Labornetzteil 0-23V 3A aus Schrott

Geschrieben von: Volker Lange-JansonMontag, den 30. Oktober 2017 um 09:00 Uhr - Aktualisiert Sonntag, den 15. September 2019 um 06:25 Uhr

// Labornetzteil 0 bis 23 Volt, max. 3 A aus Schrott mit Lüfter undLängsregelung

Nach einigen Monaten hat mein Labornetzteil endlich ein Gehäuse bekommen undnachträglich als Zugabe einen Lüfter für die beiden Transistoren 2N3055 derLängsregelung erhalten. Zum Einsatz kam neben Holz- und Blechabfällen auch eineMenge Elektronikschrott. Für mich war das Projekt ein sinnvoller Bastelspaß wie in den70er- oder 80er-Jahren des letzten Jahrhunderts mit schweren Trafos, dickenKühlkörpern und bedrahteten Bauteilen.

Merkmale (ungefähre Angaben): 0 bis 23 Volt  Ausgangsspannung, bis 16 Volt max. 3Ampere Ausgangsstrom, regelbare Strombegrenzung von etwa 10 mA bis 3 A.Brummspannung bei 9 Volt und 3 A etwa 3 mVss, beim Einsetzen der Strombegrenzung10mVss. Beim Lastwechsel von 3 A auf 0 A steigt die Spannung um etwa 200 mV. Gewicht: 3,4kg.

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Die Schaltung:  Sie ist unter  Labornetzteil 0 - 30 V und 2 mA - 3 A nachgebautbeschrieben. Man beachte dort im Text, dass eine  zu hohe sekundäre Trafospannung dazuführt, dass die Operationsverstärker an Überspannung sterben. Am Ladeelko sollten zurSicherheit nicht mehr als 24 Volt DC anliegen. Dies entspricht einer Sekundärspannung vonetwa 19 Veff bei 230 Volt Netzspannung, die sich aber bis auf 230 V x 1.1 = 253  Volt erhöhenkann. Die Betriebsspannung des TL081 Operationsverstärker darf 36 Volt nicht überschreiten.Die Hilfsspannung liefert 5,6  Volt. Am Ladeelko dürfen also bei 253 Volt Netzspannung nichtmehr als 36 Volt - 5,6 Volt = 31,4 Volt anliegen.

Der direkte Link zur Schaltung lautet

http://www.electronics-lab.com/project/0-30-vdc-stabilized-power-supply-with-current-control-0-002-3-a/ .

Die Schaltung gibt es auch als Bausatz mit  Platine in der Bucht beim Chinesen unter"0-30V 2mA-3A Adjustable DC Regulated Power Supply DIY Kit Short w/ ProtectionMO" für ein paar Euro zu erwerben. Anstelle von 5,6 Volt Z-Dioden kommen solche mit5,1 Volt Zenerspannung zum Einsatz. Dann ist noch ein 24-Volt-Festspannungsregler für den

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Labornetzteil 0-23V 3A aus Schrott

Geschrieben von: Volker Lange-JansonMontag, den 30. Oktober 2017 um 09:00 Uhr - Aktualisiert Sonntag, den 15. September 2019 um 06:25 Uhr

Betrieb eines Lüfters vorhanden. Der Kühlkörper und der Trafo fehlen bei diesem Bausatz. Aufmanchen Platinen sollen die Symbole der kleinen Dioden in der falschen Richtung angebrachtsein. Es gibt zum Glück im Internet genügend Fotos von der bestückten Leiterplatte.

Das fertig aufgebaute Netzteil besteht aus vielen Teilen von der Schrottkiste. Holz- undBlechabfälle nebst Platinenreste kamen zum Einsatz. Die Kabel stammen ausausgeschlachteten Fernsehern.

Rückseite mit Lüftern und Kühlkörper. Die Lüfter stammen von AT-PC-Netzteilen

Ist das Netzteil im Regal untergebracht, kommt nur die Gestaltung der Front zur Geltung. Daskompakte Gerät passt selbst in eine kleine Ecke. Auf ausreichende Belüftung ist zu achten.  

