HCP45 Hochstrom-Netzteil

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elo
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HCP45 Hochstrom-Netzteil

Beitrag von elo »

Hallo,

ich habe den Schaltungsvorschlag von Carsten Meyer für den DCG / DCP Vorregler nachgebaut.
Grundsätzlich funktioniert der Vorregler. Im Einzelbetrieb getestet mit einer regelbaren Spannung am Control-Eingang lässt sich die Ausgangsspannung von etwa 2,5 Volt bis Höhe der externen DC Spannung regeln. Dabei können locker Ströme bis über 5 A entnommen werden (bei 5,5 A habe ich aufgehört). :wink:
Der Spannungsabfall an ZD1 liegt im unteren Spannungsbereich unter 3,3 Volt da nur ein sehr geringer Strom durch die Zenerdiode fließt. Erst bei höheren Spannungen nähert sie sich 3,3V.
Die Differenz zwischen Control-Spannung und Ausgangs-Spannung schwankt zwischen etwa 2,5V und 3,5V. Vermutlich weil der Strom durch die Zenerdiode stark schwankt bzw. zu niedrig ist (bei 30 Volt etwa 1mA).

In der Kombination mit dem DCG / DCP funktioniert die Schaltung leider nicht wie gewünscht. Bei Ausgangs-Spannungen unter etwa 3 Volt am DCG wird Fuseblow angezeigt (Sicherung defekt). Leider habe ich hierfür keinen änderbaren Parameter gefunden.

Tests mit hohen Strom (2A da die Imax noch nicht umprogrammiert wurde) zeigen das kaum Wärme ensteht.

Falls das Problem mit Fuseblow nicht lösbar ist (ohne Änderung der Firmware) versuche ich die Differenzspannung zu erhöhen. :?

Viele Grüße
Uli
psclab38
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Re: HCP45 Hochstrom-Netzteil

Beitrag von psclab38 »

Hallo Uli,

reicht denn eine Betriebsspannung der DCG-Ausgangsstufe von runter bis 2,5V? Oder wird da die Regelung des DCG etwas matschig, also bei Lastausregelung?

Vielleicht bringt es etwas die Widerstände R1 und R3 im Verhältnis etwas niederohmiger zu machen, so daß die Zenerdiode mehr Strom abbekommt. Einfach mal die Verlustleistungen bestimmen, die da so auftreten können. Und/oder eine Zenerdiode mit höherer Spannung einsetzen. Nur mal so in den Raum geworfen, ich hab das jetzt nicht nachgerechnet.

Wenn Du die C-Firmware einsetzt, dann können wir vielleicht auch einen Schalter einbauen, mit dem man das Fuseblow totlegen kann. Bei der Pascal-FW können wir leider nix machen; kein Compiler.

Grüße
Paul
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elo
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Re: HCP45 Hochstrom-Netzteil

Beitrag von elo »

Hallo Paul,

ich verwende soweit vorrhanden für alle Module die C-Firmware. Ich habe in der Datei dcg.c den Eintrag für die Schwellspannung gefunden (Status.FuseBlown = (tmpVolt < 5.0). Leider ist es mir nicht gelungen die Firmware zu kompilieren. Ich bin da noch zu unerfahren. :|
(WinAVR meldet "undefined reference to main")

Die Spannung von 2,5V ist zu niedrig. Da ich die Firmware nicht ändern konnte habe ich eine 5,1V Diode eingelötet. Bei 2A Stromentnahme steigt die Temperatur des DCP-Kühlkörper nach 15 Minuten nicht über 40°C.
Rechnerisch würde auch bei 5A die Verlustleistung max. etwa 25W betragen. Wäre noch ok.
Leider ist auch mit der 5,1V Zenerdiode das Problen nicht ganz gelöst. Bei etwa 1V am DCG erscheint wieder Fuseblow.
Ich werde versuchen den Strom durch ZD1 zu erhöhen.

