Seit Mitte der 80er Jahre benutze ich ein selbst gebautes Werkstatt-Netzteil. Dieses besteht aus einem 120 Watt Trafo und einer Längsregelung per µA 741 (To5 Gehäuse) mit Leistungstransistoren auf groß dimensionierten Kühlkörpern, welche temperaturgeregelt per Lüfter gekühlt werden. Dieses Netzteil kann 0-24 Volt bei 5 Ampere dauerhaft liefern. Für manche Situationen war dieses Netzteil jedoch nicht geeignet, sodass ich dann weitere Netzteile verwenden musste.

Über den Restpostenvertrieb Pollin erwarb ich ein solides und weit verbreitetes Open Frame Netzteil aus der TFT-Fernseher Produktion (Inverter Board) FSP277-4f01 , welches folgende Ausgangsspannungen dauerhaft bereitstellen kann:

5 Volt / 4Ampere, 12 Volt / 3Ampere sowie 24 Volt / 9Ampere jeweils strombegrenzt

dieses Netzteil bildet die Basis für das neue Werkstatt Netzteil, welches folgende Spannungen und Ströme bereitstellt:

programmierbare 0-24 Volt / 8 Ampere via Buck Regler , einstellbare Konstantspannung / Konstantstrom

programmierbare 24-120 Volt / 200 Watt via Boost Regler , einstellbare Konstantspannung / Konstantstrom

feste 5 Volt / 4 Ampere mit einstellbarer Electronic Fuse

feste 12 Volt / 3 Ampere mit einstellbarer Electronic Fuse
das Gehäuse besteht aus zwei Teilen, welche ich aus 0,5mm Stahlblech gefertigt habe. Das Unterteil nimmt alle Baugruppen und Bauteile außer den zwei Lüftern auf. Dafür sind isolierende und metallische Distanzbolzen am Boden befestigt. Das Unterteil steht auf vier Schnellmontage-Gerätefüßen Richco SFF 018 20x10mm. Ins Oberteil sind seitlich Aussparungen für die beiden Lüfter eingelassen. Zur Entlüftung befinden sich 208 Löcher a 5mm im Oberteil. Lackiert sind die Außenseiten der Teile mit steingrauem Seidenmattlack
konzipiert wurde das FSP277-4f01 zur Versorgung von TFT Fernsehern. Daher besitzt es einen separaten 5 Volt Zweig , der auch im Stand-by aktiv ist. Die 12 Volt sowie die 24 Volt werden über einen gemeinsamen Zweig erzeugt und sind dadurch lastmäßig gekoppelt. Wenn eine Spannung belastet wird, regelt die Rückkopplung den entstehenden Spannungsabfall aus, das wirkt sich aber auch auf die nicht belastete Spannung aus. Die 24 Volt dienen beim TFT zur Versorgung der TFT Hintergrundbeleuchtung und werden mit ca. 9 Ampere dauerhaft belastet. Bei dieser Belastung wurde der 12 Volt Spannungszweig auf genau 12,0 Volt justiert. Wenn jedoch die 24 Volt nicht belastet werden, fällt der 12 Volt Spannungszweig auf 11,5 Volt zurück. Diese niedrige Spannung ist für meine Zwecke so nicht praktikabel und gewünscht.

Daher habe ich die Regelung soweit modifiziert, das beim unbelasteten 24 Volt Zweig auf dem 12 Volt Zweig 12,1 Volt erzeugt werden. Bei Belastung des 24 Volt Zweiges mit 9 Ampere steigert sich die Spannung am 12 Volt Zweig auf 12,5 Volt. Bei Belastung des 12 Volt Zweiges mit 3 Ampere fällt diese auf ca.11,9 Volt (24 Volt Zweig ist dabei unbelastet).
an den roten Pfeilen ist diese Modifikation gekennzeichnet. Am Widerstand RS39 /RK fällt eine Feedbackspannung ab, die proportional zu den 12Volt (+12V-AUDIO) und 24Volt (+24V-INV) ist. Der LM431 fungiert als regelbare Z-Diode, welche über diese Feedbackspannung die Spannung an der LED des Optokopplers PC 123 einstellt. Durch die Varianz dieser Spannung verändert sich der Stromfluß durch die LED. Durch die Kopplung vom Fototransistor im Optokoppler wird auf der Primärseite der Regelanschluß vom IC L6598 gesteuert, der somit dann die Primärseite des Schalttrafos EER 4535 regelt. Um nun die Grundspannung zu erhöhen , muss die Feedbackspannung am RS39 verringert werden. Dies geschieht durch das Parallelschalten eines Widerstandes im Wert von 33 kOhm. Im Bild rechts ist dieser in Bauform 0603 huckepack auf dem RS39 zu sehen.
für die Ein und Ausgänge hat das FSP277-4f01 vier Steckverbinder. Diese habe ich modifiziert. Den Steckverbinder für die Primärseite habe ich gegen einen 2-poligen Schraubanschluß RM 7,5mm getauscht. Die Steckverbinder für die Sekundärspannungen habe ich ausgelötet und die Versorgungskabel direkt angelötet. Somit entfallen die evtl. vorhandenen Kontaktübergangswiderstände in den Kontaktstellen.
zur Erzeugung der variablen Spannungen verwende ich den Buck Regler DROK 0-60 Volt 8 Ampere (links) sowie den Boost Regler KKmoon 900W 8-60 Volt 15 Ampere (rechts)
elektrisch funktionieren diese Regler sehr gut. Der Buck Regler arbeitet mit einem Mikroprocessor STM8S103 der einen XL7016 steuert und kann bei einer maximalen Eingangsspannung von 65 Volt dann 60 Volt bis 8 Ampere liefern. Der Boost Regler steuert mit einem Mikroprozessor STM8S003F3P6 einen XL7005a . Dieser treibt dann den FDH055N15A sowie den STPS20150C an. Dieser Regler kann bis 60 Volt und 15 Ampere betrieben werden und liefert dann bis 120 Volt.

