SMPS Netzteil für ALC60X, Lexel88, SP168

[richardk]

Hallo Liebe Leute,

Nun endlich bringe ich mal paar "handfeste" Infos zu meinem SMPS Projekt.
Dabei handelt es sich um eine auf Leiterplaten umgesetzte Version der Schaltung
von unserem "wler". Dabei wurden flossen ein paar Vereinfachungen und Optimierungen
mit ein. Nun zeige ich euch mal den mommentanen Stand der Dinge, und äussere
einige Positive, leider aber auch negative Aspekte des Netzteil selbstbaus.

Hier seht Ihr einen Überblick des gesammten Versuchsaufbaus:


Dazu ist zu erwähnen, dass der Aufbau von getakteten Netzteilen bei höheren
Taktraten (hier 80kHz!) einen Stabielen Aufbau voraussetzen. Wie mann sieht
ist ein gewisser Aufwand von nöten um übersprechen in Signalleitungen usw. zu
vermeiden z.B. verdrillte Leitungen, abgeschirmte Leitungen, Masseflächen.



Hier sieht man das "Steuernetzteil". Dieses stellt die zwei vonaeinander Potenzial
getrennten 15V bereit. Dieser Teil der Schaltung ist 100% erprobt und wird zu 99%
nicht mehr überarbeitet. Diese Schaltung ersetzt in der Orginalschaltung
den schwer und vorallem nur teuer zu bekommenden 15->15V DC/DC Wandler.
Einzige Änderung die Einzug halten könnte wäre dass eine der beiden 15V
Symetrisch asugeführt wird, um auf einfache weise einen
LEM Stromsensor zu versorgen, der den Shunt ersetzen könnte, an dem bei
Vollast mommentan noch 50Watt verbraten werden wass den Gesammtwirkungsgrad
verschlechtert und den Kühlaufwand in die höhe treibt.



Dies ist der PWM Controller und die Galvanische Trennung zur Gate Treiber Stufe.
Dieser Schaltungsteil ist auch zu 100% erprobt und funktioniert. Hier steht bei
der nächsten überarbeitung nur eine kleine Korrektur an. Die zweite BNC Buchse kann
zwar aufgelätet werden, dann aber kein zweiter Stecker eingesteckt werden.
Hier muss der Abstand vergrössert werden.



Hier sieht mann die PWM Endstufe mit dem Gate Treiber IC (dass sich hinter dem BNC
verbirgt). Hier muss nurnoch die Platiene überarbeitet werden. Mommentan muss
sehr viel Kupfer auf der Lötseite zusätzlich aufgebracht werden um den benötigten
Querschnitt zu sichern. Desweiteren sind Gewisse Leiterbahnen zu nache aneinander
dass die Platiene mit "Plastik70" Isolierspray behandelt werden muss, um 350V DC
auszuhalten. Hier wurde die Schaltung auch etwas verändert. Es wurden zusätzlich
Gate Widerstände eingefügt, um EMV Störungen geringer zu bekommen, wass leider
zu lasten des Wirkungsgrades geht, allerdings nicht der Rede wert ist.



Nun zuletzt noch Filterbord, Drossel und Shunt.
Hier stehn einige Überarbeitungen an. Die Platine funktioniert zwar, allerdings
wird diese mit der PWM Endstufe "verheiratet" um möglichst EMV zu vermeiden.
Der Shunt wird ev. durch einen LEM Stromsensor ersetzt der 50Watt in der
Energie Bilanz bringt. Die Drossel wurde mit HF-Litze (400x0,1) gewickelt
und wurde anderst als von "wler" mit einem Halbschalen Kern realisiert. Dieser
Lässt im gegensatz zu einem Ringkern einen Luftspalt zu, in dem Energie Gespeichert
werden kann. Hier wird die Drossel nun kaum warm, wass denn Einsatz von HF-Litze
ab 15kHz rechfertigt (hier 80kHz).


Projekt Status:

Das Netzteil wurde bereits mit einer Eingangsspannung von 350V DC getestet auf:
-10Amp Kurtzschlussbetrieb (350V -> ca. 5V KRASS!!! und die Geräusche dabei )
-Leerlauf Betrieb, leider kommt es da zu "lükendem Betrieb" wass sich auch mit
unangenehmen Geräuschen äussert. Dabei wurde die einstellbare Leerlaufspannung
getestet die stabiel bleibt.
-600Watt Ohmscher Last. Weiter gieng das Labornetzteil nicht...
das geforterte 1,2kW wird demnächst folgen, wenn mir jemand hilft unsere grosse
3kW Laborspeisung aus dem Labor an meinen Arbeitzplatz zu tragen (und ich den
Mut dazu hab) )

Gedenken.....

