Forum

Hallo,
ich spiele mit dem Gedanken, mir ein lineares Labornetzteil mit etwas höherer Spannung zu bauen, im Bereich von 100 V.

Schwerpunktmäßig frage ich mich grad, wie der grundsätzliche Aufbau der Spannungsregelung aussehen könnte. Handelsübliche OPs machen ja keine 100 V. Welchen Ansatz wählt(e) man diesbezüglich üblicherweise? Würde mich über Links zu Schaltbildern (ggf. auch Buchempfehlungen) freuen.

Ist es sinnvoll, sowas mit Bipolartransistoren zu bauen oder kann man dafür auch N-Kanal Mosfets nutzen? Mosfets haben ja (üblicherweise) eine deutlich höhere Gate-Source-Spannung im Vergleich zur Basis-Emitter-Diode im Transistor (beim Spannungsfolger). Möchte ungern mehr als nötig an Leistung verbraten. Und linear spezifizierte Mosfets zu bekommen ist frickelig genug, möchte da nicht auch noch nach P-Kanal Exoten suchen (zumal ich hier brauchbare N-Kanal 'rumliegen habe).

Freue mich über Tipps und Anregungen.

Danke und Gruß,
Christoph

» der hat da mal was gebastelt
»
» https://www.elektronik-kompendium.de/forum/forum_entry.php?id=271099&page=0&category=all&order=time

Jo, das sieht nach Arbeit aus. Mal eben 100 V über 6 Transistoren verheizen

Und mit Schaltplan. Danke!

» Hallo,
» ich spiele mit dem Gedanken, mir ein lineares Labornetzteil mit etwas
» höherer Spannung zu bauen, im Bereich von 100 V.
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» Schwerpunktmäßig frage ich mich grad, wie der grundsätzliche Aufbau der
» Spannungsregelung aussehen könnte. Handelsübliche OPs machen ja keine 100
» V. Welchen Ansatz wählt(e) man diesbezüglich üblicherweise? Würde mich über
» Links zu Schaltbildern (ggf. auch Buchempfehlungen) freuen.
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» Ist es sinnvoll, sowas mit Bipolartransistoren zu bauen oder kann man dafür
» auch N-Kanal Mosfets nutzen? Mosfets haben ja (üblicherweise) eine deutlich
» höhere Gate-Source-Spannung im Vergleich zur Basis-Emitter-Diode im
» Transistor (beim Spannungsfolger). Möchte ungern mehr als nötig an Leistung
» verbraten. Und linear spezifizierte Mosfets zu bekommen ist frickelig
» genug, möchte da nicht auch noch nach P-Kanal Exoten suchen (zumal ich hier
» brauchbare N-Kanal 'rumliegen habe).
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» Freue mich über Tipps und Anregungen.
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» Danke und Gruß,
» Christoph
https://www.elektronik-kompendium.de/forum/forum_entry.php?id=271099&page=0&category=all&order=time

» Hallo,
» ich spiele mit dem Gedanken, mir ein lineares Labornetzteil mit etwas
» höherer Spannung zu bauen, im Bereich von 100 V.
»
» Schwerpunktmäßig frage ich mich grad, wie der grundsätzliche Aufbau der
» Spannungsregelung aussehen könnte. Handelsübliche OPs machen ja keine 100
» V. Welchen Ansatz wählt(e) man diesbezüglich üblicherweise? Würde mich über
» Links zu Schaltbildern (ggf. auch Buchempfehlungen) freuen.

Indem man die Spannung runter teilt, auf ein Maß, das der OPV verarbeiten kann mit nachgeschaltetem Level-Shifter.

»
» Ist es sinnvoll, sowas mit Bipolartransistoren zu bauen oder kann man dafür
» auch N-Kanal Mosfets nutzen? Mosfets haben ja (üblicherweise) eine deutlich
» höhere Gate-Source-Spannung im Vergleich zur Basis-Emitter-Diode im
» Transistor (beim Spannungsfolger). Möchte ungern mehr als nötig an Leistung
» verbraten. Und linear spezifizierte Mosfets zu bekommen ist frickelig
» genug, möchte da nicht auch noch nach P-Kanal Exoten suchen (zumal ich hier
» brauchbare N-Kanal 'rumliegen habe).

