Einfaches und gutes Netzteil mit dreimal 5V selbstgebastelt
Verfasst: 30.07.2020, 00:59
Hallo liebe Netzteilbastler,
angeregt durch Gabriels Netzteilthread dachte ich mir, ja, so ein Dreifachnetzteil mit drei unabhängigen, galvanisch getrennten 5V-Spannungen brauche ich eigentlich auch noch eins. Und hier hatten wir die Diskussion, dass so manches chinesische Netzteil unnötig viel Verlustleistung produziert. Da dachte ich mir, dass es nun wirklich kein Hexenwerk ist, ein ordentliches Netzteil zu bauen. Damit das wenigstens ein klein wenig Spaß macht, habe ich mir auferlegt, keine Schaltpläne dazu zu zeichen, sondern sozusagen freihändig einfach mal was zusammenzulöten. Ich beginne mit dem Gehäuse und entscheide mich für dieses. Platz innen: 150mm Breite, 250mm Tiefe und 80mm Höhe mit ordentlich Kühlkörperfläche - ist gerade unterwegs. Da passen also drei gleiche Platinen mit 150mmx80mm hintereinander rein.
Als nächstes kommen die Überlegungen zum Trafo. Was will ich versorgen? Zwei G-MMC, die brauchen jeder ca. 0,5A, max. 1A beim Booten, und meinen Switch G-SG2424. Der hat ein 5V-Schaltnetzteil, über das er im Moment betrieben wird, aber auch eine DC-Buchse, über den ich ihn extern versorgen kann. Da zieht er beim Booten kurzfristig bis zu 3A, im Betrieb unter Last 1,5-2A. Also sollten die Netzteile auf einen Maximalstrom von gut 3A ausgelegt werden. Will man mit der Verlustleistung geizen, muss man die Trafospannung so niedrig wie möglich, aber so hoch wie nötig auslegen. Ich entscheide mich für 6V mit einem nachher noch dargelegten Gedankengang. Aber zunächst, welcher Trafo? Ringkern, R-Core oder herkömmlicher eckiger Eisenkern? Das Problem geht schon los wegen der 6V, da finde ich keinen Ringkern, der nur 6V hat, die fangen alle bei höheren Spannungen an. Klar, man könnte sich einen wickeln lassen, aber das kostet und dauert. Außerdem wäre komplett vergossen schön. Am Ende meiner kleinen Recherche entscheide ich mich für dieses kompakte Modell klassischer Bauart von Reichelt. Hat zwei 6V-Wicklungen à 2,5A, und wenn man die parallel schaltet, hat man 6V mit maximal 5A, das reicht.
Nun die Überlegungen zu den 6V. Eine Wechselspannung von 6V hat eine Scheitelspannung von 6V mal Wurzel 2, also 8,5V. Zu wenig übrigens für den aktiven Forumsgleichrichter, der braucht mindestens 9V. Also Dioden. Dioden mit kleiner Verlustspannung sind z. B. Schottkydioden. Ich entscheide mich für die SB530, die bei 3A nur 0,5V Spannungsabfall hat, also geht hier 1V verloren, weil immer zwei der vier Dioden eines Gleichrichters leitend sind. Bei normalen Brückengleichrichtern ist das locker das Doppelte. Damit haben wir dann bei 3A noch 7,5V vor dem Regler. Da empfiehlt sich ein fertiger lowdrop-Regler, also einer, der mit möglichst wenig Spannung zwischen Eingang und Ausgang zurecht kommt. Ich entscheide mich für den LM1084-5,0, ein fertiger und guter Festspannungsregler mit 5V, der außerdem 5A verkraftet. Mit dem habe ich bereits gute Erfahrungen gemacht bei höheren Strömen und zudem habe ich welche davon in der Schublade. Er braucht bei 3A Last nur 1,1V zwischen Eingang und Ausgang, und wir haben üppige 2,5V. Bleiben 1,4V übrig, und so viel Ripple also dürfen wir uns bei 3A maximal erlauben auf den Elkos vor dem Regler - davon hängt deren Größe ab. Eine Abschätzung der notwendigen Elkokapazität ergibt ca. 20mF.
