spannung) tue ich mich auch noch
» » recht schwer, ich weiß nicht wohin ich die am besten setze bei meinem
» » kleinen Würfel.
» »
» Bei meinem China Energiezähler ist Strom Spannung Leistung und Arbeit alles
» in einem Gerät.
» Nachteil ist nur, das hat keine extra Spannungsversorgung und funktioniert
» erst wenn mindestens 6V von außen an der elektr. Last anliegen.
» Da ist dann z.B. die Umschaltung von Konstantstrom auf Widerstand von
» Vorteil. Prüfst du z.B. ein 24V Netzteil und erhöhst den Konstantstrom,
» dann geht die Spannung irgendwann mit einem Schlag gegen 0 und die Anzeige
» ist aus. Bei Widerstand passiert das nicht. Da sinkt dann die Spannung wenn
» du in den Strombegrenzungsbereich des Netzteils kommst, damit sinkt dann
» aber auch der Strom und somit bricht die Spannung nicht schlagartig
» zusammen.

Wenn du dir den Chinabaustein innen gut anguggst, dann findest du eine extra Stromversorgung für den IC. Diese ist nur mit dem Eingang gebrückt. Also Leiterzug wegkratzen (zu finden beim Spannungsregler-Dreibeiner), neuen Draht anlöten und schon funzt die Sache bis null Volt runter. Problematisch ist nur die Version für Netzspannung, denn dort ist ein Kondensatornetzteil in der Schaltung verwurschtelt. Da reicht ein Trennen des Leiterzugs nicht aus.

LG Sel

» » » . Mit den Anzeigen (Strom, Spannung) tue ich mich auch noch
» » » recht schwer, ich weiß nicht wohin ich die am besten setze bei meinem
» » » kleinen Würfel.
» » »
» » Bei meinem China Energiezähler ist Strom Spannung Leistung und Arbeit
» alles
» » in einem Gerät.
» » Nachteil ist nur, das hat keine extra Spannungsversorgung und
» funktioniert
» » erst wenn mindestens 6V von außen an der elektr. Last anliegen.
» » Da ist dann z.B. die Umschaltung von Konstantstrom auf Widerstand von
» » Vorteil. Prüfst du z.B. ein 24V Netzteil und erhöhst den Konstantstrom,
» » dann geht die Spannung irgendwann mit einem Schlag gegen 0 und die
» Anzeige
» » ist aus. Bei Widerstand passiert das nicht. Da sinkt dann die Spannung
» wenn
» » du in den Strombegrenzungsbereich des Netzteils kommst, damit sinkt dann
» » aber auch der Strom und somit bricht die Spannung nicht schlagartig
» » zusammen.
»
» Wenn du dir den Chinabaustein innen gut anguggst, dann findest du eine
» extra Stromversorgung für den IC. Diese ist nur mit dem Eingang gebrückt.
» Also Leiterzug wegkratzen (zu finden beim Spannungsregler-Dreibeiner),
» neuen Draht anlöten und schon funzt die Sache bis null Volt runter.
» Problematisch ist nur die Version für Netzspannung, denn dort ist ein
» Kondensatornetzteil in der Schaltung verwurschtelt. Da reicht ein Trennen
» des Leiterzugs nicht aus.
»
» LG Sel
Unter 6V brauche ich das eh nicht wirklich. Zu 90 % teste ich damit reparierte Schaltnetzteile, die 24V liefern.

» . Oder man muß rechnen, oder einen µC programmieren (was
» ich nicht kann).
Ich habe das ja auch schon öfter mal probiert und wieder in die Ecke verfrachtet Atmega und Arduino. Nur mit der Siemens Logo war ich bisher glücklich.
Letztens habe ich wieder mal so einen Versuch gestartet. Diesmal Picaxe. Vom Heise Verlag gab es ein Make Sonderheft
https://shop.heise.de/make-picaxe-special-2020/Print
Habe da mal ein paar der Beispiele nachgebaut und dann lag es schon fast wieder in der Ecke
Ich hatte aber ein kleines Projekt. Per knopfdruck schaltet sich eine Elektronik zu, hält sich selbst und fällt nach 10 min wieder zurück ohne Ruhestrom. Eine 12V 1A Heizfolie soll damit geschalten werden. Wollte ich eigentlich mit einem 555 machen. auf 1min länger oder kürzer kommt es nicht an. Da kam mir der kleine Picaxe 8M2 aus dem Heft wieder in den Sinn und ich habe mich am programmieren versucht. Hat laaaange gedauert, bis ich ein Programm hatte, das in der Simulation funktioniert hat. Auf der Platine aus dem Heft lief es dann auch. Als ich den Picaxe dann aber auf meine selbst geäzte Platine gesteckt habe ging es merkwürdigerweise nicht. Hat lange gedauert, bis ich dahinter gekommen bin, das der serielle Eingang für die Programmübertragung einen Widerstand gegen Masse braucht sonst geht nichts. Den hab ich dann halt auf der Leiterseite nachgerüstet. Jetzt geht das Ganze. Mit dem 555 wäre das einfacher gewesen, nicht nur wegen der Programmierung. Auch Hardwaremäßig hätte der keine stabilen 5 V gebraucht. Trotzdem hat mir das Mut gemacht. Mehrwert war eigentlich nur eine blinkende LED und anstelle 2 Taster (Ein und vorzeitig aus) nur ein Taster kurzer Druck ein langer Tastendruck aus. Die LED hätte bei der 555er Schaltung halt durchgehend geleuchtet. Habe nun noch ein paar 20 Beiner gekauft (Picaxe 20M2) und versuche mich am nächsten Projekt. Wird zwar sicher gruseliger Code sein wenn es mal einer anschaut, der es kann, aber wenn es am Ende funktioniert ist es mir Wurst. Mittlerweile bekomme ich sogar 10 Zeilen geschrieben ohne das bei der nachfolgenden Prüfung irgendwelche Fehler angezeigt werden
Das macht Mut Schön beim Picaxe ist, das der Multitasking kann. der kleine 4 und der 20M2 kann 8 solche Programmschleifen gleichzeitig abarbeiten, zumindest bei der Programmierung mit Bascom. Das macht es für mich irgendwie leichter. Da kann man solche Sachen irgendwie sinnvoll aufteilen. Keine Ahnung, ob das beim Arduino auch geht, so weit bin ich da nie gekommen.

Hatte mir mal zwei Arduino zugelegt, um eine Heizungssteuerung zu bauen. Die Arduino vergammeln in der Bastelkiste, die Heizungssteuerung läuft seit drei Jahren problemlos. Allerdings mit zwei OPV und zwei starken Relais. Die olle Analogtechnik machts auch und ist zuverlässig. Geht auch nicht kaputt, wenn man das richtig baut.

LG Sel