SNT im Selbstbau

[richard]

Servus Laserfreaks,

hat jemand Erfahrung im Selbstbau von (einstellbaren) Schaltnetzteilen in der Leistungsklasse bis ~300W ?? und für den Anfang im Bereich von einigen 10W? 230V ~5...30V (so in dem Bereich etwa)

Ich suche: Berechnungshilfen, Erfahrungen, Designvorschläge/Ideen

Ich will kein fertiges NT kaufen, da ich bei der Sache auch was dabei lernen will (notfalls: SNTs kann man nicht selbstbauen)

Danke schonmal!

[Dr. Burne]

Hi,


frag mal Johannes Rengstorf von Light Force, der hat ja das 3HE dann 2HE 19" SNT für Midframe Gaslaser gebaut.


Gruß Stefan

[dominik]

für selbstbau SNT kannst du auch mal im PAforum schauen. die bauen oft SNT's für ordentliche Endstufen. Die können dir bestimmt auch bei Klein SNT's helfen.
Viel erfolg!

[richard]

gute Idee, Danke!

[vakuum]

ich rate davon ab ein SNT selbst zu bauen... da die gekauften ja soooo günstig sind....

und es ist auch recht aufwändig so ein teil zum Laufen zu bringen....
das schaffst Du nur mit super elektronik kentnissen und erfahrung...

habe vor einigen Jahren mal eines versucht herzustellen.... leider funktionierte es nie richtig....
hatte dazumal aber auch keinerlei unterlagen oder standart schemas, ist also alles selbst entwickelt und ausprobiert, es lief dann halt aber auch nicht seriös...

hier ein schönes Foto des Prototypen..
http://www.ruckiland.ch/vakuum/Schaltnetzteil-gross.jpg

[guido]

Hi,

hab diverse SNT für Spezialanwendungen mit wenigen mA Strom aber störfest, Stabil und sauber gebaut. Anwendung waren RFID Reader. In einem 125 KHz Reader ein 100 KHz SNT einzubauen kommt nicht so gut.
Erfahrung: Alles was Lochraster ist hört man gut in Radio / Scanner usw.
SNTs bauen die auch eine CE-Prüfung überleben ist eine Wissenschaft für sich. Regelbare, die über einen weiten Regelbereich die selbe Belastbarkeit haben...schwer.
Knackpunkt ist immer die Spule. Honeymoon hat da schöne Sachen mit Kupfer-Kobalt Kernen ...wenn man mal ein RICHTIGES Nt bauen will.

Beispielschaltung: Irgendwo in einem alten ALC60 NT hat doch ein Freak mal was gemacht..ein Österreicher glaub ich. Die Schaltung war Offen.

Ansonstem mal auf den HPs von Maxim, Linear Technology usw nachsehen. Die haben SNT ICs mit Application Notes.

[ralf-k]

Hallo,

also ich würde da TOP221-227 oder besser TOP242-250 empfehlen.
http://www.powerint.com/PDFFiles/top242-250.pdf
Das ist die ONECHIP Lösung. Habe mit dem TOP250 in Luftschaltung ohne probleme 180W herausbekommen, obwohl der Kern nur auf 80W berechnet und ausgelegt war und das ganze noch absolut kurzschlussfest. Wirkungsgrad ca 87% bei der Überlast.

Wenn du ein regelbares haben möchtest, welches einen weiten Bereich haben soll, müst du es stark überdimmensionieren.

Auf der HP von denen kannst ein Programm zum berechnen herunterladen

Gruß Ralf

[wler]

Erfahrungen, Designvorschläge/Ideen

Ich will kein fertiges NT kaufen, da ich bei der Sache auch was dabei lernen will (notfalls: SNTs kann man nicht selbstbauen)

Danke schonmal!

Kann man schon, auch mit etwas Leistung. Und man kann viel Interessantes lernen, es braucht halt etwas Zeit bis es laeuft.

[gento]

Das SNT fürn Lexel 88 / ALC60 was Guido erwähnte ,hat Wler entwickelt.