Zunächst säge ich also aus drei Euro-Lochrasterkarten (160mmx100mm) drei solche Platinen mit 150mm x 80mm zurecht. Jetzt löte ich einen der Trafos auf eine der Platinen und außerdem primärseitig einen X2-Kondensator mit 150nF, der ein bisschen den HF-Dreck auf dem Netz schlucken darf. Sekundärseitig kommt ein Folienkondensator mit 100nF dran (ebenfalls Dreckschlucker) und noch einer mit 100nF, der aber zunächst nur an einer Seite angeschlossen wird. Der wird dann der C des Snubber-Gliedes, und wie man das R dazu bestimmt, zeige ich gleich. Also sieht das Gebilde jetzt so aus:
Jetzt zur Bestimmung des Snubber-Widerstandes. Zunächst muss man die Primärwindung kurzschließen, denn das Hausnetz stellt für rücklaufende Wechselspannungen quasi einen Kurzschluss dar:
Rechts sind die beiden in Reihe geschalteten 115V-Wicklungen, die kurzgeschlossen wurden. Links sieht man ein Trimmpoti (das blaue), das mit dem Snubber-C die parallel geschalteten Sekundärwicklungen überbrückt. Man sieht den Tastkopf eines Oszis, und über die rote und schwarze Klemme wird über einen frei verdrahteten 1kOhm-Widerstand folgendes Signal eines Rechteckgenerators eingespeist:
Das Signal des Oszis, wenn das Poti nicht drin ist:
Man sieht die Reaktion des angeregten Schwingkreises, ein langsames Ausschwingen mit knapp 30KHz Eigenfrequenz. Dann das Poti mit 1kOhm rein und so lange dran rum gedreht, bis die Nachschwinger minimal sind:
Poti raus und ausmessen, ca. 98,7 Ohm. Also ist der Snubber fertig, 100 Ohm in Reihe mit 100nF.
Als nächstes kommen die Dioden rein, erzähl ich nächstes Mal.
Viele Grüße
Gert
angeregt durch Gabriels Netzteilthread dachte ich mir, ja, so ein Dreifachnetzteil mit drei unabhängigen, galvanisch getrennten 5V-Spannungen brauche ich eigentlich auch noch eins. Und hier hatten wir die Diskussion, dass so manches chinesische Netzteil unnötig viel Verlustleistung produziert. Da dachte ich mir, dass es nun wirklich kein Hexenwerk ist, ein ordentliches Netzteil zu bauen. Damit das wenigstens ein klein wenig Spaß macht, habe ich mir auferlegt, keine Schaltpläne dazu zu zeichen, sondern sozusagen freihändig einfach mal was zusammenzulöten. Ich beginne mit dem Gehäuse und entscheide mich für dieses. Platz innen: 150mm Breite, 250mm Tiefe und 80mm Höhe mit ordentlich Kühlkörperfläche - ist gerade unterwegs. Da passen also drei gleiche Platinen mit 150mmx80mm hintereinander rein.
Als nächstes kommen die Überlegungen zum Trafo. Was will ich versorgen? Zwei G-MMC, die brauchen jeder ca. 0,5A, max. 1A beim Booten, und meinen Switch G-SG2424. Der hat ein 5V-Schaltnetzteil, über das er im Moment betrieben wird, aber auch eine DC-Buchse, über den ich ihn extern versorgen kann. Da zieht er beim Booten kurzfristig bis zu 3A, im Betrieb unter Last 1,5-2A. Also sollten die Netzteile auf einen Maximalstrom von gut 3A ausgelegt werden. Will man mit der Verlustleistung geizen, muss man die Trafospannung so niedrig wie möglich, aber so hoch wie nötig auslegen. Ich entscheide mich für 6V mit einem nachher noch dargelegten Gedankengang. Aber zunächst, welcher Trafo? Ringkern, R-Core oder herkömmlicher eckiger Eisenkern? Das Problem geht schon los wegen der 6V, da finde ich keinen Ringkern, der nur 6V hat, die fangen alle bei höheren Spannungen an. Klar, man könnte sich einen wickeln lassen, aber das kostet und dauert. Außerdem wäre komplett vergossen schön. Am Ende meiner kleinen Recherche entscheide ich mich für dieses kompakte Modell klassischer Bauart von Reichelt. Hat zwei 6V-Wicklungen à 2,5A, und wenn man die parallel schaltet, hat man 6V mit maximal 5A, das reicht.