Da fehlt es aber noch ein ganz klein wenig an den Grundlagen. Ein MosFET ist spannungsgesteuert, heißt, es fließt kein Strom in das Gate (zumindest vernachlässigbar). Die Gate-Source Spannung ist eher die Gate-Source-Kaputt-Spannung. Nicht zu verwechseln mit der Threshold Spannung. Beim bipolaren Transistor fließt dagegen sehr wohl ein Strom in die Basis. Die Basis-Emitter Diode klemmt die Spannung nur auf ~0.7V. Du kannst den natürlich - mit entsprechendem Vorwiderstand - auch bei 100V verwenden.

»
» Freue mich über Tipps und Anregungen.

Tipp: Lass es sein.

»
» Danke und Gruß,
» Christoph

» » Auch wenn Du der Ansicht bist, dass Du Dich durch learning by doing
» diesem
» » Thema nähern kannst, würde ich Dir trotzdem dringend raten, erstmal das
» » Last- und Regelverhalten mit einem deutlich kleineren Projekt zu
» » erarbeiten. Gleiches gilt für Sicherheitsschaltungen, Störungsvermeidung
» » etc pp.
»
» Aaach, immer diese vernünftigen Ratschläge ...
»
» » Währendessen kannst Du jede Menge Oszillogramme und Kennlinien
» aufnehmen,
» » Dir ne dynamische Last basteln mit der Du dann später Dein Hauptprojekt
» » testen kannst.
»
» ... vermutlich hast Du Recht
»
» Mal schauen was ich Sturkopf daraus mache

Wenn das Netzteil bis 100V geht, auf 12V eingestellt ist, reicht schon ein klitzekleiner Überschwinger der Regelung um Übles anzurichten.

» Die 300er Serie ist ja nur ne Zusammenfassung der Halbleiterhefte und eher
» als "Brutkasten" zu betrachten. Ausgereifte Schaltungen sind da seltener
» drunter.

Den Eindruck hatte ich auch.

» Auch wenn Du schon lange in der Materie
» bist, fehlt Dir offensichtlich die Praxis.

Erwischt. Endlich mal jemand, der mich versteht

» By the way: Hochspannung sind 100V noch lange nicht.
» Bei 0,6-1kV wäre ich schon eher bei dem Begriff.

Ich glaube Du hast die Anführungszeichen übersehen:

»» Zum Thema "Hochspannungs"-Netzteile gibt's in den Büchern nicht viel.



» Auch wenn Du der Ansicht bist, dass Du Dich durch learning by doing diesem
» Thema nähern kannst, würde ich Dir trotzdem dringend raten, erstmal das
» Last- und Regelverhalten mit einem deutlich kleineren Projekt zu
» erarbeiten. Gleiches gilt für Sicherheitsschaltungen, Störungsvermeidung
» etc pp.

Aaach, immer diese vernünftigen Ratschläge ...

» Währendessen kannst Du jede Menge Oszillogramme und Kennlinien aufnehmen,
» Dir ne dynamische Last basteln mit der Du dann später Dein Hauptprojekt
» testen kannst.

... vermutlich hast Du Recht

Mal schauen was ich Sturkopf daraus mache

» » Ah danke, an den Punkt habe ich noch nicht gedacht. Guter Hinweis.
» Kannst
» » Du mir da konkrete Tipps geben (zur Wicklungsumschaltung)?!

Ah sorry, das war missverständlich formuliert ...

» im einfachsten Fall geht das mit einem 2-poligen Wechselschalter auf der
» Sekundärseite. Damit lassen sich 2 identische Sekundärwicklungen parallel
» oder seriell schalten. Das gibt dann z. B. 0-60V 2A oder 0-120V 1A.

Ja, das ist klar, so hab ich mir das schon gedacht.

... ich meinte zur Entstörung der Wicklungsumschaltung.


» Im Agilent E3614A z.B. werden 3 Wicklungen mit Triacs über eine recht
» aufwändige Logik vom Regler gesteuert. das würde man so heute wohl nicht
» mehr bauen

Sondern stattdessen mit Schaltregler in der "Vorstufe"?
Oder noch anders?


» Trotzdem hier mal eine fast schon antike AN von National. Die würde ich
» jetzt nicht zum Nachbau empfehlen, aber das Konzept des "schwimmenden"
» Reglers ist hier ganz gut gezeigt - ein LM317 wird als Regler bis 120V
» eingesetzt.
»
» https://www.ti.com/lit/an/snoa648/snoa648.pdf
»
» Dieses Konzept ließe sich in ähnlicher Art auch auf Konzepte mit dem LT3081
» umsetzen. [...]

