12Volt 20Ampere Linearnetzteil KD503 - Seite 1/3


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Juli 2018
Im Januar 2015 habe ich mein erstes, etwas stärkeres linear geregeltes 12 Volt Netzteil vorgestellt. Einen Querlink findet man HIER.
Es hat sich nun mehere Jahre sehr gut bewährt. Es war beinahe egal was ich an den Ausgang gehangen habe, die Schaltung hat klaglos ihren Dienst verrichtet. Alles in allem, eine scheinbar robuste Schaltung. Warum gerade linear geregelt? Gut, ich muss zugeben, das es hier mehr einer Machbarkeitsstudie gleich, da eine lineare Regelung im Zeitalter der Schaltnetzteile eher wie eine Geschichte aus grauer Vorzeit gleicht, als der Opa sich seine Nägel noch beim Schmied abholte.
Ganz so ist es dann aber auch wider nicht. Die Vorteile liegen klar auf der Hand.

Wenige Bauteile die man auch noch in 20 Jahren gut beschaffen kann. Ein einfaches Schaltungsdesign, welches keine hochfrequenzen Wechselfelder erzeugt. Eine hohe Unempfindlichkeit gegen äußere Störeinflüsse und die Tatsache das man im Winter damit wunderbar heizen kann.

Gut, bis auf den letzten Punkt ist alles ernst gemeint und nachvollziehbar. Klar...die Nachteile liegen auf der Hand. Ein hohes Gewicht und die Tatsache das die ungenutzte Spannung quasi in Wärmeenergie umgewandelt wird, wären die schwerwiegensten.
Dennoch halte ich es für sinnvoll, das in einem Elektroniklabor oder eben auch in der Bastelecke ein robustes Netzteil nicht fehlen darf.

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Noch vor 10 Jahren konnte man bei Conrad Elektronik solche linear geregelten Schaltnetzteile kaufen. Ob das heute noch mit einem - hunderttausendfach bewährt- beworben wird, wage ich zu bezweifeln. Der Asiatische Markt dränkt hier extrem stark auf die Kunden zu, die viel umworbenen Schaltnetzteile zu nutzen. Klar...sie sind klein, leicht und leisten dafür aber einiges! Das diese kleinen Biester aber Störtrahlungen abgeben, innen kaum die nötigen Abstände zwischen der 230V und den zB 12V haben, ein defekt einem Totalschaden gleicht und das alles in allem extrem viele Ressourcen aufgebracht werden müssen, um damit teuren Schrott zu erzeugen....das sagt einem niemand!.


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Genug gekotzt...fangen wir mal an.
Das ich mein oben genanntes Netzteil in eine weitere Revision bringen wollte, wusste ich...nur der Zeitpunkt war mir gänzlich unklar. Da aber auch hier mein Glück wieder einmal alles nötige veranlasste, konnte ich dieses Schätzchen abgreifen. Es ist ein sehr starkes sekundär getaktetes Netzteil, welches für die Versorgung einer mehr als alten Hausalarmanlage / Brandmeldeanlage zuständig war. Da ich jene demontieren durfte und damit einhergehend auch die Erlaubnis bekam, das Netzteil privat verwenden zu dürfen, war die Idee für ein neues und überarbeitetes Netzteil geboren.


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Hier sieht man es noch im eingebauten Zustand. Es war in einem 19" Standschrank verbaut und wog einiges ! Ein großer schwerer Ringkerntrafo bildete die Grundlage für warscheinlich eine der ersten Generationen von Schaltnetzteilen.


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Es hatte alle möglichen Extras, wie man erkennen kann. Eine Strombegrenzung, Fehlerdiagnostik, eine Temperaturüberwachung und sogar eine Spannungsanzeige mit integrierter Stromanzeige. Alles ganz nett...wäre da nicht der Punkt das es ein reines 24 Volt Netzteil ist.


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Wo es herkommt ist sofort zu erkennen. Auch schien eine regelmässige Wartung stattgefunden zu haben.


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Was wirklich lustig ist, wäre der Punkt das die Störungs LED scheinbar Kleberückstände aufweist, welche durchaus vermuten lassen, das hier eine Störung einfach abgeklebt wurde. Sagen wir mal so...kann man so machen, ist dann halt scheiße sowas !


