Spannungsversorgung für Röhrenbastelei?

[Andy]

Hallo,
ein Vorschlag noch: viele OP-AMPs kommen mit dem Ausgang nicht ganz bis an die positive und negative Betriebsspannung heran, teilweise nur bis auf ca. 2V. In dem Fall kann es passieren, daß der Regeltransistor T3 nie sperrt und die Schaltung immer die volle Spannung ausgibt. Entweder nimmt man einen sog. Rail-to-Rail OP-AMP, dessen Ausgang bis auf ca. 0.1V an die Betriebsspannung herankommt oder man schaltet zusätzlich zwischen Basis von T3 und Masse noch einen weiteren Widerstand, etwa 1/3 bis 1/2 so groß wie R9. Dann wird die Restausgangsspannung des OP-AMPs so weit heruntergeteilt, daß T3 auch mit normalen OP-AMPs sicher sperren kann. Als OP-AMP-Versorgung würde ich 12-18V empfehlen, bei Rail-to-Rail muß man aber aufpassen, da gibt es auch welche, die max 5V vertragen. Einen uA741 würde ich nicht mehr nehmen, der ist nun wirklich total veraltet, hat hohe Inputströme, die bei größeren Widerständen eine Temperaturdrift verursachen können. Ich würde einen OP-AMP mit FET-Eingängen verwenden, z.B. TL071, es gibt aber auch viele andere. Datenblätter kann man von den Herstellern downloaden, wichtig ist die max. Versorgungsspannung und der Ausgangsspannungsbereich ("output voltage swing"). Der OP-AMP sollte bereits als Buffer mit Verstärkung Eins ohne Kompensation schwingsicher sein, bei einigen schnellen OP-AMPS ist das nicht der Fall. Schwingt die Schaltung später trotzdem, schaltet man am besten die Reihenschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators von ca. 1nF zwischen die beiden Eingänge des OP-AMPs. Der Widerstand ist dann deutlich kleiner als R6 und R7 (die beide gleich groß sein sollten). Auch ein Widerstand parallel zu C6 kann evtl. nötig sein, muß man ausprobieren, der wäre erheblich größer als R6/7, muß man ausprobieren. Damit hat man dann zwar theoretisch eine bleibende Regelabweichung, die man aber sehr klein halten kann.

Gruß
Andy

[Christoph]

Die Idee von Martin ich auch nicht schlecht, auf sowas bin ich auch noch nicht gekommen. Alternativ könnte man evtl auch mit diesem Schmidt-Trigger einen Tyristor zünden der dann das Gate von T1 auf Masse zieht und ihn somit sperrt. Über einen Taster könnte dieser dann wieder zurückgesetzt werden.

Als "Sparprojekt" halte ich einen Radiotrafo auch für eine gute Wahl. Welchen Trafo man letztendlich aber einsetzt sollte ja relativ egal sein, solange er nicht ein gewisse Spannung überschreitet. Allenfalls die Strombegrenzung muss angepasst werden.

Was ich aber noch kritisch sehe ist die Verlustleistung der Transistors.
Die maximal zulässige Verlustleistung ist P= (Maximale Sperrschichttemperatur-maximale Umgebungstemperatur)/(Wärmeleitwert Sperrschicht Gehäuse+ Wärmeleitwert Gehäuse Kühlkörper + Wärmeleitwert Kühlkörper)
Wenn wir in diesem Fall mal von maximal 100°C Sperrschichtemperatur von T1 ausgehen und 30°C am Kühlkörper wären das:
(100-30)/(1+0,5+0,07)=44,6W Maximal.
1= Wärmeleitwert Sperrschicht-Gehäuse aus Datenblatt
0,5=Wärmeleitwert Gehäuse Kühlkörper Metall auf Metall mit Wärmeleitpaste
0,07=Wärmeleitwer Kühlkörper. Der größte Kühlkörper den auf die Schnelle bei Reichelt gefunden habe hat 0,7K/W wenn man noch einen großen Lüfter drauf schraubt kann sich der Wärmeleitwert um den Faktor 10 verbessern, also im Idealfall 0,07K/W.
Dazu kommt das die maximale Verlustleistung bei 100°C von 125W auf 50W sinkt.
Ich hoffe das ich keinen Denkfehler mache, aber zur Sicherheit sollte man das Berücksichtigen.

Um die Verlustleistung klein zu hallten könnte man evtl die minimale Spannung auf ca 40V begrenzen, weniger braucht man nur selten bei Röhrenschaltungen und wenn doch liefern das meist auch noch normale Labornetzteile.

Dann wäre noch zu überlegen ob die Verlustleistung an R2 nicht zu hoch wird. Es gibt für diese Spannungsregler noch eine Schaltung mit einem zusätzlichen Transistor damit man diese dann an so einer hohen Spannung betreiben kann, ich finde sie nur zur Zeit nicht.