Gento

[richard]

@ Gento: Danke

das ist aber ein bisschen groß für den Anfang...

Ich versuch mich ersmal an was kleinerem.

Wer Infomaterial hat: nur her damit. (Wissensabsauger)

[richardk]

Hallo thunderstorm,

gerne möcht ich dir mit meinen gesamelten Erfahrungen im Bereich
SNT design einige wichtige Aspekte erläutern:

-Wunderbare komplett IC's die alles können und bereits
beinhalten sollen, taugen nur bedingt für Leistungen grösser 100Watt.

Begrundung: Diese sind aus Stückzahl Fertigung ausgelegt,
die funktionieren meist nur mit einem ausgeklügeltem Leiterplatten
design und nach sehr langer Entwiklungsphase, dann jedoch sind auch
Leistungen über 100Watt realisierbar.
Abändern => fast von vorne beginnen.
Datenblatt durchwälzen, grausam. Jedoch äuserst günstig
da die anzahl Bauteile & Leiteplaten Platz reduziert wird in der
GROSSSERIE.
(ich glaube wler kann ein Lied vom SG2525AN singen, "schwing schwing schwing usw...)

-Aufwand, Nutzen, Lehrinhalt.
Aufwand, alles kaufbare was Insutriell angewand wird z.B. 48V 300Watt
oder 5V xxxWatt ist sicher günstiger und zuverlässiger als "jeder"
Eigenbau.
Der Nutzen/Preis/Zuverlässigkeit stimmt in diesem Segment
für Selbstgebasteltes überhaupt nicht überein.
Lieber Geld für was ordentliches ausgeben und zufrieden sein.
Lerninhalt. Übe zuerst mit 20Watt 12-24V usw.. oder 30-5V
wenn du Lernen willst. Gleichgerichtete Netzspannung kann
ich absulut nicht empfehlen! Ich arbeite zur Zeit an einem
Netzteil 330V DC (von Netz) to 8kVpp @ 100kHz ~300Watt
dieses Unterfangen ist selbst mit einer professionellen
Loborspeisung 0-300V eine HAAARige Angelegenheit,
Schutzbrillen Pflicht zweks fliegender Halbleiter.
Davon kann ich zum lernen nur Abraten!
(auch hiervon kann wler ein Lied singen "explodierende TO3 :-S")

-Ich kann's juhu, und wass soll ich den noch entwiklen?
Hmm... na alles was es nicht an "Massenware" giebt und
du gerade brauchst. Bei mir sieht z.B. folgender massen aus:
-3Phasen Netz ink. PFC zu 7kW 200A 35V für Xenon Lampen.
-1Phasen Netz zu 300Watt 8Kvpp AC (für Kaskade)
-Lasernetzteil XY usw..
Da macht die ganze Arbeit dan einen SINN! Jedoch wenn du sowas
vorhast solltest du bereits langjährige Erfahrungen im SNT bau haben
oder mindestens Fundierte ET Kennisse, ev. HF Kentnisse
Umgang mit gefährlichen Spannungen und Stromen und geignete
Einrichtungen (Laborplatz) zur verfügung haben und auch ein wenig
Physik begeistert sein. Ganz wichtig, Magnetissmus ist dein Freund.
Wenn nicht lass lieber die Finger davon

-Regeltechnik
Wichtig, da die koplett IC's kaum freude bereiten zum basteln
ist hier sehrviel Schltungstechnische Krativität und fundiertes
Regeltecknik Wissen von nutzen.

So, das mal zum nachdenken...
Folgende Link Sammlung dazu:

alt bekannt, immer nett zum mal überschlagsmässig was zu checken..
http://schmidt-walter.fbe.fh-darmstadt. ... /smps.html

wler's 6kW SNT für seinen Lexel88 ink. Beschreibung der
Entwicklung.
http://perso.wanadoo.fr/redlum.xohp/switchmode.html

mein absulut minimalistisches Drossel design Tut
http://www.web-world.ch/richard/projekt ... chnung.pdf

wler's SNT mal anderst auf meiner Page zu finden.
http://www.web-world.ch/richard/

Also, viel Spass und ab ins kalte Wasser *gg*

Gruss RichardK

PS. Ich arbeite beruflich in der SNT Entwiklung im Bereich Forschungs
Prototypen. In unseren Labor's mit DC Spannungen bis 400V
an 400A gesicherten Batterien oder auch an Netzspannung
bis zu 200kW. Was ich da schonn alles sehen, erleben usw..
durfte, ermaht zu GROSSER Vorsicht mit hohen Spannungen,
hohen Strömen, Netzspannung & DC und magnetischen Feldern!