SMPS cool... wenn ich noch ein Lineares Temparatur Derating einfüge kann ich's ohne Lüfter in einer Schuschachtel betreiben. Allerdings frage ich mich wo der Selbstbau
von Netzteilen seine Grenzen hat.... denn alleine die Bauteile die Ihr hier seht kosteten
mich ca. 120Euro, für dass Geld giebt's keine Platienen, keine Drossel, kein Gehäuse.
Summasumandunm könnte ich mir für das Geld (da ist noch keine Arbeit dabei) ein
funktionierendes Netzteil bei z.B. HB Laser kaufen
Allerdings habe ich für mein schweine schweres selbstbau Linearnetzteil sogar mehr
mehr ausgegeben als für das SMPS...
Vergesst nicht dass da noch Heitztrafo usw... dazu kommt... ausserdem fehlt noch
die ganze Netzgleichrichtung usw....

Wenn Ihr sowas nachbauen wollt, dann bracht Ihr:
fundierte Elektronik Kentnisse, Geld, geeignete Messgeräte (Oszilloskop unumgänglich),
Mechanische fähigkeiten, Nerven, geignete testlasten (z.B. einige 2kW Glübiren) und
auch dringenst empfohlen ein geeignetes Labornetzteil zum testen und abgleichen.

Wer Fragen hat stelle sie mir )

besste Grüsse aus der Schweiz RichardK

PS. wer meine mommentanen Unterlagen will dem stelle ich diese gerne
zur verfügung. Allerdings ohne Garantie und Support, bis Version 1.0 ereicht ist.
Einfach Mail an richard@web-world.ch

Desweiteren ist wler zu danken der hier bei Laserfreak Pionierarbeit auf dem
gebiet selbstbau Laser SMPS geleistet hat. DANKE!

[richi]

Hi Richard,

also Hut ab muß ich da jetzt mal sagen was du da auf die Beine gestellt hast.
Du hast ja sehr viel Ausdauer bewiesen und hier sind auch nun deine Früchte.
RESPECT sozusagen

Also weiter so und auf das die letzte Stufe auch noch bewältigt wird.

Gruß Richi

[Hatschi]

Alle Achtung!

[funkydoctor]

Richard, Du bist krass! Weiter so!!!

Tobi

[gento]

Nett Deine Isolierbohrungen *lol*
kennnst du Akopatz / stahlwolle des besseren aussehen der Fotos wegen ?

Ansonsten auf der Richterskala -6/+6 .....

6 X Plus Sternchen.

Gento

freut sich auf treffen ....

[ralf-k]

Hi!

Herzlichen Glückwunsch.
Nur frage ich mich was an normalen Bauteilen da 120EUR kosten soll?

Gruß Ralf

[richardk]

Danke für die Blumen...

@RalfK

Der Bauteilpreis:

Dieser kommt zustande wenn man nur die "edelsten" bestellt... wenn´s
Japan gab... habe ich z.B. Epcos bestellt usw...
ausserdem kommt noch dazu dass ich alles aus einer Quelle
(der Nachbaubarkeit / giebt auch eine schöne Bestellliste) bei der
Apotheke Farnell bestellt hab und da kam dan auch noch Porto dazu...
tja... es würde sicher auch günstiger gehn...

beste Grüsse RichardK

@Gento.. danke für die Sternchen.. *auch auf Treffen freu*

[ralf-k]

Hi!

Aso. Welcher Kern ist es eigentlich. Irgend ein PM?? Und welches Material.

Gruß Ralf

[wler]

Schaut nicht schlecht aus ! Ich werd's mich noch genauer anschauen,
bin aber gerade im Urlaub mit schlechter Verbindung. Bin gespannt
wie's dann am ALC geht !

Bis denne,
W.

[andi]

auch dringenst empfohlen ein geeignetes Labornetzteil zum testen und abgleichen.

Mein geregeltes Labor-NT (250VDC-40A) steht zur Verfügung
Andi

[richardk]

Hallo zusammen,

@RalfK

Der Ken um denn es sich handelt ist ein PQ5050. Das
Datenblatt findest du hier http://www.ferroxcube.com/prod/assets/pq5050.pdf
Darauf befinden sich ca.30 Windungen aus 400x01 HF Litze.
Desweiteren hat die Drossel einen 1mm Luftspalt.