Ich hatte (nach langer, langer Bastelpause) Probleme, die Platine für das HCP herzustellen (zu wenig Toner im Drucker).
Mit neuer Patrone ist es gelungen und es macht unheimlich Spaß den Lötkolben wieder zu schwingen. :D

Freut mich das noch einige aktiv sind.
Danke
Uli
psclab38
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Re: HCP45 Hochstrom-Netzteil

Beitrag von psclab38 »

Hallo Uli,

es ist wirklich kein Problem in die C-Firmware noch einen Schalter reinzuknoten. Mir schwebt vor, die OPT17 mit einem Bit zu erweitern. Das kann man dann setzen und die "Fuseblw"-Meldungen werden unterdrückt.

Ich komme aber vsl. erst in den nächsten Tagen dazu. Eine Korrektur muß sowieso noch rein - auch wenn der Fehler wohl nie aufgetreten ist.

Grüße
Paul
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Re: HCP45 Hochstrom-Netzteil

Beitrag von psclab38 »

So, ich habe die DCG2-C Firmware geändert:

die Option OPT16 (oder Nummer 167) hat ein weiteres Bit, bit3 (also Wert dezimal 8 ), mit dem man die FUSE/FUSEBLW Meldungen abschalten kann:Wert von 167 auslesen, 8 dazuaddieren und neuen Wert schreiben.

Die Sache mit dem Fuseblow und Overvolt ist leider etwas verknotet. Ich habe versucht, da eine Verbesserung reinzubringen, daß bei Fuseblow auch wirklich der Zustand angezeigt wird (wenn er nicht extra abgeschaltet ist). Aber die OVERVOLT-Fehlerbedingung (Ausgangsspannung größer als Eingangsspannung minus 2Volt) wird weiter geprüft und die Relais schalten entsprechend.

Ich hänge mal die Beta-Version 1.1 hier an. Wer mag, möchte bitte ausprobieren, insbesondere auch jemand mit dem normalen DCP (hab ich nämlich nicht). Feedback gerne an dieser Stelle.

Grüße,
Paul
DCG2Firmware-m32_V1.1beta.zip
Achtung Beta!
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elo
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Re: HCP45 Hochstrom-Netzteil

Beitrag von elo »

Hallo Paul,

danke! Ich werde es am Wochenende ausprobieren.

Im HCP ist Strom durch die Z-Diode bei niedriger Augangsspannung zu klein. Erste Experimente mit kleinereren Werten zeigten eine Verbesserung. Ich werde die Widerstände R1 R3 auf den minimal möglichen Wert verkleinern so das ein Stom von etwa 25 mA bei der höchsten Ausgangsspannung fließt.
Soweit ich die Schaltung durchschaue muss das Verhältnis R1 zu R3 2 zu 1 bleiben. Es liegt dann von der Ausgangsspannung - 3,3V ein drittel an U1 an.
Morgen kommen noch einige Bauteile (Trafo und Widerstände) :D

Könntest du mir bitte den Aufruf für WINAVR senden.
Ich hätte gern gewusst was ich falsch mache.

Gruß
Uli
psclab38
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Re: HCP45 Hochstrom-Netzteil

Beitrag von psclab38 »

Hallo Uli,

ich verwende Atmel Studio zum Programmieren. Ein etwas großer Klotz, aber man lernt die Annehmlichkeiten zu schätzen.
Das alte AVR-Studio geht auch. Sourcen reinziehen, etwas konfigurieren (F_CPU=16000000UL), Compiler/Linkeroptionen etc.

Wenn Du einfach nur die Kommandozeile verwenden willst, dann hab ich mal mit den alten WinAVR-Versionen aus 2008/2009 ein Compile-in-One Batch verwendet:
DCGcompile_allinone.zip
(603 Bytes) 205-mal heruntergeladen
Das hier angewandte --combine ist aber nur mit den alten Compilern kompatibel.