Grüße
Christoph

[Martin]

dann ist das Parallelschalten von 2, 3 oder 4 Fetties ja garkeine schlechte Idee, wenn die nur 1€ kosten sollte man sich das einfach gönnen

[Andy]

Hallo,
das Parallelschalten von Power MOSFETS ist nicht ganz unproblematisch, da die Gatespannungen erheblich streuen, teilweise bis zu 1V. Man müßte schon sehr große Sourcewiderstände für jeden einzelen MOSFET verwenden, an denen mehrere V abfallen. Da die Ströme aber relativ klein sind (zusammen 200mA) wäre das aber noch machbar. Einen Shuntwiderstand für die elektronische Strombegrenzung braucht man dann nicht mehr unbedingt (noch mehr Spannungsabfall, macht aber evtl. bei den hohen Spannungen nichts), dann führt man alle Sourceanschlüsse über gleiche Widerstände von ca. 10kOhm zusammen und über einen einstellbaren Spannungsteiler an den Begrenzertransistor. Kann man mit dem zuätzlichen Spannungsabfall leben, kann die Strombegrenzung bleiben, wie sie ist.

Vorteil von mehreren, parallel geschalteten MOSFETs ist auch die bessere Kühlung, jeder MOSFET muß nur noch einen Teil der Verlustleistung loswerden. Bei einer isolierten Montage mit Silikonpads hat man keinen erhöhten Wärmewiderstand zum Kühlkörper - im Gegenteil, der ist besser als bei einer Montage ohne Glimmerscheibe und mit Wärmeleitpaste. Mit Glimmerscheibe ist der Widerstand noch viel höher. Und mit den Silikonpads gibt es auch kein Geschmiere mit der Wärmeleitpaste mehr. Die Pads gibt es entweder passend zu den Transistorgehäusen oder als Matte zum selber Ausschneiden und Lochen. Nicht gerade billig, aber man spart sich Glimmerscheiben und Wärmeleitpaste.

Nur die Dioden im Emitter des Regeltransistors reichen nicht unbedingt, bei sehr kleinen Strömen ist deren Schwellspannung auch sehr klein. Besser ist ein Spannungsteiler vor der Basis, den am besten so dimensionieren, daß der OPAMP-Ausgang im Normalbetrieb etwa halbe Betriebsspannung (die vom OPAMP) hat.

Gruß
Andy

[Kabelfinder]

Hallo ans Forum,
die Schaltungen funktionieren eigentlich sehr gut. Um die Verlustleistungs besser auf zu teilen habe ich zwei Netzteile hinter einander geschaltet. Die Gesamtleistung bleibt gleich, aber ist besser abführbar.
Nun zu meiner Frage:
Ich möchte per Computer die Spanungen einstellen.
So 0 bis 5 V ergeben 10 bis 250V. Es gib eine Schaltung im Netz, aufgebaut und mit einem Knall gehimmelt.

Gruß aus Berlin

Kabelfinder

[Christoph]

Genau sowas bräuchte ich auch. Welche Schaltung hattest du den aufgebaut?
Wenn nur die Spannung regelbar sein soll, müsste das ansich auch mit dem Vorschlag von PL504 weiter oben gehen. Einfach die Potis durch nen DA Wandler ersetzten und evtl noch ne Anpassung um den DA Wandler vom Computer aus anzusteuern. Also zB einen Mikroprozessor der RS232 Daten empfängt und an den DAC weiter gibt. Oder den DA Wandler direkt über die Steuerleitungen der Seriellen bzw Parallelen Schnittstelle ansteuern. Was aber vermutlich nur halbwegs geht wenn es echte Schnittstellen und keine USB Adapter sind.
Das Teilverhältnis von R12/13 muss so sein, das bei maximaler Ausgangsspannung die Spannung an R13 so groß ist wie die maximale Spannung vom DA Wandler

Grüße
Christoph

[Christoph]

Mein Favorit wäre Strom und Spannung geregelt.

Da es hier ja aber um maximale Nachbausicherheit geht ist der Vorschlag von PL504 wohl doch besser geeignet, zumal man eine exakte Konstantstromreglung wohl eher selten braucht.

Wegen dem Leckstrom: Ich habe in meinem Röhrenprüfgerät 2 mal diese:
http://www.roehrenkramladen.de/hboexp4/hboexp4.htm
Schaltung drinne. Damit kann ich die Spannung bis 0V runterdrehen. Als Last habe ich nur das Voltmeter mit ca. 1MOhm dran. Wobei in diesem Fall das Gate des Mosfetts über dem Poti aber auch tatsächlich an Masse liegt.
Alternativ würde ich evtl Vorschlagen den OP doch symmetrisch zu versorgen und die Dioden im Emitter von T3 weg lassen, das ergäbe ein geringer Restspannung am Gate des Mosfetts.
Oder wobei ich da noch nicht probiert habe ob das geht, man nimmt für T3 auch ein Mosfett mit geringem RdsOn der könnte dann das Gate relativ niederohmig auf Masse ziehen.