Interessant!
Ich wollte es ursprünglich komplett diskret (OPVs sind bei mir diskrete Bauelemente ) aufbauen, aber das mit dem LM317 o. ä. scheint ja eine ganz praktische Lösung zu sein. Zumal das auch kein Exot ist.

» Viel Erfolg!

Danke!

Ach ja, mir fällt da eine interessante Schaltung ein:
das "Supernetzteil" von ELV - die haben ihre Schaltungen in der Regel ziemlich nachbausicher konzipiert.
Die 300er Serie ist ja nur ne Zusammenfassung der Halbleiterhefte und eher als "Brutkasten" zu betrachten. Ausgereifte Schaltungen sind da seltener drunter. Elektor ist nicht immer das Gelbe vom Ei. Da fand ich die ElektronikPraxis oder die Elektronik weitaus tauglicher.
Und unterschätze die ANs nicht. Auch wenn Du schon lange in der Materie bist, fehlt Dir offensichtlich die Praxis.
Programmieren lernt man auch nicht indem man ein neues Office-Paket programmiert. Zum lernen kann man derartigen COde sicherlich heranziehen. Aber auch hier gilt: erstmal kleinere Projekte.

By the way: Hochspannung sind 100V noch lange nicht.
Bei 0,6-1kV wäre ich schon eher bei dem Begriff.

Auch wenn Du der Ansicht bist, dass Du Dich durch learning by doing diesem Thema nähern kannst, würde ich Dir trotzdem dringend raten, erstmal das Last- und Regelverhalten mit einem deutlich kleineren Projekt zu erarbeiten. Gleiches gilt für Sicherheitsschaltungen, Störungsvermeidung etc pp.
Währendessen kannst Du jede Menge Oszillogramme und Kennlinien aufnehmen, Dir ne dynamische Last basteln mit der Du dann später Dein Hauptprojekt testen kannst.

Gruß
Ralf

» » Bei der Planung des Hochvoltnetzteils sollte man einen Schutz
» » bei Stromausfall berücksichtigen.
» » Fällt der Strom aus oder der Netzstecker wird gezogen
» » oder der Ausschalter betätigt, dann bricht die Regelung zusammen
» » und die hohe Spannung an dem geladenen Siebelektrolytkondensator
» » schlägt voll auf den Ausgang durch.
»
» Guter Hinweis, danke!

» Bei der Planung des Hochvoltnetzteils sollte man einen Schutz
» bei Stromausfall berücksichtigen.
» Fällt der Strom aus oder der Netzstecker wird gezogen
» oder der Ausschalter betätigt, dann bricht die Regelung zusammen
» und die hohe Spannung an dem geladenen Siebelektrolytkondensator
» schlägt voll auf den Ausgang durch.

Guter Hinweis, danke!

Hallo nochmal,
»

» ».... mit Schwingen, Rauschen, Entstören da Du ja eine Wicklungsumschaltung
» » andenkst,
»
» Ah danke, an den Punkt habe ich noch nicht gedacht. Guter Hinweis. Kannst
» Du mir da konkrete Tipps geben (zur Wicklungsumschaltung)?!

im einfachsten Fall geht das mit einem 2-poligen Wechselschalter auf der Sekundärseite. Damit lassen sich 2 identische Sekundärwicklungen parallel oder seriell schalten. Das gibt dann z. B. 0-60V 2A oder 0-120V 1A.

Im Agilent E3614A z.B. werden 3 Wicklungen mit Triacs über eine recht aufwändige Logik vom Regler gesteuert. das würde man so heute wohl nicht mehr bauen - die 4 Schaltschwellen werden von Komparatoren detektiert. Über eine Logik und anschließende Isolation durch Zündtrafos oder Optokoppler (Je nach Geräteversion) werden dann die Triacs angesteuert.


»
» Ich frage lieber konkret hier im Forum nach, anstatt auf "gut Glück" die
» ANs durchzuforsten. Ich hoffe dafür ist es gedacht

Trotzdem hier mal eine fast schon antike AN von National. Die würde ich jetzt nicht zum Nachbau empfehlen, aber das Konzept des "schwimmenden" Reglers ist hier ganz gut gezeigt - ein LM317 wird als Regler bis 120V eingesetzt.

https://www.ti.com/lit/an/snoa648/snoa648.pdf

Dieses Konzept ließe sich in ähnlicher Art auch auf Konzepte mit dem LT3081 umsetzen. Kernstück ist immer der Vorregler. Der LT3081 ist nichts als ein integrierter low-drop Längsregler mit integrierter Strom- und Temperaturmessung, hervorragend geeignet für Parallelschaltung. Aber bei 36V ist auch der am Ende.

