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Labornetzteil ✏ Kevin 🔖 Elektronik 📅 31. Juli 2020

Sichererer Labornetzteil-Bausatz für Elektronikanfänger

Es gibt viele fertige Labornetzteile zu kaufen, aber was darin vorgeht lernt man durch das Kaufen nicht. Viele Bausätze/Anleitungen im WWW erfordern den Umgang mit 230V, was natülich nicht sicher ist für Elektronikanfänger, besonders wenn man niemanden zur Hand hat, der sich mit den Sicherheitsregeln auskennt.

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 schaute ich mir verschiedene Schaltungen für Labornetzteile im WWW an, fanden aber keines das meinen Anforderungen entsprach.

Entsprechent entwarf ich 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.

Ich hätte 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 ist eigangsseitig eine Schmelzsicherung vorgesehen.

Zudem ist am Eingang ein Ferrit verbaut, der mit einigen Kondensatoren einen Filter bildet um Störungen (wie die Restwelligkeit des Steckernetzteils) möglichst gut zu dämpfen.

Ausgangsseitig gibt es eine große Schutzdiode, damit auch induktive Lasten oder dem Netzgerät keinen Schaden zufügen können.