Als preiswerte Bastellösung würde ich einen Radiotrafo vorschlagen, den haben ja die meisten.

Die PC Ansteuerung ist auch nur eine Idee. Aber im Rahmen der Nachbausicherheit würde ich das auch weg lassen. Ich denke das man das ohne Mikroprozessor nur schwer realisieren kann was die Sache kompliziert macht, denn die meisten hier können sicher keine Mikroprozessoren brennen/programmieren.

Grüße
Christoph

[Christoph]

Ich werde es nochmal prüfen, aber es sind auf jeden Fall unter 10V.
Ich habe allerdings einen 2SK725 verbaut, der Drainstrom liegt laut Datenblatt typisch bei 10µA, maximal bei 500µA bei 500V Vds.
Aus dem Trafo kommen 260V die mit Brückengleichrichtung gleichgerichtet werden.

Grüße
Christoph

[Christoph]

Also ich habe nochmal nachgemessen. Die minimale Ausgangsspannung liegt bei meinem Röhrenprüfgerät bei 150mV.
Auch bei der oben von mir verlinkten Schaltung ist eine minmale Ausgangsspannung von 0,7V angegeben.
Wobei ich wie gesagt die Mosfets 2SK725 verwende.

Das einfachste wird wohl sein die Schaltung aufzubauen und nachzuprüfen.

Grüße
Christoph

[Christoph]

Ich kann nochmal aufschrauben, es ist schon etwas her das ich das Teil zusammengebaut habe.
Aber ansich hängt im Leerlauf nur das interne Digitalvoltmeter mit etwas über 1MOhm dran.
Das die Kondensatoren einen so hohen Leckstrom haben kann ich mir auch nicht vorstellen, zumal nach dem Regler ja keine dicken Elkos mehr kommen.
Eine Last von 15kOhm ist eher unwahrscheinlich, da bei 250V 16,7mA fließen würden was ca. 4,2W entspricht.

@GeorgK:
du hast doch soweit ich gesehen habe auch die Schaltung von Herrn Borngräber nachgebaut. Wie weit kannst du die Spannung runterregeln und welches Mosfet hast du da eingebaut?

Grüße
Christoph

[Stereowaage]

Hallo DynacordMV46.

mit dem HK430 hast Du aber schon etwas Seltenes, es stammt aus der Kleinserienschmiede Peter Steinlein (Duisburg). Ich bin dabei mein HK435 aufzuarbeiten und würde mich sehr freuen, wenn Du über Dein Gerät oder auch weitere Produkte dieses Herstellers irgendwelche Informatiomem oder Schaltpläne hättest. Wenn ja, bitte über PN oder email. Danke

[GeorgK]

@GeorgK:
du hast doch soweit ich gesehen habe auch die Schaltung von Herrn Borngräber nachgebaut. Wie weit kannst du die Spannung runterregeln und welches Mosfet hast du da eingebaut?


Hallo Christoph,

Das Mosfet ist ein IRF 840, und Spannung lässt sich bis 0,7 V herunterregeln. Kühlkörper ist schon Pflicht.

Maximal bis 255 Volt, 30-170 mA.


Hier nochmal der Link dazu:

http://www.roehrenkramladen.de/hboexp4/hboexp4.htm
Grüße
Christoph

[Martin]

das Teil gefällt mir prima

aber einig sind sich ja nochnicht alle oder ?

Martin

[Christoph]

Ich habe auch nochmal etwas gebastelt.
Allerdings erstmal nur bis ca. 30V, dafür aber bis zu 3A. Strom und Spannung regelbar.
So ähnlich wie auf der Seite http://www.hpm-elektronik.de/ .
Als Längstransistor verwende ich einen TIP142, das ist ein npn Darlington 100V/ 10A. Als Last sind ca. 30kOhm angeschlossen. Auch hier kann ich die Spannung auf unter 200mV einstellen.

Die Bedenken das sich die Spannung wegen dem im Datenblatt angegebenen Leckstrom nicht runterregeln lässt sind schon nachvollziehbar. Aber vielleicht gibt es da auch einen Denkfehler, denn es scheint ja so zu sein das sich die Spannung warum auch immer trotzdem runterregeln lässt.
Vielleicht gelten die Leckströme auch nur für den ungünstigsten Fall.

Sobald ich das oben erwähnte Netzteil fertig habe werde ich mich an eine Version bis ca. 300V ran wagen.
Einen schönen Radiotrafo habe ich schon rausgesucht.


Grüße
Christoph

[HCumberdale]

Eines das besser aussieht als das von PL504 habe ich noch nicht gesehen. Ich würde gerne der gängigen Empfehlung nachgehen OPVs zur Referenz für die FETs zu nutzen

Wie steht es mit dem Netzteil? Falls es einen Bausatz gibt wäre ich daran interessiert!

Das HPM Hochspannungsnetzteil sieht alles andere als ausgereift aus, außerdem gibts kaum Messwerte o.ä.