Viel Erfolg!

Hartwig

Hallo!

Ja, genau so funktioniert meines.
Der OpAmp läuft mit +/-12V, das eigentliche Netzteil kommt im Leerlauf
mit rund 75V rein und liefert bis 50V am Ausgang bei voller Belastung.

Und jetzt kommt's: Bei max. 15A (6A Dauer)
Trafos, Gleichrichter und Küüüüühlkörper (0,25K/W mit vier 2N3773) drauf
sind entsprechend ausgelegt. Um die Verlustleistung im Rahmen zu
halten, lässt sich die Trafospannung halbieren.

Und das Ganze zweimal (Doppelnetzteil).
Bauplan nach Elektor Heft 12/1982.

Mikee

Die Idee etwas selber zu entwerfen und zu bauen finde
ich prima. Nur durch eigene Erfahrungen kann man
sein Wissen nachhaltig erweitern.
Erst wenn man Fehler macht und beheben konnte
lernt man am meisten dazu. Das erweitert das Verständnis
und das Wissen. Nur zu.

Bei der Planung des Hochvoltnetzteils sollte man einen Schutz
bei Stromausfall berücksichtigen.
Fällt der Strom aus oder der Netzstecker wird gezogen
oder der Ausschalter betätigt, dann bricht die Regelung zusammen
und die hohe Spannung an dem geladenen Siebelektrolytkondensator
schlägt voll auf den Ausgang durch.

» » » Und so nebenbei: was haste denn dann vor mit dem Netzteil?
» »
» » Das ist die Frage, die sich mir auch aufdrängte.
»
» Wenn ich mir ein Labor-Netzteil kaufe, dann ist das ein Werkzeug für den
» allgemeinen Laborgebrauch, [...]
» Und - der Fragesteller schrieb es ja bereits - der Weg ist das
» Ziel, also Selbstzweck. Das ist ja ok, der Lernprozess wird früher oder
» später frustrierend oder brutal werden, aber einige schaffen das!

Danke. Mir scheint dieser Hinweis zu meiner Frage wird oft übersehen.

» Bevor der Fragesteller Schaltpläne im Netz sammelt, die ihm aus welchen
» Gründen auch immer "gefallen", wäre mein Tip, sich einfach mal Schaltpläne
» von realen industriellenLabornetzgeräten anzusehen (HP/Agilent, Gossen,
» Philips etc.). [...]

Guter Tipp! Ich bin tatsächlich nicht auf die Idee gekommen, dass man da so einfach rankommt.

» Da kann man auch erkennen, dass das keine Wochenendprojekte sind.

Ach verdammt, ich dachte das schmeiß ich mal eben an einem Tag zusammen

Habe keinen Zeitdruck, das ist für mich vielleicht auch so 'ne Art Langsamkeits-Eigentherapie-Projekt.

Danke soweit!

» so so, ein Labornetzteil solls sein.

Sowas in der Art, ja

» Ehe ich mir die Finger fusselig schreibe: welche Erfahrung hast Du denn im
» Bereich Elektronik

Ich habe Elektrotechnik studiuert und ca. 8 Jahre im Bereich Hardwarenahe Softwareentwicklung u. ä. gearbeitet. Bastel und löte seit ca. 25 Jahren, allerdings sehr unregelmäßig bis selten.

» und welche kleinen Labornetzteile hast DU denn schon gebaut?

Labornetzteile bisher keine.

» Es macht nämlich keinen Sinn sich an ein solch großes Projekt heran
» zu machen, ohne überhaupt zu wissen welche technischen Hürden schon im
» kleinen zu meistern sind

Davon habe ich eine ganz gute Vorstellung.

» - wenn man es denn richtig und gut machen möchte.

Den Anspruch habe ich nicht. Mir reicht schon mittelmäßig, dürfen auch Fehler drin sein. Aber sollte kein Bockmist sein

Wenn ich – wie in der Vergangenheit so oft – den Perfektionisten in mir ranlasse, dann fange ich nie mit dem Projekt an.

» Und so nebenbei: was haste denn dann vor mit dem Netzteil?

Möchte ich nicht verraten. Nichts kriminelles

Da wird mir sonst zu viel drüber diskutiert, könnte man doch auch anders lösen, usw.

» Und mach Dir keine Illusionen: 100V ist ein mords Brocken -
» entwicklungstechnisch gesehen.

Im schlimmsten Fall scheitere ich halt. Wäre nicht das erste Mal. Die anderen Male habe ich auch überlebt.

