0 - 400V Regel Netzteil von Frank Kneifel Leiterplatte

Art.Nr.: 400V Frank K. LP

0 - 400V Regel Netzteil von Frank Kneifel Leiterplatte

Ich Möchte Sie darauf hinweisen das der TCA 785 Abgekündigt wurde! Sie Benötigen 1 Stk. TCA 785 für die Schaltung! 

Bauvorschlag

 

Bekannt aus Jogis Röhrenbude

 

• Hoher Regelbereich 0V - 400V / 22mA - 600 mA ( Bauvorschlag)

• Geringe Verlustleistung

• Maximaler Ausgangstrom 1A

• Stabelisierte Regelspannung

• Verluste: 100mA nur 9,81W bzw. 1A 19,71W

• Verluste nicht von der Ausgangsspannung abhängig!

• Preiswerter Nachbau

   

  ACHTUNG - Bei diesem Projekt wird mit hohen Spannungen gearbeitet, Teile der Schaltung liegen direkt am 230V-Netz.

  Bei unsachgemäßer Handhabung besteht Lebensgefahr!

   

  Das Netzteil ist ein verlustarmes Netzteil mit Triac-Vorregelung. Die Vorregelung arbeitet so, dass an der eigentlichen Regelung mit T1 und IC5 (LM317) immer nur ca. 12V abfallen. So könne die Verluste in Grenzen gehalten werden. Zusätzlich kann das Netzteil an eigene Bedürfnisse in Bezug auf maximale Ausgangsspannung und maximalen Ausgangsstrom angepasst werden. Die maximale Ausgangsspannung liegt bei 400V, der maximale Ausgangsstrom beträgt 1A.

  

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  Links oben ist die Triac-Ansteuerschaltung, links 
  unten die Regelschaltung dazu. 
  Rechts oben ist der Längsregler, rechts unten ist die Steuerung des Längsreglers. 
  Die Spannungsversorgung für die Steuerung 
  des Längsreglers wird von dem DC/DC-Wandler DC1 übernommen. Damit ist eine 
  galvanische Trennung der einzelnen Module realisiert. 
  Es sind noch einige 
  Bauteile zur Störminimierung wie L1, der Snubber C9 / R14 und die Kondensatoren 
  C10 bis C13 eingefügt 
  Mit dem Trimmpoti P3 kann der maximale Stellbereich des 
  Potis P3 abgeglichen werden. 
  
  Das Triac-Modul schaltet in jeder Halbwelle 
  die Netzspannung zu dem Zeitpunkt an den Netztrafo TRA3, dass der 
  Spannungsabfall am Längsregler immer 12V beträgt. Die Verluste im Netzteil sind 
  stark herab gesetzt. 
  
  Das Netzteil ist so entwickelt, dass es sich schnell 
  an vorhandene Trafos (TRA3) und gewünschte Ausgangsspannungen und Ströme 
  angepasst werden kann. 
  Die maximale Ausgangsspannung beträgt 400V, sie wird 
  durch die Spannungsfestigkeit der Siebelkos C14, C15, C19, C20 und der 
  Spannungsfestigkeit des Transistors T2 bestimmt. 
  Der maximale sichere 
  Ausgangsstrom beträgt 1A, er wird durch T1 bestimmt. 

  Die Verluste im Netzteil betragen ca.: 
  " Triac-Regelmodul - 15V bei 70mA 
  macht 1,05W, gehe ich mal von einem Trafowirkungsgrad von 70% aus so macht das 
  1,5W. 
  " Der Stromverbrauch der Steuerschaltung um IC4 beträgt ca. 10mA, macht 0,15W. Bei 70% Trafowirkungsgrad sind das 0,21W. 
  " Der Stromverbrauch der 
  Steuerschaltung um IC6 beträgt unter 1mA, ist also vernachlässigbar. 
  " Über 
  den Transistor T3 fallen bei 400V Ausgangsspannung 2W ab (400V * 5mA 
  Querstrom) 
  " Da der Spannungsabfall über den Längsregler immer 12V beträgt, 
  ist die Verlustleistung bei 600mA Ausgangsstrom 7,2W 
  " Die Verluste über den 
  Gleichrichter B3 bei Vollast, den Triac und sonstige Bauteile belaufen sich über 
  den Daumen gepeilt auf ca. 4W. 
  Das macht zusammen maximal 14,91W. Und es ist 
  egal ob ich eine Ausgangsspannung von 400V oder 150V nutze. 
  Bei 100mA Last am 
  Ausgang beträgt die Verlustleistung sogar nur 8,91W. Selbst bei voller 
  Ausnutzung des Netzteils mit 1A beträgt die maximale Verlustleistung 
  19,71W. 
  Diese Verluste sind mit einem relativ kleinen Kühlkörper leicht 
  abzuführen. 
  