Thermisch gesehen sind die Regler jedoch eine Katastrophe. Im Dauerbetrieb im eingebauten Zustand werden die Regler viel zu heiß und man hat das ungute Gefühl ,das sich Bauteile entlöten könnten. Die Lüfter haben auf Grund ihrer Anordnung eigentlich nur Alibi Charakter. Der Schalttransistor beim Boost Regler musste für die gemeinsamen Montage auf dem Kühlkörper isoliert montiert sein, sodass dessen Kühlwirkung sehr eingeschränkt ist. Darum habe ich beide Regler modifiziert.

Beim Buck Regler habe ich den seitlichen 40x40mm Lüfter entfernt. Diesen habe ich durch einen 60x60x10mm Lüfter ersetzt und unter den Kühlkörper montiert, sodass von unten durch das Gehäuse Frischluft angesaugt wird.

Beim Boost Regler habe ich den gemeinsamen Kühlkörper entfernt und diesen durch zwei eigenständige Kühlkörper 30 x 30 x 45 ersetzt. Den Leistungstransistor sowie die Doppeldiode konnte ich dann mit Wärmeleitpaste jeweils direkt auf die Kühlkörper montieren. Den Lüfter habe ich seitlich im Gehäuse montiert, sodass die Kühlkörper mit Frischluft versorgt werden.

Beide Lüfter werden jeweils über die Prozessoren der Regler gesteuert und laufen entsprechend lastabhängig.
beide Regler besitzen eine aufgesteckte Bedien und Anzeigeplatine die auch den Mikroprozessor beinhaltet. Diese Platine habe ich abgenommen und an die Front des Gehäuses montiert. Dazu habe ich geschirmte Verlängerungskabel gebaut. Damit sich die Tasten bedienen lassen, habe ich die Taster entfernt und durch Kurzhubtaster mit 12,5mm Länge ersetzt. Darauf habe ich 6mm Tastenkappen angebracht. Diese habe ich dazu 5mm tief mit einem 3,3mm Bohrer aufgebohrt (Minidrehbank). Diese Kappen passen dann stramm auf den konischen Schaft des Kurzhubtasters.

Die Status LEDs habe ich gegen längere 3mm Low Current LEDs ersetzt und so eingelötet, das sie mit der runden Kuppe etwas durch die Frontplatte ragen.

Damit sich die Anzeige und Bedienplatine an der Front befestigen lässt, habe ich aus 2mm Plexiglas einen 3-fach Rahmen gebaut. Der mittlere Rahmen nimmt dabei bündig die Platine auf, die beiden äußeren Rahmen sind im Ausschnitt ca. 1mm kleiner und arretieren dadurch die Platine.
beide Regler kühlen sich zuverlässig selbst . Wenn jedoch nur die Festspannungen benutzt werden, fällt am FSP277-4f01 Wärme an, die ich über einen dritten Lüfter abführe. Dazu messe ich mit einem Sensor die Umgebungstemperatur an den Sekundärkühlkörpern. Die Lüfterelektronik ist so justiert, das der dritte Lüfter minimal mit halber Umdrehungszahl ständig eine gewisse Luftumwälzung im Inneren des Gehäuses erzeugt. Diese erhöht sich dann mit zunehmender Temperatur. Als Lüfter verwende ich 60x60x15mm Lüfter vom Hersteller Sunon (HA60151V4). Diese sind nicht nur sehr leise, sondern haben auch einen sehr kleinen Mikromotor (Rotor) gegenüber vergleichbaren Modellen anderer Hersteller. Dadurch haben die Luftschaufeln etwas mehr Platz, was dann einen größerem Luftstrom bei gleicher Baugröße ergibt.
für die Anzeige der Festspannungen 5 und 12 Volt verwende ich kleine digitale 3stellige Anzeigen für Spannung und Strom. Diese sind hinreichend genau und bieten einen schnellen Überblick. Die LED Anzeige Elemente haben eine Größe von 22,5x14x8mm, verbauchen unter 10mA Strom, die Messgenauigkeit liegt bei 0,1V / 0,02A, die Refreshrate bei 200/300msek. Die Anzeigen benötigen jeweils eine Versorgungsspannung , welche im weiten Bereich liegen darf. Das Amperemeter läßt sich bauartbedingt nur für lowside Messungen verwenden, da das negative Versorgungs und Messpotential gleichen Bezug hat. Da alle meine Ausgangsspannungen gemeinsamen Massebezug besitzen, macht aber nur eine highside Messung Sinn. Darum wird die Versorgung des Amperemeters über einen galvanisch getrennten DC/DC Wandler gespeist. So kollidieren Mess und Versorgungspotentiale nicht miteinander und das Amperemeter läßt sich in den Highside Zweig legen.
für manche Aufgaben ist es sinnvoll, nicht einfach nur den Strom zu begrenzen, sondern nach Überschreitung zeitnah vollständig abzuschalten. Für die Festspannungen 5 und 12 Volt habe ich eine elektronische Sicherung gebaut, bei der sich das Abschaltlimit und die Ansprechzeit stufenlos einstellen lässt. Realisiert wird die elektronische Sicherung über einen Operationsverstärker, eine Logik-Baugruppe, sowie dem Leistungsschalter.
wenn am Kontakt X1-1 5 Volt anliegen, fließt über R2 ein Strom durch die Spannungsreferenz U$2. Dadurch kann ein Konstantstrom über R3, CON 2 Poti 100 Ohm, Transistor Q2 und Trimmer R1 fließen. Am CON2 Poti 100 Ohm kann ein Spannungsabfall , entsprechend des gewählten Auslösestromes, eingestellt werden. Wenn am Ausgang X3-2 kein Strom fließt, fällt über den Strommesswiderstand des Amperemeters X2-2 / X2-1 keine Spannung ab und Pin 3 vom IC2A erhält die Höhe der Eingangsspannung von X1-1. Pin 2 vom IC2A ist durch den Spannungsabfall vom Poti 100 Ohm negativer. IC2A fungiert in dieser Beschaltung als Komparator, dadurch besitzt nun der Ausgang Pin1 High Pegel .