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Labornetzteil 0-23V 3A aus Schrott

Geschrieben von: Volker Lange-JansonMontag, den 30. Oktober 2017 um 09:00 Uhr - Aktualisiert Sonntag, den 15. September 2019 um 06:25 Uhr

Im Gegensatz zur ursprünglichen Schaltung kamen zwei 2N3055 zum Einsatz. Die Emitterwerden über zwei 0,47-Ohm-Widerstände zur Stromgegenkopplung gespeist, umd die Strömegleichmäßiger zu verteilen, da die beiden Transistoren nicht den gleichenStromverstärkungsfaktor besitzen.

Ein 10-Gang-Poti würde die Einstellung der Spannung erleichtern. Ich bin trotzdem davonwieder abgekommen, da man doch sehr viel Drehen muss.

Wer sich weniger Mühe machen möchte, kann für wenig Geld zu fertigen Netzteil-Bausätzengreifen, die es in z.B. in der Bucht direkt aus China gibt. Die Platine muss nur bestückt werden.Die Hauptarbeit macht das Gehäuse.

Nachbau der Schaltung auf einer Platine. Der Kühlkörper war überflüssig. DieEntbrumm-Kondensatoren parallel zu den Dioden des Brückengleichrichters fehlen noch.Beschreibung unter Labornetzteil 0 - 30 V und 2 mA - 3 A nachgebaut .

10nF-Kondensatoren über den Dioden des Brückengleichrichters vermeiden Brumm beiangeschlossenen Radios von Langwelle bis Kurzwelle. Die Dioden werden heiß. Kabel dürfensie nicht berühren.

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Labornetzteil 0-23V 3A aus Schrott

Geschrieben von: Volker Lange-JansonMontag, den 30. Oktober 2017 um 09:00 Uhr - Aktualisiert Sonntag, den 15. September 2019 um 06:25 Uhr

Zusätzlicher Widerstand von etwa 4,7 kOhm am Poti für die Spannungswahl. Der Widerstandsorgt dafür, dass 0  Volt bis 23 Volt von einem Endanschlag bis zum anderen des Potisüberstrichen werden.  

Der Drahtverhau war leider nicht zu vermeiden. Entbrummen für  den Betrieb von Empfängern unter 30 MHz: Das Netzteil eignet sich fürden Radiobastler, da nachträglich parallel zu allen GleichrichterdiodenEntbrumm-Kondensatoren von 10 nF geschaltet wurden. Testweise wurde ein Kofferradio aufUKW bis Langwelle mit dem Netzteil betrieben. Kein Brummen oder Pfeifen war zu vernehmen. Beschaffung der Leistungstransistoren, der Kühlkörper, des Isolationsmaterials undder Wärmeleitpaste: Kühlkörper, die für die Montage des 2N3055 in seinem TO3-Gehäusegeeignet sind, sind inzwischen schwer zu beschaffen.  Alternativ geht auch der preisgünstige 2SD1047, welcher im TO3-P-Gehäuse daher kommt und einfacher zu montieren ist, da nur ein Loch zubohren ist. Die Materialien zur Kühlung findet man in der Bucht mit den Begriffen"insulation washer" (Isoliernippel)  und "TO3P insulation" bzw."TO3 insulation" für die Isolierscheiben oder Glimmerscheiben. Mit"heatsink" oder "Kühlkörper" findet man die Kühlkörper und mit"heatsink plaster" eine große Auswahl an Wärmeleitpasten.  Der Wikipedia-Artikel über den 2N3055ist lesenswert und warnt vor gefälschten 2N3055. Gehäuse: Zum  Einsatz kamen alte Bretter, die ich mit grauer Bodenfarbe lackierte undanschließend mit Lackreiniger polierte, damit die Pinselstriche verschwinden. Das Alublech derFrontseite schliff ich mit 300er-Schleifpapier und danach mit rostfreier Stahlwolle undSeifenwasser immer in einer Richtung. Digitale Strom-Spannungsanzeige: Sie ist unter  LED-Strom-Spannungs-Anzeige imEinbaurahmen beschrieben und muss indiesem Fall mit einer galvanisch getrennten separaten Stromversorgung betrieben werden, dieunter  Bau einesbrummfreien, stabilisierten Netzteilsbeschrieben ist und 5 Volt liefert. Dieses Netzteil ist notwendig, da sich die Ausgangsspannungunter 4,5 Volt herunterregeln lässt. Die Anzeige braucht mindestens 4,5 Volt. Die Anzeige desStroms ist unter 200 mA sehr fehlerhaft.