Nun die Überlegungen zu den 6V. Eine Wechselspannung von 6V hat eine Scheitelspannung von 6V mal Wurzel 2, also 8,5V. Zu wenig übrigens für den aktiven Forumsgleichrichter, der braucht mindestens 9V. Also Dioden. Dioden mit kleiner Verlustspannung sind z. B. Schottkydioden. Ich entscheide mich für die SB530, die bei 3A nur 0,5V Spannungsabfall hat, also geht hier 1V verloren, weil immer zwei der vier Dioden eines Gleichrichters leitend sind. Bei normalen Brückengleichrichtern ist das locker das Doppelte. Damit haben wir dann bei 3A noch 7,5V vor dem Regler. Da empfiehlt sich ein fertiger lowdrop-Regler, also einer, der mit möglichst wenig Spannung zwischen Eingang und Ausgang zurecht kommt. Ich entscheide mich für den LM1084-5,0, ein fertiger und guter Festspannungsregler mit 5V, der außerdem 5A verkraftet. Mit dem habe ich bereits gute Erfahrungen gemacht bei höheren Strömen und zudem habe ich welche davon in der Schublade. Er braucht bei 3A Last nur 1,1V zwischen Eingang und Ausgang, und wir haben üppige 2,5V. Bleiben 1,4V übrig, und so viel Ripple also dürfen wir uns bei 3A maximal erlauben auf den Elkos vor dem Regler - davon hängt deren Größe ab. Eine Abschätzung der notwendigen Elkokapazität ergibt ca. 20mF.
Zunächst säge ich also aus drei Euro-Lochrasterkarten (160mmx100mm) drei solche Platinen mit 150mm x 80mm zurecht. Jetzt löte ich einen der Trafos auf eine der Platinen und außerdem primärseitig einen X2-Kondensator mit 150nF, der ein bisschen den HF-Dreck auf dem Netz schlucken darf. Sekundärseitig kommt ein Folienkondensator mit 100nF dran (ebenfalls Dreckschlucker) und noch einer mit 100nF, der aber zunächst nur an einer Seite angeschlossen wird. Der wird dann der C des Snubber-Gliedes, und wie man das R dazu bestimmt, zeige ich gleich. Also sieht das Gebilde jetzt so aus:
Jetzt zur Bestimmung des Snubber-Widerstandes. Zunächst muss man die Primärwindung kurzschließen, denn das Hausnetz stellt für rücklaufende Wechselspannungen quasi einen Kurzschluss dar:
Rechts sind die beiden in Reihe geschalteten 115V-Wicklungen, die kurzgeschlossen wurden. Links sieht man ein Trimmpoti (das blaue), das mit dem Snubber-C die parallel geschalteten Sekundärwicklungen überbrückt. Man sieht den Tastkopf eines Oszis, und über die rote und schwarze Klemme wird über einen frei verdrahteten 1kOhm-Widerstand folgendes Signal eines Rechteckgenerators eingespeist:
Das Signal des Oszis, wenn das Poti nicht drin ist:
Man sieht die Reaktion des angeregten Schwingkreises, ein langsames Ausschwingen mit knapp 30KHz Eigenfrequenz. Dann das Poti mit 1kOhm rein und so lange dran rum gedreht, bis die Nachschwinger minimal sind:
Poti raus und ausmessen, ca. 98,7 Ohm. Also ist der Snubber fertig, 100 Ohm in Reihe mit 100nF.
Als nächstes kommen die Dioden rein, erzähl ich nächstes Mal.
Viele Grüße
Gert