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Hier das Typenschild. Geliefert im Dezember 1993 und damit bezogen auf 2018 mal eben 25 Jahre alt. Mein Versuch an Dokumente, Schaltpläne oder ähnliches heranzukommen schlug leider fehl. Die Idee war jene, das Netzteil einfach auf 12 Volt umzubauen. Aber weder der ehemalige Betreiber, noch das Internetz konnten mir nutzbare Daten liefern. Daher wurde der Entschluss gefass, alles zu zerlegen und auf brauchbare Teile zu untersuchen.


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Hier sieht man eine der eingebauten Platinen. An der Stelle jetzt die Schaltung zu reproduzieren, würde einfach zu lange dauern und basierend auf der Tatsache, das ich sowas nicht jeden Tag mache, wäre die Warscheinlichkeit für Fehler sehr hoch. Also verschenkte Zeit sowas. Sieht schön aus, mehr auch nicht.


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Der alte Temperaturfühler, ein PTC, wurde nie montiert. Er hing hinten am Gehäuse herunter und erfasste nicht mehr als die Lufttemperatur. Sinnvoller wäre ein Montageort direkt an den schwerern 45Ah Bleiakkus. Naja...schien aber nie jemanden zu interessieren was der eigentlich wo messen soll.


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Einer der ersten Arbeitsschritte war es, das alte Netzteil zu demontieren. Es ist am ende viel Schrott übrgig geblieben. Die Platinen, aufgebaut mit schon vorher gebrauchten Bauteilen, wurden bis auf die Spannungsregler entsorgt.


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Bei der Demontage ist mir etwas merkwürdiges aufgefallen. Jeder der vier KD503 benötigt jeweils einen Emiterwiderstand, um die durch die Bauteiltolerazen auftretenden Ausgleichsströme entsprechend abzuleiten und ggf. in Wärme umzuwandeln.
Damals habe ich diese sehr niederohmigen Widerstände selbst hergestellt, indem ich hochohmige Widerstände als Träger mit Konstantan bewickelt habe. Bei den aufgetretenen Strömen sind diese durchaus sehr heiß geworden und verfärbten sich.
Einer aber nicht. Einer blieb quasi unberührt. Warum??


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Da ich beim improvisieren scheinbar einen Schwachpunkt übersehen habe, wurde ein Längsttransistor nicht befeuert. Sein Virtel, wurde auf die anderen drei aufgeteilt. Sie haben es geschafft, und ich hab es nicht gemerkt. Defakto habe ich als Kollektoranschlüsse einfach Unterlegscheiben genutzt, an denen ich die Litze angelötet habe.
Eine muss sich kurz nach dem Zusammenbau gelöst haben.


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Nun habe ich mal alles zusammengetragen, was ich alles gebrauchen könnte. Ein großer Trafo, ein Gleichrichter, ein Elko und und und.


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Hier habe ich mir mal die Strom und Spannungsanzeige vorgenommen. Als erstes habe ich in meinem Bastelwahn vergessen, aufzuzeichnen, wo welche Spanngen angelegt waren, als alles noch in seinem ursprünglichen Zustand war. Also anhand von Bildern und etwas Datenblättergesuche herausgefunden, wo was angeschlossen wird. Die Spannungsversorgung wird direkt aus der Betriebsspannung genommen.


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Wenn ich den Stromkreis über den eingebauten Messhunt schließe und dabei das gleiche Minuspotential nutze, kann ich den aktuell fließenden Strom ablesen. Wenn man es erstmal raushat, eigentlich ganz einfach.


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Der Pfel markiert die Stelle an der ich die positive Spannungsversorgung anschließe. Hier steht genau die selbe Spannung an, welche ich am ende auch über die 4mm Bananenbuchsen abnehme.


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Die ehemalige Netzsicherung wurder kurzerhand als Absicherung für die 12 Volt genutzt. Hierfür wurden Leiterbahnen aufgetrennt, Löcher neu gebohrt und neue Verbindungen hergestellt. Der Strompfad zeichnet sich nun dadurch aus, das der Shunt wie auch die Sicherung in Reihe liegen. Wie auch sonst...??


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In diesem Detailbild erkennt man sehr gut die Messhunts. Messhunts, auch Nebenschlusswiderstände genannt dienen dazu, um den Strom indirekt über die an ihnen abfallende Spannung, welche proportional zum genannten Strom ist zu messen. Sie bestehen aus einer temperaturstabilen Legierung, welche den eigenen spezifischen Widerstandswert möglichst in einem breiten Temperaturbereich stabil hält.


