Labornetzteil für den Radiobastler mit einstellbarer Strombegrenzung 0 - 24 Volt, bis 3 A.
Hallo zusammen,
nach einigen Monaten Unterbrechung ist mein Labornetzteil mit Längsregelung endlich fertig geworden. Schön sieht es nicht aus. Es kamen nämlich sehr viele Teile aus dem Schrott zum Einsatz.
Nicht jeder benötigt 3 Ampere Ausgangsstrom. Man könnte deshalb den max. Strom auf 1 Ampere begrenzen und dann einen kleineren Trafo und einen kleineren Kühlkörper einsetzen.
Besonders angenehm ist die einstellbare Strombegrenzung, welche Rauchwolken verhindert. Das Gerät ist kurzschlussfest. Mehr unter
Ein angeschlossenens Kofferradio spielte von Langwelle bis UKW einwandfrei. Kein Brummen, kein Pfeifen oder sonstige Nebeneffekte. Das ist der Vorteil eines analogen Netzteils.
Wenn der Thermoschalter den Lüfter einschaltet, macht dieser ein ganzen schönen Lärm und links und rechts von ihm kommt tatsächlich ein warmer Luftstrom heraus.
Der Kabelsalat ließ sich leider nicht vermeiden. Das Gerät hat einen Schutzleiter und hat den Dauertest bei 9 Volt und 3 Ampere überstanden. Das Netzteil steht in einem Regal, so dass sich niemand am drehenden Lüfter oder an dem heißen Kühlkörper verletzen kann. Es ist also ein Labormuster für den eigenen Gebrauch unter Aufsicht. So baut die Industrie natürlich nicht. Ich mache das für mein eigenes Vergnügen. Die Arbeitsstunden habe ich nicht gezählt.
Viele Grüße Volker
"Das Radio hat keine Zukunft." (Lord Kelvin, Mathematiker und Physiker (1824-1907))
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1. Berechnung der maximalen Spannung am Ladeelko, damit die max. Spannung von 36 Volt für die Operationsverstärker TL081 nicht überschritten werden kann. Dabei ist zu bedenken, dass in Europa die Netzspannung maximal bei 230 + 23 = 253 Volt liegen darf. Man sollte auf jeden Fall auf der sicheren Seite liegen.
2. Die gedrängte Bauweise führt bei hoher Dauerbelastung mit 9 Volt und 3 Amp zu einer Temperatur von über 50 °C im Gehäuse. Schuld daran ist der Netztrafo, der bei Belastung 40 bis 50 °C heiß wird und der Kühlkörper selbst. Deshalb wurde ein zusätzlicher Lüfter auf den Deckel montiert, der nach oben rausbläst. Durch den zusätzlichen Lüfter wird es jetzt sehr eng im Gehäuse.
3. Der Lüfter am Kühlkörper läuft jetzt ständig mit gedrosselter Drehzahl bei 5 Volt und somit fast unhörbar. Die Temperatur erreicht jetzt höchstens 30 °C. Das ist viel besser als die recht belastende Zweipunktregelung zwischen 50 ° und 40 °C. Oft reicht eine sehr geringe Drehzahl zur effektiven Kühlung. Die meisten Lüfter laufen unnnötig schnell. Das hat mir mal ein Entwicklungsleiter im Senderbau verraten. Sollte die Kühlkörper die 50 °C überschreiten, schaltet sich der Temperaturschalter und der Lüfter fängt mit voller Drehzahl an zu drehen.
4. Geplant ist eine analoge Drehzahl-Regelung für die Lüfter mit einer Abschaltung bei Überhitzung.
5. Es gibt beim "freundlichen Chinesen um die Ecke" eine Platine des Netzteils als Bausatz für ein paar Euro. Die Schaltung ist fast identisch. Das spart das Anfertigen der Platine und das Zusammenstellen der Bauteile. Trafo, Kühlkörper u.s.w. muss man dann noch beschaffen.
Es ist also noch einiges an Potential enthalten in diesem Projekt.
Fazit: Gedrängte Bauweise schafft jede Menge Mehrarbeit und Bastelspaß wie in den 1970er- und 1980er-Jahren mit viel Blech, vielen Schrauben und immer mehr Kabelsalat. Das Gegenteil also von einer durchgestylten Platine und dem Gehäuse aus dem 3D-Drucker, was sicherlich auch seinen Reiz hat.