Zum Einsatz kommt die digitale Anzeige WR-005 für Strom und Spannung, die es ebenfalls inder  Bucht aus China kommt. Kurzschlussfestigkeit und regelbare Strombegrenzung: Nach meinen Versuchen ist dasNetzteil kurzschlussfest. Angeblich soll beim Einschalten des Netzteils eine Spannungsspitzeauftreten, die ich aber nicht feststellen konnte. Die regelbare Strombegrenzung ist beimExperimentieren eine angenehme Erleichterung, die die Bildung von ungewollten Rauchwolkenund anderen Knalleffekten verhindert. // Warum eine Längsregelung? Im Vergleich zu einem Schaltnetzteil gibt es keinen Ärger mitHF-Störungen und einem Ripple auf der Ausgangsspannung, der nur schwer wegzufiltern ist.Nachteilig sind die hohe Verlustleistung und die erhebliche Wärmeentwicklung der Transistorenin der Längsregelung. Gerade bei hohen Strömen und gleichzeitig niedrigenAusgangsspannungen ist die Wärmeentwicklung besonders hoch. HF-fest? Ich habe nicht geprüft, ob das Netzteil für den Sendebetrieb HF-fest ist. BeimSenden mit einem angeschlossenen Funkgerät könnte Hochfrequenz einströmen, die Ausgangsspannung erhöhen und dadurch das Funkgerät beschädigen. Lüfter: Den Lüfter baute ich nachträglich ein, da ich die passenden Teile gefunden hatte. Bei9  Volt und 3 A Ausgangslast läuft der Lüfter 3 Minuten lang mit Pausen von 5 Minuten. DerLüfter stammt aus einem alten AT-Schaltnetzteil für PCs. Die Regelung folgt mit einemThermoschalter auf dem Kühlkörper. Bei etwa 56 °C Kühlkörpertemperatur schaltet sich derLüfter ein und bei 41 °C schaltet er sich ab. Der 12-Volt-Lüfter läuft mit 15 Volt. Das ist etwaszu viel. Allerdings läuft er ja nur sehr selten. Der Lüfter bläst in Richtung Kühlkörper. Die seitlichentweichende Luft ist dann spürbar warm. Die Versorgungsspannung für den Lüfter wird direktam Ladekondensator entnommen. Dort liegen 24 Volt DC an, die mit einem15-Volt-Festspannungsregler stabilisiert werden. Für die Montage der Kühlkörper und desThermoschalters kam Wärmeleitpaste zum Einsatz. Normalerweise läuft der Lüfter nie, da diemeisten Schaltungen nicht mehr als 500 mA benötigen. Verbesserungen mit zwei Lüftern: Leider hatte sich die Zweipunkt-Regelung mit demThermoschalter nicht bewährt. Parallel zum Thermoschalter wurde ein Widerstand von etwa220 Ohm geschaltet und zusätzlich ein Elko von 100uF. Dadurch läuft der Lüfter ständig mitminimaler Drehzahl. Der Elko erleichtert das Starten des Motors. Bei einer Last von 9 Volt und 3Ampere steigt die Temperatur des Kühlkörpers nie über 30 °C. Zur Not kann sich derThermoschalter bei etwa 50 °C schließen und der Lüfter läuft dann mit voller Drehzahl. Im Gehäuse ist es bei einer Last von 9  V und 3 A mit über 50 °C sehr heiß geworden, wozudie Rückseite des Kühlkörpers und der Trafo, welcher ebenfalls 40 bis 50 °C warm wird, ihreBeiträge als Wärmequellen leisten. Deshalb wurde ein weiterer Lüfter auf den Deckelgeschraubt, der ständig läuft. Die Temperatur sank dann im Gehäuse auf 30 °C. Das Rauschen der Lüfter ist so leise, dass sie von einem Radio mit Zimmerlautstärke übertöntwerden. Unter http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN1040-D.PDF steht mehr zur Kühlung vonHalbleitern und ihre Montage auf Kühlkörpern. Die Seite http://www.elektronikbasteln.pl7.de/berechnung-von-kuehlkoerpern-fuer-halbleiter.htmlgibt Auskunft zur Berechnung von Kühlörpern.