@Andi

Du soltest wissen das mir solche Speisungen auch zu Füssen liegen.
Mann müste halt sich die Zeitnehmen und mal testen... Aber das kommt noch...

bis 60kW kann ich von 0-450V 0-250A Bidirektionalem DC/DC im
Labor gebrauch machen )

schöne Grüsse aus der Schweiz RichardK

[wler]

Hallo Richard,

ja einen Hallsensor zu verwenden ist sicher die
elegantere Loesung, wenn auch teurer. Ich wollte ja eh noch ein
kleines SNT fuer meinen NEC Argon Kopf bauen, da mache ich das dann
wohl so und nehme dann Deine Platinen

Wenn Dein layout komplett fertig ist, werde meine website updaten
und es mit einbauen, das koennen wir ja auch zusammen machen.

Zu den Vorteilen muss man natuerlich noch betonen, dass man im
Gegensatz zu einem Linearregler weder einen Vorschalttrafo noch
einen Tunnelkuehler braucht (mit dem man so 500-700W in die Luft
verpulvert). Wenn man das einrechnet, ist das SNT sicher guenstiger,
vor allem wenn man nicht teure Qualitaetsbauteile kauft, sondern zB bei
ebay nach guenstigen Mosfets und Dioden schaut. Der einzige
Engpass ist der Drosselkern, da braucht es uu etwas Glueck bis man
etwas geeignetes findet.

[ralf-k]

Hi!

Jo, das ist ja schon ein richtig schöner kern. Leider stehen die Daten von dem 1mm Luftspalt nicht da. Was sagt den das Oszi (Rippel, Spikes) bei guter Belastung?

"bis 60kW kann ich von 0-450V 0-250A Bidirektionalem DC/DC im Labor gebrauch machen"
?? Man wo lebt ihr da. son Teil hätte ich auch gerne. da braucht man ja kein Schweißgerät mehr. Gibt es da ein Bild von.

Gruß Ralf

[marcol]

Probier mal eine nicht lineare Ringkern Drossel aus, das löst so manches Problem wenn man ein Schaltnetzteil über einen grossen Lastbereich betreiben will - zudem gibt es weniger Probleme bei der EMV Abnahme (CE-Prüfung)

viele Grüße,
Marco

[derju]

so, erstmal hallo, bin neu im forum^^
kurz zu mir:
16 jahre, 10te klasse gymnasium bayern, hobbytechnisch mach ich hochspannung, elektronik und neuerdings auch bischn was mit lasern.
da ich 3 ALC60x köpfe hab und ich mir die passbank inkl dickerm, schweren trafo sparen wollte hab ich mal den buck converter nachgebaut, allerdings hab ich vorher die layouts überarbeitet^^

so, nun zu den problemen:
an sich funktioniert das ganze an 70V getestet, lässt sich gut regeln was den strom angeht.
dann bin ich vorher über stelltrafo und anchgeschaltetem trenntrafo mit 325V drauf, am ausgang des converters liegen allerdings dann >300V an ._.
hab das gefühl, das das mit der idle voltage nicht so hinhaun will wie es soll. zudem blitzen am buck alle 3 köpfe jeweils nur kurz auf, richtig zündet tut keiner.

hoffe eienr weiß rat was ich tun soll/kann

MfG derju

edit: ja ichw eiß, threadtotengräber... wollte deswegn aber keinen neuen aufmachn ><

[gento]

Hast Du jemals einen der Köpfe laufen sehen ?
Blitze kommen auch wenn die Köpfe platt ....

Gento

[derju]

ja, alle 3 liefen schon einwandfrei (110V trafo und passbank) und das vor ca 10 tagen ._.
also an den köpfen kann es nicht liegen, zudem find ichs iwie komisch das die sache mti der idle voltage nicht funktioniert, bzw sich in der hinsicht nichts, wirklich überhaupt nichts einstellen lässt

[fesix]

Also blitzen tun die Laser beim Zündvorgang auch, obwohl sie nicht "richtig" lasern.

Das ist normal.

Wenn sie blitzen, aber nicht zünden ist bei mir das Problem, dass der Zündstrom zu niedrig ist.

[derju]

ja nur was gegn tun -_-
an sich funktioniert der buck converter ja, bis auf die sache mit der idle voltage und das der laser nicht zünden mag ._.

