Elektronik-Frage aber total Offtopic

[SvenT]

Hallo,

da hier ja der in oder andere (fast) allwissende Elektronik-Crack rumhängt
Muss ich mal eine Frage zwecks eines Lineargeregelten Netzteiles loswerden.
Ich wollte damit ein Leistungsfähiges Bleiakku-Ladegerät bauen, mit einem Maximalstrom von ca. 25 bis 40 Ampere (Hängt noch von der Auswahl des Trafos ab)

http://www.elo-formel-datenbank.de/B...zteil_fest.htm

Taugt die Schaltung was?
In Spice schaut das Großsignalverhalten ganz vernünftig aus.

Die Vorteile der Schaltung sind eindeutig:
-Kein Widerstand im Laststrom-Pfad
-Der Längsregler ist ein Mosfet, diese lassen sich beliebig parallel schalten (wegen positivem Temperaturkoeffizienten)
So kann ich die Entstehende Verlustleistung gut verteilen.
Und auch was die Auswahl der Transistoren angeht, scheint die Schaltung halbwegs tolerant zu sein

[Frank S]

Ich würd´s bei diesen Leistungen nur noch getaktet aufbauen. Ist nicht mehr zeitgemäß, hundert Watt und mehr unnörtig zu verheizen. Hatte vor einiger zeit mal eine sekundärgetaktete Lösung mit TL494 eingestellt. Augangsseitig noche in FET als Verpolschutz dazu und fertig!

[SvenT]

Ach, so groß sind die Verluste gar nicht:
Bei 16V Eingangsspannung (vom Trafo) und 14V Ausgangsspannung (zum Akku) bleibt eine Differenz von 2 Volt
Und das sind selbst bei 20Ampere grade mal 40 Watt Verlustleistung (Bei einer Ausgangsleistung von 14V*20A=280Watt)
Der Wirkungsgrad ist somit gar nicht mal so übel.
Allein die Verluste im Gleichrichter (den man ja auch bei einem Schaltnetzteil braucht) machen schon einen beträchtlichen Batzen der Gesamtverluste aus.

[Frankynstone]

Eigentlich ganz eindeutig Schaltnetzteil und das am besten noch mit Leistungsfaktorkorrektur am Eingang. Das funktioniert dann zweistufig. Erst ein Hochsetzsteller, dessen Eingangsstrom proportional zur Netzspannung ist (verhält sich also vom Netz aus gesehen, wie eine Glühbirne) und danach ein Gegentaktflusswandler, der mit hohem Wirkungsgrad eine exakte Spannung zur Verfügung stellt.

Wem die Verseuchung des Stromnetzes egal ist, kann den Hochsetzsteller am Eingang weglassen. Die Primitivlösung besteht aus Brückengleichrichter und Elko ans Netz und danach den Gegentaktfluss- oder Sperrwandler. So sind heutige Sparlampen innen aufgebaut.

Wer Bauelemente sparen will, kann dann statt Gegentakt auch auf Eintakt umschwenken. Das hat einen gravierenden Nachteil, nämlich die Vormagnetisierung des Leistungsübertragers, der dann größer und mit Luftspalt ausgeführt werden muss. Die Kosten wären abzuwägen.

Bei einem Ladegerät ist die Reaktion auf Transienten egal, Akkus machen jeden Scheiß mit, also geringe Ansprüche an dynamisches Verhalten. Ganz anders sieht es mit der Genauigkeit der Ladeschlussspannung aus. Dauerladung (auch Erhaltungsladung nach Vollladung) 13,8V, Volladung 14,4V, Ruhespannung 13,5V, das die Anhaltspunkte.

Für die Leistungsübertrager eignen sich Ringkerne, die gibt es für Schaltfrequenzen unter 100kHz von diversen Herstellern (Pulver- und Ferritringkerne mit und ohne Kunststoffumhüllung). Man kann auch ein kaputtes PC-Netzteil schlachten und den Ringkern entsprechend umwickeln, so einer dürfte auch leistungsmäßig passen.

[SvenT]

Mittlerweile hab ich das Netzteil einfach mal aufgebaut,
hab aber nur mein olles 5A billig Akkuladegerät umgebaut.

Ich hab dazu mal tief in meiner grabbelkiste gewühlt und noch ein paar schöne mosfets gefunden, und irgend einen PNP-transistor.

Um die Temperaturstabilität etwas zu verbessern musste ich den Spannungsteiler am ausgang durch eine reihenschaltung aus ein paar dioden in der oberen hälfte erweitern.
Dadurch bekomme ich eine spannungsstabilität von +0,2V bei einer Temperaturerhöhung von ~50°C hin.

Leerlaufspannung habe ich auf 14,1V (bei 25°C) eingestellt (maximal dann 14,3V bei 60°C)
Unter last bricht die Spannung auf 13,8A ein (bei 3A strom)
Das stört mich noch etwas, aber es ist auf alle fälle besser als vorher.

Das erfreuliche an der Schaltung ist, dass sie sowohl Kurzschluss- als auch Verpolgeschützt ist.
(Wobei es bei einer Verpolung erst mal ganz gewaltig funkt, weil fast der Volle kurzschlusstrom des Akkus durch die Schaltung fließt, bis das Gate des Mosfets über den 470k Widerstand entladen ist und der Mosfet hochohmig wird. Aber das Netzteil überlebt es....)

[SvenT]

Original geschrieben von Frankynstone
Eigentlich ganz eindeutig Schaltnetzteil und das am besten noch mit Leistungsfaktorkorrektur am Eingang. Das funktioniert dann zweistufig. Erst ein Hochsetzsteller, dessen Eingangsstrom proportional zur Netzspannung ist (verhält sich also vom Netz aus gesehen, wie eine Glühbirne) und danach ein Gegentaktflusswandler, der mit hohem Wirkungsgrad eine exakte Spannung zur Verfügung stellt.