Mit den alten WinAVR oder auch mit dem aktuellen AVR-GCC funktioniert ein Makefile, das das Atmel-Studio erzeugt hat und ich mal angepaßt habe. Kommt in ein Unterverzeichnis unter den Sourcen (z.B. "default"). Im Makefile muß noch der Pfad der GCC-Toolchain-Installation angepaßt werden:
Makefile.zip
(1.71 KiB) 305-mal heruntergeladen
Aufruf mit "make all"

Den aktuellen avr-gcc 4.8.1 gibt es auch als Standalone-Toolchain von Atmel (nach Registrierung). Macht wirklich kleinen Code.

Grüße
Paul
Neuling
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Re: HCP45 Hochstrom-Netzteil

Beitrag von Neuling »

Ich bin gerade dabei, ebenfalls ein DCG mit HPC- Vorregler in Betrieb zu nehmen. Dabei habe ich folgendes Phänomen:

Wenn man den HPC im Leerlauf (Last 10k) mit einer externen Steuerspannung betreibt und die Ausgangsspannung misst, erhält man ab 1 Volt Steuerspannung eine Spannung von 3 Volt am Ausgang, also ein Delta von 2V. Dieses Delta steigt bis etwa 5 ... 6V Steuerspannung auf 3V an und bleibt dann konstant.
Da ich mit einem regelbaren Netzteil festgestellt hatte, dass mein DCG mindestens 4,2V über dem Ausgangstransistor benötigt, um den Ausgang konstant zu halten, habe ich den Wert der Z-Diode von 3,3V auf 4,7V erhöht. Der HCP verhält sich damit im Prinzip gleich, nur das Delta liegt dann bei 4,5 V, wie gewünscht.

Wenn ich nun das DCG anschließe (Basis von Q12 an Steuereingang HPC) und bei 12V Ausgangsspannung des DCG den Strom erhöhe, passiert folgendes: Die ungeregelte Eingangsspannung (MSA 4) minus Ausgangsspannung, also das Delta über dem Leistungstransistor, steigt linear von 5 V auf 7,4 V an bei einem Ausgangsstrom von 0 bis 2A. Das exakt gleiche Bild bei eine Ausgangsspannung von 6V. Bei einer Ausgangsspannung von 25 V sieht es anders aus: hier steigt das Delta von 5,3V auf 6V bei einem Strom von 0 bis 0,6A um dann wieder auf 5,8V bei 1A zurückzugehen. Höhere Ströme verträgt leider meine elektronische Last bei dieser Spannung nicht.

Meine Frage: Hat jemand dieses Phänomen ebenfalls beobachtet und weiß vielleicht eine Erklärung?
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elo
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Re: HCP45 Hochstrom-Netzteil

Beitrag von elo »

Hallo Paul, danke für den Kommandozeilen-Befehl. WINAVR kompiliert jetzt.
Ich hatte bereits vor einigen Wochen ATMEL Studio geladen. Ich werde mich damit mal beschäftigen.
Es geht mir nur darum ein wenig mit Mikrokontrollern zu experimentieren, einfach zum Spaß :D.

Hallo Neuling (Vorname oder Nachname? Es wäre nett einen Post mit Gruß und Vorname / Nickname abzuschließen),
ich gehe davon aus das die Ursache der zu geringen Strom durch die Zener-Diode ist (siehe vorherige Posts). Die Diode wird im nicht linearen Bereich betrieben (zwischen etwa <0,1 und 3 mA). Meiner Ansicht nach müßte R1 und R3 auf ein 10tel verkleinert werden.

Leider ist mein Versuch den Strom durch niedrigere Widerstände zu erhöhen fehlgeschlagen. Der LT1074 ist abgeraucht. :(
Ursache war jedoch der Transformator. Ich hatte bisher die Schaltung mit einem alten Laptop-Netzteil betrieben (19V 5A). Der Trafo hat 30V Wechselspannung. Im Leerlauf wird die zulässige Spannung für den LT1074 überschritten. Jetzt muß ein HV Typ her. Dann geht es von vorne los.