VORSICHT Leute, Spannung & Strom sieht man nicht
und Ladungen auch nicht, jedoch meine Rechtschreibfehler

[dominik]

echt schöne(nützliche) links von Richard.
würde dir aber auch empfehlen, für den Anfang mal schauen, ob du's mit nem ne555 und 1-2 Mosfets oder Transistoren hinbekommst. da hast du nen schönes Rechtecksignal, bei dem du die Frequenz und das Tastverhältniss einstellen kannst.
Ausserdem solltest du nen Regel-Trenntrafo einsetzen und immer erstmal mit niedriger Spannung Testen, da du fehler bemerkst, bevor der 16A Sicherungsautomat oder fliegt. (die meissten schaltungen von mir liefen bereits um die 40Volt, wenn auch nicht mit voller Leistung)
Und du kannst dann recht ungefährdet mitm Messgerät an dem SNT rumdocktern.

und letztens ist es empfehlenswert, parallel zu dem großen Kondensator auf der Primärseite einen passenden Wiederstand einzulöten, welcher diesen immer schön entleert, wenn du die Schaltung zum ändern abklemmst. Hast sonst wunderbare Funken, wenn du mitm Lötkolben oder anderem rankommst.

MFG Dominik

[pulslaser]

Hallo RichardK, wie sieht es inzwischen aus mit dem 8kV SNT? Ist ja schon einige Monate her.
Baue auch an einem SNT als Stromquelle um Blitzkondensatoren für einen ND:YAG nachzuladen. Ich verwende einen LM494, Treiber und MosFet 600V/13A und ETD59 für meinen Übertrager. Als Leistung sollten etwa bei 1500V 1kW herauskommen. Beim ersten wirklichen Testbetrieb sind mir dann bei 100V DC primärseitig 2 MosFets und der Treiber dazu um die Ohren geflogen. Als Last war sozusagen nur der Ladekondensator mit 800µF/1650V angeschlossen.
Ist schon klar, dass man für solche Entwicklungen die entsprechenden Mess/Geräte braucht. Bin damit gut ausgestattet, auch von den Elektronikkentnissen (Beruf und Hobby).

Werde wohl ein paar Schaltungsdetails ändern müssen wie z.B. eine galv. Trennung bei der Ansteuerung der MosFet Treiber und PWM-IC mittels Optokoppler einbauen usw. Mal sehen obs dann besser funktioniert.

Gruß Puls

[richardk]

Hallo Pulslaser

8kV 300Watt liegt zur Zeit auf Eis.. Habe zur Zeit prioritärere Projekte.

Gestern Abend hab ich mal schnell ein Hilfsspeisungs Netzteil
entwickelt. inp. 15V out 15V 30Watt galvanisch getrennt für high side Treiber Stufen usw. (z.B. für AC buss quer durchs Gerät)

1h Zeit investiert und läuft auf anhieb *stolz* Giebt es in ein paar
Wochen dokumentiert auf meiner Hompage zu bestaunen.


1500V 1kW ->
-ab 640V dc boost converter
-Halbbrücken Durchflusswandler
-oder am besten schon ne Vollbrücke da 1kW

Am einfachsten wär wohl der boost converter, da Stromregler
sich am einfachsten realisieren lässt. (aber keine galv. Trennung)
Bei Trafo Topologien ist bei den hohen Spannungen schon
etwas problematischer. Sprich, das Streufeld des
Trafos und somit den Snubber Aufwand klein zu halten.