Gerne doch, wenn du die entwicklung übernimmst!
Natürlich darfst du die Current mode control nicht vergessen. Die last ist schließlich eine Spannungsquelle, die man nicht einfach mit einer Spannungsquelle laden kann....
Man braucht also Stromquellen-Charakteristik

Original geschrieben von Frankynstone
Wer Bauelemente sparen will, kann dann statt Gegentakt auch auf Eintakt umschwenken. Das hat einen gravierenden Nachteil, nämlich die Vormagnetisierung des Leistungsübertragers, der dann größer und mit Luftspalt ausgeführt werden muss. Die Kosten wären abzuwägen.

Das ist dann ein Flyback.
Der eignet sich aber nur bedingt für hohe Ströme bei kleiner ausgangsspannung wegen des lückenden Stromverlaufes am Ausgang.
Dadurch kommt es zu einer extremen Belastung der Kondensatoren am Ausgang

[Frank S]

Eintakt geht nicht nur als Flyback, sondern auch als Flußwandler. Entmagnetisierung geht dann über eine zusätzliche Hilfswicklung und eine Freilaufdiode. Luftspalt ist dann nicht nötig, aber wegen der Aussteuerung in nur eine Richtung ist der Kern mit doppeltem Querschnitt zu wählen. Beim Flyback ist der Luftspalt dagegen zwingend, weil er die Energie ja im Luftspalt speichern muß. Gemäß W=V*0,5*H*B mit H=B/µ liegt im Kern ja nur wenig Energie.

Flußwandler sind recht komplex zu konstruieren wegen der Ansteuerung der Gegentaktstufe. Bis etwa 400W kann man Sperrwandler nehmen. Die sind in 2 Stunden dimensioniert und lauffähig entwickelt. Typischerweise: UC3842, ETD49. Selkundär empfielht sich ein Synchrongleichrichter.

Alternative: altes PC-Netzteil umbauen.

[SvenT]

Original geschrieben von Frank_S
Bis etwa 400W kann man Sperrwandler nehmen

Wenn du die aussage bei meinem einen Prof. in der Prüfung bringst, dann frisst er dich glaub ich auf
Dimensionier mal nen Flyback mit z.b. 400Watt und 100V ausgangsspannung
Und danach einen mit 400Watt und 10V ausgangsspannung.
Spätestens beim zulässigen ripple-Strom der Ausgangselkos wirst du dich am Kopf kratzen, was du wohl falsch gemacht hast

Original geschrieben von Frank_S
Alternative: altes PC-Netzteil umbauen.

Ganz böse sache, da so ein Netzteil ziemlich harte ausgansspannungen hat. Wenn du das an eine fast leere batterie hängst, schließt du es quasi kurz....

[Frank S]

Flyback mit 400W bei 100V sind üblich in Großbild-TV. Flyback mit 250W bei ATX Ausgang hab ich bei Compaq gesehen. Fabrikat des Netzteils war nach Erinnerung Astec. Hab es doppelt geprüft: definitiv ein Sperrwandler (normal: Gegentakt Flußwandler). Snubber war ein 4W Keramikwiderstand, also in Anbetracht der Leistung okay.

Der Ripplestrom ist schon hoch, aber mit einer Batterie von Elkos bzw. einem L-C-Filter siebbar. Kostenpunkt: etwa 8 ECU. Beim Ladegerät könnte man auf das aber ohne aufwendige Siebung nehmen.

PC Netzteil wäre ein geeigneter Ansatz. Schutzschaltungen gegen Überspannung umdimensionieren (Kurzschlußschutz bleibt bestehen). Zum laden bis etwa 15V können auch die Elkos beibehalten werden. Einzige Änderung: am TL494 (aka KA7500) wird der PIN 3 (Comp) mit einer winzigen Zusatzschaltung angesteuert, die den Ausgangsstrom regelt. Diese zieht den PIN in Richtung 5V, wenn der Ausgangsstrom zu hoch wird. Vorteil: da diese PIN mit Dioden entkoppelt ist, lässt sich mit einer externen Diode ein weiterer Regler ohne Störung der Funktionen anbauen.

[Frankynstone]

Die Stromregelung und Spannungsregelung geschehen in zwei ineinanderverschachtelten Schleifen, bei Sperrwandlern ist die innere für Strom, bei Flusswandlern die innere für Spannung.

Bei zwei hintereinandergeschalteten Wandlern kann der erste die Strombegrenzung machen, der zweite die Spannungsbegrenzung.

Der zweite Wandler ist auf jeden Fall transformatorisch auszuführen, wenn man wie üblich baut, da er ja von rund 400V auf 14,4V runter muss und das Tastverhältnis noch genügend Regelreserve zu bieten hat, also um 0,5 liegen sollte.

Ich könnte mir vorstellen, dass es auch andersherum geht, vielleicht sogar besser, indem man den ersten Wandler auf irgendwie 20V bis 50V runtertransformieren lässt und der zweite braucht nicht transformatorisch sein, ein Tiefsetzsteller mit Speicherdrossel tut es dann auch.

Gegen lückenden Betrieb hilft nur, den Stromripple so niedrig zu wählen, dass es keine Aussetzer im Spulenstrom gibt, wenn nur Erhaltungsladung passiert. Allerdings hat lückender Betrieb, bis auf eventuell etwas erhöhten Spannungsripple, gar keinen Nachteil. Auch quasichaotischer Betrieb bei stromprogrammierten Regelungen ist beherrschbar.