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Experimentiernetzteil für Röhren

Netzteil

  1. Experimentiernetzteil für Röhren
    1. 1. Einleitung
    2. 2. Anforderungen
      1. 2.1 Galvanischt Trennung
      2. 2.2 Einfacher Anschluss an einen Messcomputer
      3. 3.3 Eckdaten des Mustergerätes
      4. 3.4 Änderungen zum ursprünglichen Entwurf.
        1. 3.4.1. Referenzspannung
        2. 3.4.2. Ausgangskondensator.
        3. 3.4.3. Kompensation des Querstomes (Schaltplan Regleplatine)
        4. 3.4.4 Umschalten auf Fernsteuern
        5. 3.4.5 Überstromanzeige
      5. 4. Aufbau

1. Einleitung


ACHTUNG: Dieses Projekt ist nichts für Anfänger in der Elektrotechnik.
Bei diesem Projekt wird mit hohen Spannungen gearbeitet, die Lebensgefährlich sind.
Der sichere Umgang mit hohen Spannungen ist unumgänglich. Beachten Sie die dafür notwendigen Sicherheitsmaßnahmen im Umgang mit hohen Spannungen.
Für den Bau und Betrieb des Gerätes sind die entsprechenden gesetzlichen Bestimmungen zu beachten.


Netzteile für die gängigen Spannungen bis zu  60V Ausgangsspannung gibt es zu Hauf. Ein Bau lohnt sich in den allermeisten Fällen heute nicht mehr, außer man will etwas lernen.
Ein Experiementiernetzteil für Röhren erfordert  jedoch Spannungen bis 300V und mehr. Diese sind nicht so häufig anzutreffen.
Diese sind in der Anschaffung sehr teuer so daß sich ein Bau eines solchen Netzteiles auch finanziell durchaus lohnt.

Da der Bau dieses Netzteiles nichts für Anfänger ist beschränkt sich die nachfolgende Beschreibung nur auf das Notwendigste.
Ebenfalls möchte ich hier auch darauf hinweisen, dass Anfragen in Bezug auf diese Buanleitung aus Zeitgründen nicht beantwortet werden.
Es wird keine Bausätze oder Bereitstellung von Bauteilen geben.
Alle Bauteile sind handelsüblich und können ohne weiteres von den bekannten Elektronikversendern bezogen werden.

Wer sich schon länger mit der Entwicklung von elektronischen Geräten befasst wird sich sicherlich zuerst einmal informieren ob es schon Lösungen zu dem Problem gibt. Gegebenenfalls wird eine Schaltung den Wünschen angepasst. Dies ist gängige Praxis.
Das Rad muß nicht jedesmal neu erfunden werden. So ist es auch in diesem Fall.
Dieses Netzteil ist keine Neuentwicklung sondern beruht auf eine Entwicklung von Hr. 
Federico Paoletti
Da dieses Konzept  meinen Wünschen sehr nahe kam, habe ich  um die Erlaubnis von Hr. Federico Paoletti nachgefragt dieses Netzteil für meine Zwecke zu gebrauchen und falls wie hier nun geschieht auch zu veröffentlichen.

Hr.
Federico Paoletti besitzt eine eigene Webseite die sich hauptsächlich mit Verstärkern beschäftigt, natürlich auch Röhrenverstärker.
Wer sich für seine Konstruktionen interesiert , nachfolgend der Link zu seine Seite.
Federico Paoletti

Dieses Netzteil wurde inzwischen schon mehrmals von mir gebaut und sind praktisch jeden Tag im Einsatz. Es gab bisher keinerlei Grund zur Beanstandung.
Es gibt eine Version mit 400V Ausgangsspannung und liefert bis zu 400mA Strom. Dieses Netzteil wird hauptsächlich zum Matchen von Endstufenröhren verwendet. 
Eine individuelle Anpassung an die eigenen Bedürfnisse ist ohne weiteres möglich.



2. Anforderungen

Nachfolgend sind die wichtigsten Informationen stichpunktartig zusammengefasst.

2.1 Galvanischt Trennung

Der Grundlegende Unterschied zu den üblichen Netzteilen besteht in der Tatsache, dass hier der Leistungsteil mitttels Optokoppler angesteuert wird. Dadurch ist der Regelkreis von der hohen Ausgangsspannung weitgehend galvanisch getrennt.

2.2 Einfacher Anschluss an einen Messcomputer

Das Netzteil läßt sich sehr leicht an einen Messcomputer anschließen, da sowohl die Spnnungseinstellung als auch die Strombegrenzung auf Masse bezogen ist und sich mit einer Steuerspannung von 0..5Volt  einstellen läßt. Für den Betrieb ohne Computer sind hier nur entsprechende Potentiometer einzubauen.
Zum Messen der Ausgangsspannung bzw. des Ausgangsstroms ist jeweils ein Messausgang vorhanden. Der Spannungsbereich beträgt auch hier 0...5V.
Natürlich läßt sich hier eine Analoganzeige oder ein Digitales Einbaumeter anschließen.

3.3 Eckdaten des Mustergerätes

Das in Bild 1 markierte Netzteil hat folgende Daten
1. Gleichspannung 0...350V max 100mA, Störspannung  < 5mVeff.
2. 6,3V 2A Heizung. diese wird vom Trafo geliefert.
Steuerspannung: 0...5V (immer bezogen auf den maximalen Wert)
Ausgangsspannung 0...5Vfür externe Messung (immer bezogen auf den maximalen Werte)
5. Anzeige: 4 Stelliges Panel. Typ: HB8140A 100V
Der Fehler liegt hier im gesamtem Bereich bei +/- 0,2Volt  in der Spannungsanzeige
Im Strommessbereich liegt der Fehler bei +/-  30uA. (Temperatureinfluß wurde noch nicht ermittelt)
Das Netzteil verfügt über eine Lüfterregelung. da die Kühlkörper im Gehäuse untergebracht sind.