Wichtig, saubere Masseführung rund um die Regelung.
Strommesssignal als current loop ausführen. (LEM Stromwandler mit Strom Ausgang)

Fals du Hilfe für Magnetische Berechnungen brauchst, gib bescheid.


Gruss Richard

[pulslaser]

Grüß Dich RichardK

Hallo Pulslaser

Gestern Abend hab ich mal schnell ein Hilfsspeisungs Netzteil
entwickelt. inp. 15V out 15V 30Watt galvanisch getrennt für high side Treiber Stufen usw. (z.B. für AC buss quer durchs Gerät)

Dafür nehme ich gerne fertige DC/DC Wandler von Traco
Es gibt übrigens MosFet Treiber mit Ausgang für high und low side mit integriertem Bootstrap. Dafür braucht man auch eine galvanisch getrennte DC-Versorgung von 15 - 30V wofür sich so ein DC Wandler gut eignet.

1500V 1kW ->
-ab 640V dc boost converter
-Halbbrücken Durchflusswandler
-oder am besten schon ne Vollbrücke da 1kW

Vollbrücke, wenn schon denn schon.

Wichtig, saubere Masseführung rund um die Regelung.
Strommesssignal als current loop ausführen. (LEM Stromwandler mit Strom Ausgang)

Saubere Masseführung versteht sich von selbst.
Ist bei einem LEM-Stromwandler das Messignal von der Messtelle galvanisch getrennt?

Fals du Hilfe für Magnetische Berechnungen brauchst, gib bescheid.
Gruss Richard

Hab den Übertrager mit Hilfe der Tools von Schmidt-Walter berechnet und danach gewickelt. Schaut ganz ordentlich aus. Musste aber noch eine getrennte Kammer in den Wickelkörper für die Primärwicklung Zwecks besserer galvanischer Trennung einbauen.

Gruß Dieter

[richardk]

Hallo Dieter

Dafür nehme ich gerne fertige DC/DC Wandler von Traco
Es gibt übrigens MosFet Treiber mit Ausgang für high und low side mit integriertem Bootstrap. Dafür braucht man auch eine galvanisch getrennte DC-Versorgung von 15 - 30V wofür sich so ein DC Wandler gut eignet.

Gute Einstellung Mann muss nicht immer alles selber machen.
Jedoch hat so ein AC bus quer durchs Gerät auch seine Daseinsberechtigung, je nach Anwendung.
Und Bootstrap scheidet aber einer gewissen Gatekapazität auch aus.

Vollbrücke, wenn schon denn schon.

So gefällt's mir btw. Was für ne Primärspannung setzt du
ein um auf deine 1,5kV zu kommen?

Ist bei einem LEM-Stromwandler das Messignal von der Messtelle galvanisch getrennt?

Alle die ich kenne, sind galvanisch getrennt. Aufpassen muss
man lediglich, das man einen Typ aussucht, der das Tempo mitmacht.
http://www.lem.ch

Hab den Übertrager mit Hilfe der Tools von Schmidt-Walter berechnet und danach gewickelt. Schaut ganz ordentlich aus. Musste aber noch eine getrennte Kammer in den Wickelkörper für die Primärwicklung Zwecks besserer galvanischer Trennung einbauen.

Naja, die Webpage von Schmidt-Walter ist mit etwas
Vorsicht zu geniessen. Meist ist bei den Kernen kein Material angegeben.
Für eigene Anwendungen sollte man sichs schon die Mühe machen
und den Trafo von Hand, selber rechnen.
Die Webpage ist aber ein guter Anhaltspunkt, zur Topologie Wahl und
um sich eine Vorstellung über die Dimensionen machen zu könne.

Gruss Richard

[pulslaser]

Hi Richard, hab mir mal bei RS-Online verschiedene LEM's angeschaut. Sind ja ganz brauchbar die Teile. Nun ich denke, da ich einen LM494 verwende braucht der Stromwandler nicht so schnell sein weil damit über die Pulsdauer die Stromaufnahme der Leistungsstufe geregelt bzw. begrenzt wird. Der 2. Regelparameter ist die Ladeschlussspannung des Kondensatorpaket's. Im LM494 sind dafür 2 OP's vorgesehen. Kennst Du diesen Baustein bzw. schon mal damit gearbeitet?

