Wer kennt das nicht – gerade eine neue Schaltung entwickelt und aufgebaut, aber dann ist kein Netzteil mit der richtigen Spannung da.

Das Problem hat uns im Club auch einige Male ereilt, weswegen wir beschlossen kleine Labornetzteile aufzubauen, die auch für unsere Jüngsten sicher und geeignet sind.

Natürlich kommen da gleich fertige Bausteine wie der L200 oder der LM317 in den Sinn, mit denen im DARC bzw. unserem Ortsverband schon einige Netzteile entworfen wurden.

Da das etwas zu einfach wäre, beschlossen wir ein Netzteil mit Transistoren und Operationsverstärkern aufzubauen, sodass beim Aufbau auch noch vieles zu lernen dabei ist.

Unsere Anforderungen

• Sicherer Betrieb (bevorzugt über Steckernetzteil)
• Möglichst klein, damit es auch gut portabel ist
• Ausgangsspannung bis etwa 20V
• Stufenlose Spannungseinstellung mittels Potentiometer (ab 0V!)
• Ausgansstrom bis etwa 1A (je mehr desto besser)
• Stufenlose Strombegrenzung (z.B. zum Testen von LEDs)
• Dauerkurzschlussfest
• Anzeige der aktiven Strombegrenzung über eine LED
• Möglichst alles in THT, damit es auch einfach aufzubauen ist

Umsetzung

Zuerst schauten wir uns verschiedene Schaltungen für Labornetzteile im WWW an, fanden aber keines das unseren Anforderungen entsprach.

Entsprechent entwarfen wir eine relativ einfache Schaltung, die unseren Anforderungen gewachsen war:

Funktionsweise

Negative Spannung

Damit eine Ausgangsspannung von 0V erreicht werden kann, benötigen wir eine interne Spannung von etwa -5V.

Diese wird über den 5V-Festspannungsregler (7805) sowie den nachfolgenden Spannungsinverter (ICL7660) erreicht.

Wir hätten dies möglicherweise mit Rail-to-Rail Operationsverstärkern umgehen können, jedoch wäre das bzgl. möglicher Störungen und Mehrkosten eher von Nachteil gewesen

Spannungsreferenz

Über den Operationsverstärker IC1 (mit D1 und R1-R3) wird eine Referenzspannung von etwa 11.2V erzeugt.

Spannungseinstellung

Mit einem an X2 angeschlossenen Potentiometer kann die Soll-Spannung zwischen 0 und 11.2V eingestellt werden.

Strombegrenzung

IC3 vergleicht den Spannungsabfall über den Strommesswiderständen mit dem Maximalwert, der über ein Potentiometer an X3 vorgegeben wird.

Übersteigt der Strom diesen Wert so zieht IC3 die Soll-Spannung nach unten um den Maximalstrom zu halten.

Leistungsteil

Der Operationsverstärker IC2 bildet zusammen mit Q1 und Q2 den Leistungsteil.

Der OP vergleicht die Soll-Spannung mit der über R6 und R12 reduzierten Ausgangsspannung und steuert die Leistungstransistoren entsprechend, um am Ausgang permanent den Sollwert zu halten.

Schutzbeschaltung

Um das Netzteil etwas sicherer zu machen verwenden wir Eingangsseitig eine Schmelzsicherung.

Zudem ist am Eingang ein Ferrit verbaut, damit Störungen (wie die Restwelligkeit des Steckernetzteils) möglichst gut gedämpft werden.

Ausgangsseitig verwenden wir eine große Schutzdiode, damit auch induktive Lasten dem Netzgerät keinen Schaden zufügen können.

Dokumentation

Die Doku ist noch etwas in Arbeit und wird in den folgenden Tagen noch ergänzt.