[goamarty]

Ich hoffe, du meinst 325VDC. Die Idle Voltage Einstellung funktioniert eigentlich sehr einfach: R22 und R21 bilden einen Spannungsteiler 1:100. Danach kommt die 3V Begrenzungsdiode und ein 10k Poti zum Einstellen. Kontrolliere die entsprechenden Lötstellen und miß die Spannungen nach, so sollte sich das Problem schnell eingrenzen lassen.
Wie hast du die Layouts überarbeitet?

[derju]

sicher DC
mit dem spannungsteiler weiß ich auch sw
überarbeitung sieht so aus, das ich den regelteil mit bischn dickeren leiterbahnen ausgestattet hab, zudem die im leistungebereich dicker und bischn anderst verlegt

denke ich hab mitlerweile das problem gefunden, denke es liegt an der drossel und das diese sehr shcnell in di sättigung geht und mir dadurch meine endstufe grillt ._.
4 fets mussten ihr leben schon lassen ><

werde nextes wochenende die drossel mit nem luftspalt versehn und notfalls noch andre ferrit kerne ausprobieren

edit:
fallses wen intressiert, so sieht das ding atm aus ( sind nur paar kabel hinzu gekommen)

[goamarty]

OK, ich wußte nicht, das nicht die Regelung der Leerlaufspannung das Problem war, sondern der fehlende Luftspalt der Drossel und die dadurch platten FETs. Eine Drossel ohne Luftspalt geht immer schnell in Sättung nd wrd deslb in Step-Down oder Sperrwandlern kaum verwendet. Eisenpulver Ringkerne sind eine Ausnahme, die haben einen "verteilten Luftspalt" im Material.
Warum muß eigentlich der Shunt 50W verheizen? 5V Spannungsabfall für einen Shunt sind sehr hoch, was spricht dagegen, demn auf 500mV zu dimensionieren und die Spannung nachher mit einem OPV zu verstärken?

[derju]

ich hab ebn keinen 500mOhm shunt drin der 50W verheizt, sondern nen original alc60x 200mOhm shunt xD
spannungsteiler in der regelung wurde natürlich dementsprechend angepasst

meine drossel ist btw ferrit, recht groß
werd am wochenende mal n luftspalt reinsägen und weiter testn

[goamarty]

Ferrit mußt du eher schleifen als sägen. Im allgemeinen reicht es aber, zw. die zwei Kernhälften eine Zwischenlage (Plastik, Epoxi ohne Cu oder zur Not Pappe) mit der halben gewünschten Luftspalthöhe zu legen. Die Hälfte deshalb, weil ja der Luftspalt im Zentrum mit dem außen in Serie liegt, der äußere besteht halt aus zwei parallelgeschalteten Teilen halber Fläche.
Dieses Verfahren verschlechtert zwar das EMV Abstrahlverhalten etwas, aber das macht zum Testen und experimentieren erstmal nichts, man kann den Luftspalt auch leicht verändern.
Am Luftspalt entsteht nämlich ein verstärktes Streufeld. Bei einem Kern mit innen eingeschliffenem Luftspalt schirmt die Wicklung das Streufeld ab. Wenn aber der Luftspalt auch außen ist, dann wird dieser Teil des Streufeldes nicht abgeschirmt.

[derju]

hatte vor das ganze mit so einer kleinen handsäge und trennscheibe zu machen.
mit ner plastikscheibe o.Ä geht atm nicht so einfach, da die kernhälften verklebt sind.
zudem hat der kern an sich eine recht... nja, eingensinnige form

werd entweder einen baugleichen kern nehmen bei dem ich den shcmalen mittelteil rausgebrochen hab oder dort einen luftspalt reinschleifen.

[gento]

Tip. Lade die Bilder im Laserfreak hoch.

Dann wird man nicht zwangsweise mit Werbung zugemüllt.

lg
Gento

[goamarty]

Normal sind die Kerne getrennt und werden erst nach dem Wickeln verklebt. Aber der Kern scheint recycled zu sein. Der gestufte Luftspalt erzeugt ein spezielles nichtlineares Verhalten, kann sein, daß das die EMV verbessert. Vielleicht auch für ein besseres Teillastverhalten eines Netzteiles. Der Kern hat also eh schon einen recht großen Hauptluftspalt.

[halumori]

My system is not starting even pressing start or restart smps fan not running is it with power problem? i have facing this problem since 2 days my system wont start when i press start button even smps fan is not running there is no problem with power supply wire can anyone tell me is it problem with smps or os iam using xp mother board mercury, raM 256 ,40GB HARD DISK,2.4 ghz prossesor using ups.