Als Primärspannung sind 320V DC (gleichgerichtete Netzspannung) vorgesehen.

Als Kern für den Übertrager habe ich einen ETD59 (Siemens) gewählt. Der schien mir als am besten dafür geeignet zu sein.

Die Schaltung ist noch nicht richtig getestet und es hat sich gezeigt, dass es weiteren Verbesserungsbedarf gibt. Ich habe auch das Problem in meinem Labor, dass ein Leistungsnetzteil (18V/50A) intern irgendwo einen Spannungsüberschlag zur Phase produziert wenn ich damit Hochspannungsschaltungen speise. Dann fliegt mir mein 16A Automat raus und ich steh im dunkeln. Hab auch schon alles versucht (GND mit Schutzleiter verbinden usw...), ohne Erfolg. Hochspannung sucht sich eben irgendwo seinen kürzesten Weg zum Ziel, wenn es auch nur eine 230V AC-Leitung ist. Du kennst das ja, sind so die kleinen AHA Effekte im Leben einen Elektronikers...

Was ich noch nicht weiss ist, bei welcher Taktfrequenz das SNT am besten/effektivsten funktioniert. Muss ich vermutlich ausmessen. Hab dazu den Taktgenerator vom LM494 so gemacht, dass ich von 1kHz bis 220kHz alles einstellen kann. Bei den ersten Versuchen schien mir der Bereich um 80kHz rum am besten zu sein. Hast Du evtl. Erfahrungswerte?

Mein 2. Projekt ist ein DPSS mit ND:YAG und 350W Pumpdiode an dem ich parallel am arbeiten bin. Mal fällt mir zum SNT was neues ein und ein anderes mal zum DPSS. So schwankt es immer hin und her aber beides hat immerhin schon teilweise funktioniert.

Es gibt noch viel zu tun, schaun mer mal.

Gruß Dieter

[richardk]

Hallo Dieter

Ich halte von Bausteinen wie z.B. LM494 überhaupt nicht's mehr.
Ich bau das lieber aus einzelbauteilen auf. Da kann ich überall messen
oder sogar aktiv eingreiffen.

1kHz bis 220kHz alles einstellen kann

Ohjeohje oje.. Nicht gut, wenn der Trafo für eine Frequenz
z.B. 100kHz gerechnet worden ist, und du
dann 10kHz machst, sättigt dir der Ferittkern und alles
fliegt dir um die Ohren. (sättigt => Trafo stellt einen Kurzschluss dar)

Fazit, Trafo sauber rechnen und dan hast du deutlich bessere
Erfolgsaussichten.

Gruss Richard

[pulslaser]

Sorry Richard, hatte mich undeutlich ausgedrückt. Der weite Frequenzbereich entstand deswegen weil ich diese PWM-Ansteuerung für verschiedene Zwecke einsetze, nicht nur speziell für dieses eine SNT sondern auch für eine Hochspannungskaskade und andere Anwendungen. Mir ist schon klar, wenn ich den Übertrager (Trafo) für eine Frequenz rechne was dann passiert wenn ich versuche diesen bei 1/10 oder noch weniger zu betreiben. In meinem Beispiel hatte ich ihn auf dieser Seite für 100kHz rechnen lassen und das kommt ja auch einigermassen hin, wie gesagt hat bei 80kHz gut getan, na ja ein paar Minuten wenigstens. Bei der Inbetriebnahme solcher Schaltungen fange ich mit der Primärspannung DC bei 0 an und erhöhe sie vorsichtig, achte dabei empfindlich auf die Stromaufnahme und die Ansteuerung der Leistungsstufe sowie die AC Ausgangsspannung des Übetragers, schon klar. Der Fehler war leider der Spannungsüberschlag in einem meiner Netzteile. Dann waren 2 Transistoren sowie der Treiber dazu hin. An der galvanischen Trennung muss ich noch einiges ändern.