Viele Grüße Volker
"Das Radio hat keine Zukunft." (Lord Kelvin, Mathematiker und Physiker (1824-1907))
Re: Labornetzteil für den Radiobastler mit einstellbarer Strombegrenzung 0 - 24 Volt, bis 3 A.
Hallo Volker, habe zu deinem schönen Projekt ein paar kleine Fragen zur Schaltung.
Im verlinkten Bausatz gibt es kein Gebläse, ist dort der Kühlkörper einfach größer?
Bei einem Längsregler wird die meiste Leistung bei kleiner Ausgangsspannung am Längstransistor verbraten, an dem dann hohe Spannung abfällt und der ganze Strom durchfließt. Müsstest du nicht bei geringeren Spannungen als 9V den Dauertest machen?
Re: Labornetzteil für den Radiobastler mit einstellbarer Strombegrenzung 0 - 24 Volt, bis 3 A.
Hallo Jan,
beim Bausatz aus China gibt ist keinen Kühlkörper und keinen Lüfter dabei. Auch nicht den Trafo. Es sind nur die Bauteile zum Bestücken der Platine vorhanden. Ein 24 Volt-Trafo wird empfohlen. Diese Spannung halte ich für zu riskant. Wer keine Ahnung hat, betreibt den Bausatz ohne Kühlung und mit zu hoher Spannung. Die Freude ist dann von kurzer Dauer. Es soll zudem Platinen geben, bei denen die Symbole der kleinen Dioden verkehrt herum aufgedruckt sind. Übrigens funktioniert die Schaltung nur mit Wechselspannung am Eingang. Wechselspannung wird für die Erzeugung der negativen Hilfsspannung benötigt, um die Ausgangsspannung auf 0 Volt herunterdrehen zu können. Ich habe mir den Bausatz bestellt. Lieferzeit aus China wie üblich 4 bis 6 Wochen.
Meinen Aufbau habe ich bei 9 Volt / 3 A (das sind etwa 45 Watt Verlustleistung) ohne Lüfter mit 60 °C im Gehäuse und 50 °C des Kühlkörpers betrieben. Mit Lüftern müssten nach überschlägiger Berechnung genügend Reserven für einen Dauerkurzschluss bei 3 Ampere existieren. Das wären dann fast 75 Watt, die an den beiden 2N3055 vernichtet werden. Ich will mein Netzteil aber nicht zu Tode testen. Bei voller Drehzahl und 45 Watt Verlustleistung kühlt der Lüfter den Kühlkörper in zwei Minuten von 50 °C auf 40 °C herunter. Da sind also einiges an Reserven vorhanden. Problematisch ist der Trafo bei 3 Ampere, der dann ohne Gehäuse-Lüfter 50 °C heiß wird. Den Hilfstrafo hatte ich mit Heißkleber befestigt, der weich wurde und der Trafo löste sich von der Verklebung.
Wie gesagt, plane ich eine elektronische Lüfterdrehzahlregelung, die auch die Last abschaltet, wenn es dem ganzen Netzteil bedrohlich heiß wird. Mehr als 50 °C sollten weder am Kühlkörper noch im Netzteil auftreten. Hitze erhöht die Ausfallwahrscheinlichkeit der Bauteile dramatisch.
Viele Grüße Volker
"Das Radio hat keine Zukunft." (Lord Kelvin, Mathematiker und Physiker (1824-1907))
Re: Labornetzteil für den Radiobastler mit einstellbarer Strombegrenzung 0 - 24 Volt, bis 3 A.
Hallo zusammen,
als Leistungstransistor geht auch der preisgünstige 2SD1047, der im Vergleich zum 2N3055 einfacher zu montieren ist. Kühlkörper, die für den 2N3055 geeignet sind, sind mittlerweile schwer beschaffbar. Zudem existieren vom 2N3055 Fälschungen mit zu geringer Leistung.
Lesenwert finde ich https://de.wikipedia.org/wiki/2N3055 über die historische Entwicklung des 2N3055, welcher nächstes Jahr seit 60 Jahren auf dem Markt ist.
Viele Grüße Volker
"Das Radio hat keine Zukunft." (Lord Kelvin, Mathematiker und Physiker (1824-1907))
Re: Labornetzteil für den Radiobastler mit einstellbarer Strombegrenzung 0 - 24 Volt, bis 3 A.
Hallo Martin,
danke für den Tipp.