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Dieser dicke Brocken sollte das Netzteil bestromen. Er liefert 24 Volt und 11 Ampere.


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Dann war da noch das generelle Problem der Abführung von der durch die Längsttransistoren abgegebenen Wärmeenergie. Der vorhandene Kühlkörper erwieß sich als ausreichend bei einer aktiven Kühlung, aber das Teil passt nicht praktikabel in das Gehäuse rein.


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Also wurde mal in den Regalen gekramt und tatsache auch was gefunden. Woher ich diese beiden Kühlkörper habe, weis ich nicht mehr. wenn ich beide nebeneinander lege, passten sie auf wenige Millimeter an das Gehäuse. Also wurde einfach etwas weggeschnitten. Beide Kühlkörper müssen nun mechanisch mit einander verbunden werden.


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Die Aluminiumplatte, mit der beide Kühlkörper verbunden werden bekommt eine Reihe von Löchern. Dem gegenüber sollen später 3mm Gewinde stehen. Um diese zu erstellen, müssen Löcher mit einem Durchmesser von 2,5mm gebohrt werden und mit Hilfe von Alkohol geschnitten werden. Aluminium mit Öl zu schmieren beim Gewindeschneiden macht wenig Sinn, da es trotzdem schmiert. Besser ist Alkohol, da es durch das Verdampfen sehr viel Wärme von der Oberfläche abzieht und das Material gut zerspanbar hält.


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Abschließend noch die Löcher senken und alles montieren.


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Montiert sieht es so aus. Der Kühlkörper wird die gesammte Fläche der Rückseite einnehmen. Das ist durchaus von Vorteil, da die Kühlfläche auf das maximimum angehoben wurde. So dimensioniert ist genug Luft für weitere Versionen vorhanden. Leider ist es so nicht mehr möglich die Buchse für das Netzkabel hinten aus dem gehäuse zu führen.


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Da die Kollektoren der Transistoren ein anderes Potential als der Kühlkörper...jedenfalls wird es bei mir so sein, müssen die Transistoren elektrisch isoliert montiert werden. Dennoch muss eine thermische Leitfähigkeit erhalten bleiben. Das gängige und benötigte Montagematerial sind dünne Glimmerisolationsscheiben und Isolatoren für die Schrauben. letztere halten die Schraube im Loch auf Abstand. Auch der Schraubenkopf berührt nicht den Transistor.


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Als Ausgleich für die vielen Unebenheiten auf Mikroskopischer Ebene, nutzt man Wärmeleitpaste. Diese besteht aus einem Öl mit Zusätzen. Diese Wärmeleitpaste ist thermisch aber nicht elektrisch leitfähig. Das das Gehäuse des Transistors seine Anschlüsse quasi durch die Fläche reichen lässt, mit der er auch gekühlt werden möchte, müssen konstruktiv bedingt zwei Bohrungen gebracht werden. Das Blaue Kabel leitet später 1/4 von dem Strom, den wir dem Netzteil entnehmen. Das können also durchaus bis zu 4...5 oder mehr Ampere sein. Alles eine Frage des Trafos. Das dünne weiße Kabel muss nur einen geringen Strom, den Steuerstrom an die Basis des Transistors bringen.


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Der fertig montierte Längsttransistor. Man sieht alle Teile sehr gut. Ein wirklich schönes Bild.


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Hier noch einmal den letzten Schritt vor der auch sehenden Endmontage. Ein weiteres großes Problem ist die Tatsache, das die Leitungen, welche am Transistor hängen nun ausserhalb des Gehäuses befinden. Also nun muss man dafür auch eine Lösung finden.


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Auf diesem Bild erkennt man neben jedem der vier Transistoren die Leitungen, welche nun wieder von Hinten nach vorne geholt wurde. Warum das ganze so kompliziert machen, wo es Bauformen gibt die alles im Innern halten? Naja...den KD503 bekam ich vor Jahren sehr preiswert gekauft und habe dadurch immer noch ein paar über. Er hat sich zudem in allen möglichen Applikationen bewährt. Links sieht man den viereckigen Gleichrichter für satte 35 Ampere.


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Die Front zeigt nun die Anschlussbuchsen und das vorherige Display. Ganz rechts ist der Einstellregler für die schmale Spannungseinstellung zu sehen.


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Hier sieht man gut die Aufteilung aller Bauteile. So gesehen noch viel Luft dazwischen, ...nur kommt noch eine menge Zeugs rein.


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