So viele SNT's hab ich vermutl. noch nicht gebaut wie Du, kann folglich auch nicht so viel Erfahrung darin haben. Ich denke aber, man kann am LM494 die Impulse doch auch ganz gut messen bzw. diese durch Änderungen der Steuerspannungen beeinflussen. Wer weiss, evtl. komme ich auch von diesem Baustein ab und bau mir das anders auf.

Gruss Dieter

[richardk]

Hallo Dieter

Hm.. okay, das war dan wohl eine Missverständniss.

Zurück zu diesen "viel in einem IC's" die sind alle sammt
net und gut.
Der Hauptgrund ist die Flexiblität, einer aus
einzelnen Bausteinen aufgebauten Schaltung. Mann kann
überall messen, was ein speisen oder abzapfen oder
störende Glitches entdecken.

Messen, tue ich immer mit einem 4 Kanal Oszilloskop über high & low
side Schalter einer Halbbrücke mit einer Differenzial prob. Die anderen zwei Kanäle, kommen an die beiden PWM's.

Interresant, ist ja, was an der Brücke geschieht, oder gar die Schalter
stresst. Die Secundärseite ist anfangs uninterresannt.


Gruss Richard

[pulslaser]

Hi Richard, wie gesagt hab ich noch nicht so viele SNT's gebaut wie Du und daher viel weniger Erfahrung darin. Deshalb greife ich gerne auf fertige Bausteine zurück um sicher zu sein, dass die Impulse richtig generiert werden. Bei solchen Bausteinen wie dem LM494 z.B. hab ich eben unter anderem den Vorteil, dass ich nicht selbst nach einer genügend grossen Zeitverzögerung sorgen muss damit meine Low und High Side MosFet's nicht gleichzeitig durchschalten. Wie machst Du das bei einem diskreten Aufbau?

Ich hoffe, dass ich mein SNT mit den Kenntnissen die ich habe, stabil zum Laufen bringe. Darf ich mich an Dich wenden wenn ich mal nicht mehr weiter weiss?

Das Netzteil welches ich bauen will soll es ein zweites mal geben wenn es funktioniert. Jeweils eins soll eine Blitzlampe in einer Doppellampen ND:YAG Pumpkammer versorgen. Die Blitzlampen sollen im Simmerbetrieb laufen und mit einem Dual-IGBT (schon vorhanden) durchgesteuert werden. Entweder abwechselnd in Summe mit doppelter Pulsfrequenz oder gleichzeitig mit höherer Pulsleistung und halber Frequenz. Dabei kann man über die Pulsbreite, Frequenz und Lampenspannung die Laserparameter je nach Anwendungsfall in weiten Bereichen beeinflussen. Das ist das Ziel dabei.

Gruss Dieter

[richardk]

Hallo Dieter

Totzeiten kann man auf verschiedenste Arten realisieren.
Die Holzhackermethode wäre ein etwas hochohmiger Gate
Wiederstand und eine Diode drüber.
Weiters 40106 + Rc Zeitglied z.B. +a lot more...

Für die Inbetriebnahme kann ich dir empfehlen ausgangsseitig
auf die Gleichrichtung & Glätung am Anfang zu verzichten und
den Trafo mit ein paar Watt Ohmscher Last direckt an der HF
zu belasten.
Regelung deaktivieren und volle PWM fahren. So kannst
du das Teil erst ein mal auf Nennspannung fahren und fals
nötig (was bei deinem Trafo ich dir schon fast garantiere)
passende Snubber zu dimensionieren.
Dan hast du die ärgsten Störungen schon eliminiert und
hast eine grössere Chance deinen Regler stabiel zu kriegen.

Als nächstes ware dan die Gleichrichtung anzuklemmen und
wiederum Ohmsch belasten.

Weiters Ohmsche Last gegen "a lot of" Glühbirnen
in Serie austauschen und die Regelung mal werkeln lassen
und beobachten / anpassen.

Erst dann, hast du eine Chance richtig Leistung zu fahren.
Grobe Fehler solltest du bei diesem Vorgehen schon im Vorfeld
eliminieren können.

Gruss Richard