Grüße
Uli
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Re: HCP45 Hochstrom-Netzteil

Beitrag von Neuling »

Hallo Uli, Du hast recht. Der Strom durch die Z-Diode ist entschieden zu niedrig, zumal deren Kennlinie bei niedrigen Nennspannungen auch weniger steil ist. Ich habe jetzt den Teiler mit 2k/1k dimensioniert , sodass bei einer ungeregelten Eingangsspannung von 30,7 V und einer Ausgangsspannung von 25V ca. 10mA durch die 3,3V Z-Diode fließen. Die Z-Spannung variiert bei einer Ausgangsspannung zwischen 1V und 25V von 2,5V bis 3,45V ZF 3,3 von Reichelt; bei einer (uralten, mit ITT gelabelten) ZPD 3,9 von 3,0V bis 4,0V. Mit der 3,3V Diode regelt mein DCG hinreichend gut, soweit ich das auf die Schnelle beurteilen kann. Ich werde also (hoffenlich endgültig) bei dieser Dimensionierung bleiben.

Mein Aufbau ist folgendermaßen: Der HCP Vorregler wird aus einem Meanwell 65W 36V Schaltnetzteil gespeist und über dem LT1024 fallen 5,2V bei 2A an seinem Ausgang ab. Mit den 30,8V am Eingang DCP lässt sich nur ein Strom von 1,5 A bei 25 V entnehmen, 2A erst bei 22,9V. Dabei liegen 6,6V über dem Leistungstransistor, bei 0A nur 4,3V.

Die Spannung über dem Leistungstransistor steigt mit dem entnommenen Strom, weil der Steuereingang die Basisspannung bezogen auf die Analogmasse sieht und damit auch den Spannungsabfall an den Srommesswiderständen R56 und R57. cm hat hier nicht die unbedingt klügste Ansteuerung entworfen: besser wäre ein Differenzverstärkereingang mit Anschluss an Basis und Emitter des BD243. Dann würde die Verlustleistung nicht quadratisch mit dem Strom ansteigen (Spannung über dem Transistor steigt mit dem Strom mal dem Strom ergibt Verlustleistung) und bei meinem Aufbau hätte ich noch eine Spannungsreserve von Ca. 2V, sodass ich 25V bei 2A erreichen könnte (zumindest 24V: eine schönere Zahl als 22,9V). Wenn ich mal viel (!) Zeit habe, mache ich mal eine neue Platine mit einem besseren Entwurf.

Nach Basteln eines Vorwiderstands für meine el. Last habe ich die Messung bei 25V bis auf 2A ausdehnen können. Die Anomalie, die ich in meinem Post vom 21.5. erwähnt habe, ist reproduzierbar und setzt sich bis zu einem Laststrom von 1,5A fort, um dann bis 2A mit der gleichen Steigung wie bei den anderen Ausgangsspannungen anzusteigen. Da dies keinen Einfluss auf die Funktion des DCG zu haben scheint (hoffentlich), lasse ich es damit bewenden.

Noch ein Hinweis: Der L7815 Spannungsregler verträgt am Eingang lediglich 35V. Ich habe daher einen LM317 genommen, der eine Differenzspannung von max. 40V zwischen Reglerausgang und -eingang verträgt.

Jetzt erstmal 2 Wochen Urlaub.

Grüße Günther
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elo
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Re: HCP45 Hochstrom-Netzteil

Beitrag von elo »

Hallo Günther,

danke für deine Erläuterungen. An den 7815 habe ich überhaupt nicht gedacht.
Danke für den Hinweis.

Ich habe dieverse Bauteile bestellt und hoffe das die heute eintreffen.
Ich werde dann mit einer niedrigeren Eingangsspannung die Versuche fortsetzen.
Ich hoffe dann endlich die geänderte Firmware testen zu können.

Der Entwurf für eine Vorregelung von Linear ist in der application-note AN35 auf Seite 6 und 7 zu finden:
http://www.linear.com/product/LT1074 -> AN35 - Step Down Switching Regulators
Eine Applikation für ein regelbares Stand-alone Gerät habe ich nicht gefunden.
Ich vermute cm hat seinen Entwurf nicht mehr ausgiebig testen können.