Ein alter Lüfter aus einem PC bläst auf die Transistoren, wenn es ihre Verlustleistungerfordern. Die Transistoren sind mit Glimmerscheiben isoliert montiert. Die Glimmerscheibensind beidseitig mit Wärmeleitpaste bestrichen.

Trotz reduzierter Drehzahl ist die Kühlung der beiden 2N3055 sehr gut. Der 12-Volt-Lüfterläuft gedrosselt mit 5 Volt und bläst direkt auf den Kühlkörper.  

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Labornetzteil 0-23V 3A aus Schrott

Geschrieben von: Volker Lange-JansonMontag, den 30. Oktober 2017 um 09:00 Uhr - Aktualisiert Sonntag, den 15. September 2019 um 06:25 Uhr

Verdrahtung auf der Rückseite Kühlkörpers. Zwischen den beiden Transistoren sitzt derThermoschalter.

Nachträglich eingebaute Spannungserzeugung für den Lüfter. Festspannungsregler, zweiSchutzdioden für alle Fälle und zwei 220nF-Kondensatoren, damit es nicht schwingt.

Vorwiderstand des Lüfters mit Elko parallel zum Thermoschalter (Beschreibung im Text).   Verdrahtung: Die Verdrahtung ist wild, da die langen Kabel notwendig waren, um denKühlkörper und die Frontplatte verdrahten zu können. Dazu sind diese beiden Einheitenabzuschrauben. Trotz der chaotisch anmutenden Verdrahtung konnte ich keineSchwingneigung feststellen.  Die gedrängte Bauweise erschwerte die Montage.

Frontplatte von der Rückseite. Sicherheitsaspekte: Die beiden Netztrafos sind mit Feinsicherungen abgesichert. AlleMetallteile des Gehäuses, der Kühlkörper und der große Trafo sind mit dem Schutzleiterverbunden.  Die Schaltung selbst ist nicht mit dem Schutzleiter verbunden. Am Kühlkörper kannman sich die  Finger verbrennen und der Lüfter birgt eine Verletzungsgefahr. Zudem ist derKühlkörper so scharkantig, dass er den Tisch zerkratzen kann. Aus diesen Gründen läuft dasNetzteil nur unter Aufsicht und im Regal, wo es vor neugierigen Katzen und anderenLebewesen sicher ist. Es ist eben ein Selbstbauprojekt für die Werkstatt und nicht für denallgemeinen Verkehr gedacht. Es ist auch fraglich, ob das Netzteil einen Transport mit der Postüberleben würde, weil der eine kleine Kühlkörper doch sehr wackelig angebracht ist. Beimnächsten Mal mache ich es besser. Man lernt immer was dazu.

Labornetzteil von oben. Da die Temperatur innen auf über 50 °C stieg, kam auf dem Deckelein zusätzlicher Lüfter zum Einsatz. Dieser Lüfter bläst nach oben.

Befestigung des zweiten Lüfters, der parallel zum ersten geschaltet ist. Er kühlt dieInnentemperatur von 50 °C auf 30 °C, wenn das Netzteil mit 3 Ampere bei 9 Volt belastet ist.Nagellack dient als Sicherungslack für die kleinen M3-Muttern.

Kabelbinder halten den Hilfstrafo fest, da Heißkleber schmolz. Wer braucht schon 3 Ampere? In den allermeisten Fällen würde für den Radiobastler einAusgangsstrom von 500 mA bis 1 Ampere ausreichen. Dazu lässt sich am Strom-Poti einzusätzlicher Widerstand einbauen. Es kommt ein kleinerer Trafo und ein kleinerer Kühlkörperzum Einsatz. Der Lüfter entfällt. Wer die volle Leistungs ausschöpfen will, muss mit großenKühlkörpern und Lüftern arbeiten. Die gilt besonders bei einer kompakten und platzsparendenBauweise. //

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