Ich überlege mir den TL081 durch den MC34071 zu ersetzen, denn der letztere verträgt eine Speisespannung von 44 Volt, der TL081 nur 36 Volt. Gehäuse und Anschlussbelegung sind identisch. Der TL081 hat JFET-Eingänge, der MC34071 bipolare. Ich sehe aber bei der Netzteil-Schaltung deshalb keine Probleme. Ich werde das mal ausprobieren. Garantieren kann ich es nicht, denn beim Vergleich der Datenblätter übersieht man leicht was. Zum Glück habe ich die OpAmps gesockelt montiert. Der MC34071 ist günstig zu beschaffen. Überschlägig berechnet darf der Netztrafo dann 27 Volt liefern. Ersetzt man die die beiden Z-Dioden durch 5,1 Volt Typen, dann kann man noch ein halbes Volt mehr dazugeben. Das bedeutet, das Netzteil kann dann auch sicher seine 30 Volt liefern und bei 24 Volt müssten er auch noch 3 A liefern können, wenn der Netztrafo das mitmacht.
Nachtrag: Als OpAmp müssten OPA604 und OP604AP sehr gut passen. JFET-Eingänge, Versorgungsspannung plus minus 24 Volt, Gehäuse und Pinbelegung wie TL081. Leicht erhältich, auch bei den einschlägig bekannten Chinesen zum günstigen Preis. Was will man mehr? Vorsicht, vom OPA604 kursieren Fälschungen. Mit OP604 Fake Bilder suchen.
Viele Grüße Volker
"Das Radio hat keine Zukunft." (Lord Kelvin, Mathematiker und Physiker (1824-1907))
Da hat still und heimlich - damit ist ja kein Blumentopf zu gewinnen - ein enorme Weiterentwicklung bei den BJTs stattgefunden. Ich habe selbst noch das frühere Arbeitspferd, den 2N3055 in der Lade, aber für Neuenwicklungen suche ich mir den passenden BJT heraus, der fast in allen Daten besser ist und dennoch weniger kostet!
Ich arbeite derzeit an einem liniear geregeltem Netzgerät für Röhren (Ua, Ug und Uf)...
Re: Labornetzteil für den Radiobastler mit einstellbarer Strombegrenzung 0 - 24 Volt, bis 3 A.
Hallo Chris,
sehr interessant, danke.
Ich bin dabei eine weitere Platine dieser Schaltung zu bestücken, die ich auf 7 Ampere Ausgangsstrom "aufbohren" möchte, da hier seit Jahren ein dicker Trafo für bis zu 7 Ampere bei 26 Volt Leerlaufspannung herumliegt. Zum Einsatz kommen dann als OpAmps die OPA604AP wegen der besseren Spannungsfestigkeit, ein doppelt so großer Ladeelko, leistungsfähigere Gleichrichter für den Brückengleichrichter und drei Leistungstransistoren in Parellelschaltung mit 0,47 Ohm in ihren Emitterzuleitungen (Stromgegenkopplung). Mehrere Leistungstransistoren haben den Vorteil eines geringeren thermischen Widerstands, da mehr Kontaktfläche zum Kühlkörper besteht. Der Kühlkörper bekommt dan gleich zwei Lüfter. Dann muss noch der dicke 0,47-Ohm-Widerstand für die Strommessung verkleinert werden. Der Treibertransistor für die Leistungstransistoren muss für etwa 7000 mA / 50 = etwa 140 mA Ic konzipert werden. Eventuell ein Darlington. Dann noch die Schaltung durch Kondensatoren an den passenden Stellen HF-fest machen. Mal sehen, ob alles so klappt, wie ich es mir gedacht habe. Ich brauche solch ein Netzteil nicht. Wenn jedoch der teure Trafo und ein Blechgehäuse dafür schon vorhanden sind, dann reizt es einem.
Die Schaltung gibt es ja auch als Bausatz für ein paar Euro als Platine zum selber bestücken. Der Strom lässt sich bis auf 20mA herunterdrehen und die Spannng lässt sich garantiert auf 0 Volt herunterdrehen. Bei mir geht sie sogar ein paar mV in den negativen Bereich, was man über den Nullabgleich ganz genau einstellen kann. Damit eignet sie sich in einem Röhrenprüfer für die Erzeugung der negativen Gittervorspannung von 0 bis 23 Volt oder 30 Volt bei besseren OpAmps.
Viele Grüße Volker
"Das Radio hat keine Zukunft." (Lord Kelvin, Mathematiker und Physiker (1824-1907))
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