Fließ nun ein Strom , fällt über den Strommesswiderstand eine proportionale Spannung ab. Wird diese größer als der Spannungsabfall über das Poti 100 Ohm, dann kippt der Ausgang Pin 1 auf Low Pegel. IC2B hat auf die Funktion keine Auswirkung und gibt diese Pegel weiter an den Testpunkt TP1. (IC2B hätte auch funktionslos geschaltet werden können)

Wenn die Schaltung in Betrieb genommen wird und keine Überlast vorhanden ist, liegt am TP1 High Pegel an, C4 ist entladen und wird über R11 langsam aufgeladen. Im noch entladenen Zustand erzeugt C4 am Pin 1 des RS-Flipflop, bestehend aus den beiden Gattern IC3A und IC3B, Low-Pegel. Dadurch wird das RS-Flipflop automatisch zurückgesetzt. An Pin 10 bzw. TP2 liegt nun Highpegel an. Erst die Betätigung vom Reset Taster CON4 setzt das Flipflop zurück, sofern C4 durch R11 geladen ist. Am TP2 liegt dann Lowpegel an.

Bei Überlast kippt der Ausgang von IC2 von High- auf Lowpegel, C4 wird durch R10, CON3 Poti 250k, und D4 rasch entladen, das RS-Flipflop wird zurückgesetzt. Über das Poti CON3 kann eine Verzögerungszeit eingestellt werden. Die relativ lange Zeitkonstante zum Aufladen des C4 dient dazu, damit bei gedrückten Resettaster und bestehendem Kurzschluß nicht ständig die Sicherung "flattert" . R7 und C3 machen das Flipflop robuster, indem sie Störungen kleiner 100µs unterdrücken.

Liegt am TP2 Low Pegel, steuert die Push Pull Schaltung bestehend aus den Transistoren Q3 und Q4 das Gate vom Q1 und das führt dazu, das Q1 schlagartig durchschaltet und am Ausgang X3-2 die 5 Volt anliegen. Die 12 Volt Variante ist bis auf die Dimensionierung der Konstantstromquelle, des Push-Pull Drivers, sowie der TVS Diode identisch zur oben gezeigten Schaltung
die Einstellpotentiometer CON2 und CON3 für den Auslösestrom sowie der Ansprechverzögerung und den Reset Taster habe ich auf eine separate Bedienplatine montiert.
die Digitalanzeigen, die Bedienplatine, sowie die Platine der elektronischen Sicherung sind mittels Distanzhülsen an den Baugruppenträger montiert. Der Baugruppenträger besteht aus 2mm Aluminium Blech. Hier sind 3mm Gewindestehbolzen eingeklebt. 2mm Schrauben befestigen den Baugruppenträger und Frontplatte an der Front des Unterteiles des Gehäuses, indem sie diese mittig einklemmen.
die Frontplatte besteht aus 3mm Plexiglas. Zur Beschriftung habe ich ein Frontplattenlayout mit einem Zeichenprogramm erstellt, auf einem Laserdrucker ausgedruckt und dieses dann von hinten mit beidseitig klebendem High Performance Transfer Klebefilm von 3M 468-MP an die Plexiglasscheibe geklebt.
abschließend noch einige Bilder
nach oben zur Startseite