» Neben der hohen Spannung hast Du mit der
» Bauteileauswahl zu kämpfen, mit den notwendigen Sicherheitsbeschaltungen,
» mit Schwingen, Rauschen, Entstören da Du ja eine Wicklungsumschaltung
» andenkst,

Ah danke, an den Punkt habe ich noch nicht gedacht. Guter Hinweis. Kannst Du mir da konkrete Tipps geben (zur Wicklungsumschaltung)?!

» Die Erfahrung zeigt, dass die sich oft nicht wirklich eignen und Du die Brocken
» nach den Erfordernissen Deines Projekts wählen muss - und nicht umgekehrt.

Wenn das so ist, dann ist das so. Schauen wir mal.


» Der Tietze Schenk ( http://www.tietze-schenk.de/ ) wäre als Primärliteratur
» schonmal ein guter Ansatz

Liegt hier rum, hab ich schon gelesen zu dem Thema. "The Art of Electronics" auch.

Zum Thema "Hochspannungs"-Netzteile gibt's in den Büchern nicht viel.

» - und natürlich die Bestände einer gut
» ausgestatteten Bibliothek Deines Vertrauens. Natürlich bieten die vielen AN
» der unterschiedlichen Halbleiterhersteller interessante Informationen zu
» dem Thema. Und ja, es gibt OPs für solch hohen Spannungen. Natürlich nicht
» bei Pollin und Co.

Ich frage lieber konkret hier im Forum nach, anstatt auf "gut Glück" die ANs durchzuforsten. Ich hoffe dafür ist es gedacht

» Mir fällt spontan ein Netzteilprojekt von Elrad ein. Die haben einen
» Regeltrafo mechanisch mit dem Spannungspoti gekoppelt - oder andersrum: an
» den Regeltrafo ein Poti angekoppelt. Damit wurde dann die Ausgangsspannung
» des Reglers eingestellt.

Ja, das finde ich zwar interessant, ich will aber eine galvanische Trennung. Und Trenn-Regeltrafos sind nun mal relativ teuer. Außerdem ist das mit der Motor-Ansteuerung nicht in meiner Komfortzone.

» Überhaupt sind die Funkschau und die Elektronik aus den 70ern und 80ern
» eine tolle Quelle für Schaltungen zB: Funkschau 21/1988
» In englischsprachigen Literatur wirste sicherlich auch fündig.
» Viel Spass beim durchforsten der Bibliotheken.

Wie gesagt, ich frage lieber konkret an den Stellen nach, wo ich nicht weiter weiß bzw. Unsicherheit herrscht. Ansonsten habe ich hier noch ein paar 30x Schaltungen Bücher rumliegen, vielleicht ist da noch was brauchbares drin.

Danke für die Anregungen!

Gruß,
Christoph

» » Und so nebenbei: was haste denn dann vor mit dem Netzteil?
»
» Das ist die Frage, die sich mir auch aufdrängte.

Wenn ich mir ein Labor-Netzteil kaufe, dann ist das ein Werkzeug für den allgemeinen Laborgebrauch, also Versorgung von Versuchsaufbauten, Charakterisiierung von Bauelementen usw. Die Anwendung ist also weitgehend offen, je nach Betätigungsfeld wünscht man sich eine "ideale" Spannungsquelle (Und sollte allerdings definieren, was man unter "ideal" versteht.) Und - der Fragesteller schrieb es ja bereits - der Weg ist das Ziel, also Selbstzweck. Das ist ja ok, der Lernprozess wird früher oder später frustrierend oder brutal werden, aber einige schaffen das!

Bevor der Fragesteller Schaltpläne im Netz sammelt, die ihm aus welchen Gründen auch immer "gefallen", wäre mein Tip, sich einfach mal Schaltpläne von realen industriellenLabornetzgeräten anzusehen (HP/Agilent, Gossen, Philips etc.). Da gibt es einige herstellerseitig "skalierbare" Geräte, also eine Grundschaltung mit Mechanik und PCB für z.B Spannungen von 0-12V bis hin zu 0-120V. Die Leistung ist immer gleich, Je nach Bereich werden andere Komponenten eingesetzt (bis 50V z.B. BJT als Längsregler, darüber dann MOSFETs). Solche Geräte wurden bis in die 90er voll analog aufgebaut. Da kann man auch erkennen, dass das keine Wochenendprojekte sind.

» Und so nebenbei: was haste denn dann vor mit dem Netzteil?

Das ist die Frage, die sich mir auch aufdrängte.