Danke und Gruß
Uli
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Korrektur meiner Dummheit vom 25.5.

Beitrag von Neuling »

Erstmal sorry an cm.

Der dritte Absatz ist völliger Kokolores: die Differenz zwischen der Eingangsspannung des DCG und seiner Ausgangsspannung ist ist nicht Uce, wie ich unterstellt habe, sondern die Summe aus Uce und den Spannungsabfällen über R56 und R57, an denen auch die entsprechende Leistung verbraten wird. Wenn ich meine Messungen entsprechend korrigiere, ändert sich Uce nur um weniger als 1V, wie es auch sein soll. Und schließlich ist die Differenz zwischen Ub und Ue die bekannt Ube und im Wesenlichen konstant: der Einfall mit dem Differenzverstärker ist also absoluter Nonsense. Die einzige Möglichkeit, bei gegebener max. Eingangsspannung die Ausgangsspannung bei hohen Strömen etwas zu erhöhen wäre, R57 (und bei einer entsprechenden Schaltungsänderung - Q7 mit OP ergänzen - R56) deutlich zu verkleinern und durch eine größere Verstärkung im Strommesszweig zu kompensieren.

Also nochmal die Bitte um Entschuldigung und um gnädiges Vergessen des dritten Absatzes.
psclab38
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Re: HCP45 Hochstrom-Netzteil

Beitrag von psclab38 »

Hallo Uli,
elo hat geschrieben:Hallo Paul, danke für den Kommandozeilen-Befehl. WINAVR kompiliert jetzt.
Ich hatte bereits vor einigen Wochen ATMEL Studio geladen. Ich werde mich damit mal beschäftigen.
Es geht mir nur darum ein wenig mit Mikrokontrollern zu experimentieren, einfach zum Spaß :D.

Hallo Neuling (Vorname oder Nachname? Es wäre nett einen Post mit Gruß und Vorname / Nickname abzuschließen),
ich gehe davon aus das die Ursache der zu geringen Strom durch die Zener-Diode ist (siehe vorherige Posts). Die Diode wird im nicht linearen Bereich betrieben (zwischen etwa <0,1 und 3 mA). Meiner Ansicht nach müßte R1 und R3 auf ein 10tel verkleinert werden.

Leider ist mein Versuch den Strom durch niedrigere Widerstände zu erhöhen fehlgeschlagen. Der LT1074 ist abgeraucht. :(
Ursache war jedoch der Transformator. Ich hatte bisher die Schaltung mit einem alten Laptop-Netzteil betrieben (19V 5A). Der Trafo hat 30V Wechselspannung. Im Leerlauf wird die zulässige Spannung für den LT1074 überschritten. Jetzt muß ein HV Typ her. Dann geht es von vorne los.

Grüße
Uli
Funktioniert der Workaround der DCG2-Firmware mit der Änderung bzw. der zusätzlichen Option von OPT16?
Ich möchte gerne den Code einchecken, hätte aber noch gerne vorher Feedback! Um Antwort wird gebeten.

Viele Grüße
Paul
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Re: HCP45 Hochstrom-Netzteil

Beitrag von elo »

Hallo Paul,

meine Mutter (89) war schwer gestürzt. Konnte mich daher einige Wochen nicht um das Projekt kümmern.
Ich versuche kommende Woche den zugesagten Test nachzuholen.
Viele Grüße
Uli
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Re: HCP45 Hochstrom-Netzteil

Beitrag von psclab38 »

Hallo Uli,
elo hat geschrieben:meine Mutter (89) war schwer gestürzt. Konnte mich daher einige Wochen nicht um das Projekt kümmern.
oh je, das tut mir leid. Deiner Mutter alles Gute!
elo hat geschrieben:Ich versuche kommende Woche den zugesagten Test nachzuholen.
Kein Problem, keine Eile. Meld' Dich einfach wieder wenn Du Zeit dafür gefunden hast.

Viele Grüße
Paul
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