3.4 Änderungen zum ursprünglichen Entwurf.

Dieses Netzteil wurde wie schon oben erwähnt nicht von mir entwickelt. Ich beschränke mich hier auf die Änderungen oder Schaltungsteile die in den original Plänen nicht enthalten waren.

3.4.1. Referenzspannung

Diese wurde wie im Original mit 5V festgelegt. Entgegen dem Original verwende ich hier eine Referenzdiode vom Typ LM385 mit 2,5V. Der anschließende OP verstärkt dieses Signal auf 5V. Zur Reduktion des Rauschens wurd der Tiefpass mit R33/10k und C20/4,7µF sowie  im Gegenkopplungszweig der Kondensatoren C25/22µF eingebaut.
 Ich habe dies mit Hr. Paoli auch diskutiert, der meinte hier gleich eine Referenzspannung vom Typ AD586 einzusetzen. Letztendlich gefiel mir aber meine Lösung, da diese wesentlich billiger ist und hier seinen Zweck zur vollsten Zufriedenheit erfüllt.

3.4.2. Ausgangskondensator.

Dieser wurde so klein wie möglich gewählt. Im Original fehlt dieser vollkommen.Anmerkung Hr. Paoli " Der muß irgendwo in der Schaltung (Aufbau)  zu finden sein. Ist aber schon lange her".  Die Schaltung neigte ohne diesen Ausgangskondensator zum Schwingen.
Dieser Kondensator C9/10µF ist empirisch ermittelt. Dieser kann bei veränderter Ausgangsspannung und Strom auch etwas größer ausfallen.

3.4.3. Kompensation des Querstomes (Schaltplan Regleplatine)

 R12/13R/R14/R22 und Trimmpoti R21 dient   zur Erfassung der IST- Ausgangsspannung.
Die IST-Aausgangsspannung wird mittels Spannungsteiler erfasst. Dieser Strom beträgt ca. 1µA/1V. Damit würde bei einer Ausgangsspannung von 300V schon ein Strom von ca. 300µA messbar sein ohne dass eine Last angeschlossen ist.
Dies war mir zuviel. Deshalb wurde hier die IST-Ausgangangsspannung auch zu Kompensations 
(R36/R37 sowie Trimmpoti R40) des Srommessbereiches verwendet.
Das Bild oben zeigt den Musteraufbau des Netzteils. Bei 350V beträgt mit der Kompensation der Fehler +/-2 Digit also 20µA
Damit wurde im Musteraufbau ein Gesamtfehler von +/- 90µA erreicht bei einem Messbereich von 100mA.
Die Temperaturabhängigkeit wurde noch nicht erfasst..
Durch diese Maßnahme läßt sich die Strombegrenzung auch gleichzeitg als Strommesser verwenden.
Falls dies nicht gewünscht wird können oben genannte Bauteile
(R36/R37 sowie Trimmpoti R40auch entfallen.

3.4.4 Umschalten auf Fernsteuern

Mit dem Relay Re1 kann auf externen Betrieb umgeschaltet werden.
Wird dies nicht gewünscht , so entfällt Re1,D1 sowie T1  und R1

3.4.5 Überstromanzeige

Die Anzeige bei Erreichen des maximalen Stromes ist hier relativ aufwendig gestlaltet.
Beteiligt sind hier R2,R3,R4,R5, T2 sowie IC4.
Im Originalplan wurde hier der Ausgang von IC5 direkt mit einer Leuchtdiode versehen.


300V-Netzteil-Regelung  
Bild1
300V-Netzteil-Endstufe
Bild2
300V-Netzteil_Stromversorgung
Bild3
300V-Netzteil-Strom
Bild4

4. Aufbau

Da der Bauvorschlag sich vor allem an diejenigen wendet, die schon Erfahrung im Umgang mit hohen Spannungen haben und in der Analogtechnik daheim sind, könnte man sich diesen Absatz sparen.
Dennoch möchte ich hier noch einige Hinweise geben.
Die optimalsten Ergebnisse erreicht man, wenn man das Ganze in ein Metallgehäuse baut. Natürlich müssen alle Bauteile mit einer ausreichenden Spannungsfestigkeit versehen werden. Für das Matchen von Endstufenröhren wurde ein Netzteil mit einem Regelbereich von 0...400V Spannung aufgebaut das bis zu und 400mA Strom liefert. Es ist natürlich möglich hier ein Netzteil mit mehr als 400V und größer 400mA zu bauen. Besonders auf einen ausreichenden Sicherheitsabstand sowie auf eine ausreichende Spannungsfestigkeit der verwendeten Litzen und/ oder Drähten ist zu achten.
Als Regel für die maximale Belastung der Leistungstransistoren habe ich 30W/Transistor gerechnet. Damit kann man mit einem Leistungstransistor 300V und ca. 60mA erreichen. 

Nicht in den Plänen eingezeichnet ist der Trafo für die Hilfsspannung. Dieser soll 15V/50mA haben und ist galvanisch von allen anderen Massen getrennt. Diese schwimmt sozusagen auf der Hochspannung (siehe Bild2).

Die auf dieser Website wiedergegebenen Schaltungen und Verfahren werden ohne Rücksicht auf die Patentlage mitgeteilt. Sie sind ausschliesslich für Amateur- und Lehrzwecke bestimmt und dürfen nicht gewerblich genutzt werden. Bei gewerblicher Nutzung ist vorher die Genehmigung des möglichen Lizenzinhabers einzuhollen

nachfolgend alle Schaltpläne im PDF-Format

Netzteil

erstellt: 14.08.2013