  Die Platine hat eine Fläche von 103mm * 
  165mm. 

  

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  Die unter- und rechts oberhalb von dem 
  Spannungsregler IC2 liegenden Lötpads sind zur Abnahme einer 15V-Hilfsspannung 
  vorgesehen. Damit kann z.B. ein Realais geschaltet werden. 
  An diesen Pads 
  steht eine Spannung von 15V mit maximal 60mA zur Verfügung. 
  
  Die 
  Mindestabstände der mit dem 230V-Netzspannung verbundenen Leiterbahnen betragen 
  2,5mm zum Rest der Schaltung. 
  Bei der Gehäuseform der Transistoren wurde die 
  Gehäuseform TO218 gewählt, da dort verschiedene Transistoren eingesetzt werden 
  können. Die Anschlussbeine der Transistoren müssen evtl. passend nachgebogen 
  werden. 
  Die Transistoren, der Triac und der LM317 müssen isoliert auf dem 
  Kühlkörper befestigt werden. 
  Die 230V-Leiterbahnen von den Anschlussklemmen 
  zum Triac TR1 sollten mindestens dick verzinnt, evtl. mit Kupferdraht verstärkt 
  werden. 
  Sonst könnte im Kurzschlussfall nicht nur die Sicherung auslösen 
  sondern auch die Leiterbahn verdampfen. 
  Die Verzinnung erhöht die thermische 
  Trägheit (Wärmeaufnahmekapazität) der Leiterbahn, verringert den ohmschen 
  Widerstand aber nur geringfügig. 
  Bei Sicherungen über 1A sollte die 
  Leiterbahn mit einem Kupferdraht verstärkt werden. 
  Empfehlenswert ist auch 
  ein zusätzlicher Netzfilter vor das Netzteil zu setzen. Abhängig vom verwendeten 
  Trafo können doch recht hohe Störspitzen entstehen. 
  
  Bei Ausgangsströmen 
  über 1A ist das Netzteil mit der angegebenen Bestückung nur noch bedingt 
  kurzschlussfest, ggf. müssen andere Transistoren für T1 eingesetzt werden oder 
  mehrere Transistoren sind parallel zu schalten. 

  Kondensatoren				Widerstände
  C1, C2	470µF/35V	RM5		R1, R16	220k/2W
  C3	47µF/25V	RM2,5		R2, R23	10k
  C4, C16, C17	22µF/25V	RM2.5		R3, R4, R8, R22	100k
  C5	33nF/63V	RM5		R5	47k
  C6, C7	4.7µF/50V	RM5		R6	150k
  C8	0.1µ/63V	RM7.5		R7, R17	1k
  C9	0.1µF/275V~	RM15		R9	1M
  C10 - C13	2.2nF/400V~	RM10, Keramik		R10	1.2k
  C14, C15 *	470µF/450V	RM10		R11	150/2W
  C18	0.1µF/63V	RM5		R12	4.7k
  C19 *	10µF/450V	RM5		R13	2.2k
  C20 *	100µF/450V	RM10		R14	220/2W
  				R15 *	1R 1/2W für 600mA
  Halbleiter				R18	100k/2W
  IC1, IC2	µA7815			R19	9.1k
  IC3	TCA785			R20	100/2W
  IC4	TL061			R21	240
  IC5	LM317			R24	180k/2W
  IC6	TL081			R25 *	680k/2W
  DC1	DCD-DC-Wandler 15V/12V
  T1 *	IKW 25N120 / IRFP450 / IRF 840			Sonstige
  T3	IRF840			TRA1, TRA2	Trafo 15V / 120mA, EI30
  T2	BUX85			TRA3	Trafo nach Bedarf (siehe Text)
  D1 - D4, D7 - D11	1N4007			L1	Enstördrossel 100µH/6A
  D5	12V-Zener-Diode			X1 - X7	Anschlussklemmen RM5
  D6	10V-Zener-Diode			X1' - X7'	Anschlussklemmen Gegenstück
  B1, B2	Brückengleichrichter DIL			F1	Sicherungshalter 20mm
  B3	Brückengleichrichter			F1' *	Sicherung Träge 1.6A
  TR1	Triac 600V/25A			Kühlkörper mit hö chstens 4k/W
  OK1	Optokoppler CNY17/2
  P1 *	Drahtpoti 47Ohm/4W
  P2 *	10Gang-Poti 1kOhm
  P3	2kOhm

  Alle mit "*" bezeichneten Bauteile müssen nach Auslegung des Netzteils bemessen 
  werden. Die angegebene Stückliste bezieht sich auf ein Trafo TRA3 mit 300V/1A 
  für eine Ausgangsspannung von 400V und einem Ausgangsstrom von 0,6A 
  
  
  Anpassung der Ausgangsstrom (R15): 
  Die Strombegrenzung wird durch den 
  Widerstand R15 und dem Poti P1 bestimmt. Der maximaler Ausgangsstrom berechnet 
  sich aus 0,6V : R15 = Imax, der minimale Ausgangsstrom berechnet sich aus 0,6V : 
  (R15 + P1) = Imin. 
  
  Anpassung der Ausgangsspannung (R25): 
  Der 
  Spannungsregelbereich wird durch R25 festgelegt und berechnet sich aus R25 = 
  (Uaus * 10kOhm : 6V) - 10kOhm (Uaus ist die gewählte maximale 
  Ausgangsspannung). 
  Hier wird der nächste Widerstand aus der R12-Reihe 
  genommen, Feinabgleich erfolgt über dem Trimmpoti P3. 
  Große Freiheit hat man 
  auch mit dem Spannungsregelpoti P2. Dieses kann einen Wert von 1kOhm bis 100kOhm 
  haben. Der Widerstand R17 muss nur den gleichen Wert wie das Poti 
  haben. 
  
  Auswahl des Transistors T1: 
  Der Transistor T1 richtet sich nach 
  dem maximalen Ausgangsstrom. Bis 200mA kann der IRF840 verwendet werden. Von 
  200mA bis 500mA ist der IRFP450 geeignet, von 500mA bis 1A sollte der IKW25N120 
  benutzt werden. Mit dieser Bestückung ist das Netzteil kurzschlussfest. Einsatz 
  andere Transistoren mit ähnlichen Daten ist möglich, eine Parallelschaltung kann 
  auch genutzt werden. 
  Es kann auch z.B. für 500mA Ausgangsstrom ein IRF840 
  genutzt werden. Dann ist das Netzteil aber nur noch bedingt Kurzschlussfest. Bei 
  voller Ausgangsspannung und Kurzschluss kann der Transistor zerstört werden. Der 
  SOA-Bereich aus dem Datenblatt des Transistors darf nicht überschritten 
  werden. 
  
  Dimensionierung der Elkos C14, C15, C19 und C20: 
  Die 
  Spannungsfestigkeit (UC) der Elkos C14, C15, C19, C20 orientiert sich an der 
  gewählten maximalen Spannung. Sie sollte mindestens 50V über der maximalen 
  Gleichausgangsspannung des Netztrafos TRA3 liegen und berechnet sich 
  aus: 
  Wechselausgangsspannung des Trafos TRA3 (UTRA3) mal Wurzel aus 2 (1,414) 
  plus der 50V Sicherheitsreserve. 
  UTRA3 * 1,414 + 50V = UC 
  Die 
  Kondensatoren C14 und C15 werden anhand des gewählten maximalen Ausgangsstrom 
  ausgewählt. Die Gesamtkapazität sollte pro 100mA Ausgangsstrom ca. 100µF 
  betragen. 
  
  Der Ausgangskondensator C20 bestimmt die Trägheit der 
  Strombegrenzung. Er kann einen Wert von 1µF bis 100µF annehmen. Je größer, umso 
  träger reagiert die Strombegrenzung. 
  
  Sicherung F1': 
  Die Sicherung F1' 
  ist nach verwendeten Trafo TRA3 zu bemessen. Sie sollte ca. 20 bis 30% über dem 
  primären maximalen Dauerstrom des Trafos TRA3 liegen. Setze ich z.B. einen 
  230VA-Trafo ein, so zieht dieser maximal 1A, hier ist dann eine 1,25A-Sicherung 
  einsetzbar.

  
  Zum Abschluss noch die kompletten Unterlagen wie Schaltplan, 
  Bestückungsplan, Platinenlayout (als PDF und Eagle-Datei) und Bauteileliste:

  Alle Unterlagen als ZIP-Archiv

Preis:

12,50 EUR

inkl. 19 % MwSt. zzgl. Versandkosten