Doppellabornetzteil mit Chinesischem Bausatz 1/2


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März 2019


Nicht selten, habe ich einen kleinen Röhrenverstärker-Prototypen aufgebaut und mich immer wieder geärgert, das ich mein bisheriges Labornetzteil parallel geschaltet nur für die Heizung der Röhren nutzen musste. Übrig blieben mein Hochspannungsnetzteil und mein Netzteil für die G2 Spannung. Doch leider fehlte mir immer noch ein Netzteil für die negative Gittervorpspannung.

Das nahm ich gleich zum Anlass, ein weiteres doppeltes Labornetzteil zu bauen. Primär für die Heizung der Röhren gedacht, habe ich es mit ungeregelten Festspannungen probiert. Auch habe ich Hochstromregler benutzen wollen. Am Ende kam ich bei meiner Tour durch Ebay auf die Idee, doch einmal diese roten Labornetzteilplatinen zu nutzen, die momentan inklusive aller Bauteile für cirka 6 Euro gehandelt werden.

Logisch, das man dafür nicht das gelbe vom Ei bekommt. Einige Hürden mussten genommen werden, andere wurde erst garnicht anvisiert. Mit etwas Hirnschmalz und probieren, ist daraus ein recht brauchbares netzteil geworden, welches mich in Summe nur 9.44Euro für die beiden Netzteilplatinen, 3 Euro für die beiden Schaltreglerplatinen für die Anzeigen, 4.60 Euro für beide Anzeigen und zu letzt cirka 10 Euro für originale Halbleiter und bessere Nebenschlusswiderstände gekostet hat. Das macht in Summe knapp 30 Euro. Der Rest lag in der Grabbelkiste.

Für den Preis ist das Ergebis absolut super, wie ich finde. Viel Spaß nun beim lesen.

Als Grundlage diente den Chinesen im übrigen diese Schaltung

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So sieht die bei Ebay von sehr vielen Händlern angebotene Platine mit den fertig betückten Bauteilen aus. Der erste optische Eindruck ist bemerkenswert gut. Es fehlt maximal der Kühlkörper und der Lüfter. Für 4.72 Euro das Stück, unschlagbar und einen Versuch wert.


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Doch leider gab es keinen Schaltplan dazu. Was also tun?? Irgendwie kam mir die Anzahl der Halbleiter und die Anordnung irgendwie bekannt vor. Nach eteas gestöbere im Internet, sollte meine Annahme bestätigt werden. Es ist die weit verbreitete Schaltung, die ich schon in meinem ersten Doppellabornetzteil genutzt habe. Wäre mir damals nicht das ganze Kabelgewirr und das riesige Holzgehäuse auf den Senkel gegangen, würde ich das Teil wohl heute noch nutzen.
Wenn man sich den originalen Schaltplan anschaut, deren Spezifikationen..., naja, man wird im Vergleich zu dem was einem der Chinamann da bietet, einige Unterschiede feststellen, die einem zum Nachdenken anregen.

Einige negative Dinge vorab:
- !! ALLE !! Halbleiter sind minderwertige Fälschungen! Es muss für Ersatz gesorgt werden! Dazu später mehr
- die maximale größe des zu montierenden Kühlkörpers ist VIEL VIEL zu klein
- keine Sockel für die DIP8er ( möchte garnicht wissen, wie viele daran verzweifelt sind )
- der 7824 für den Lüfter ist unsinnig, da normale Lüfter 12V haben. Da aber kein Kühlkörper vorgesehen ist, muss die zu verheizende Spannung gering gehalten werden.
- das Poti für die Strombegrenzung ist ohne Funktion
- der 0.47 Ohm Zementbunker ist keine 5Watt stark. Bei einem Strom von 3A brannte er nach 10 Sekunden durch ( Fälschung )
- die Platine MUSS mit Wechselspannung betrieben werden, da eine Spannungspumpe eine negative Hilfsspannung für die OPs erzeugt.
- zugleich werden die OPs DIREKT aus der gleichgerichteten Wechselspannung versorgt. Ein 24V Trafo bringt die kleinen OPs schon an ihre Grenzen.
- alle Widerstände sind billigste Kohlewiderstände
- es ist keine Anleitung beigelegt, auch ein Schaltplan fehlt komplett.
- die Bestückung kann nur mit hilfe der Aufdrucke auf der Platine bewärkstelligt werden

Einige positive Dinge vorab:
- die Platine ist doppelseitig
- die Platine ist mit Lötstopplack versehen
- alle Bauteile sind mit ihren Werten aufgedruckt
- die Platine ist vorverzinnt
- die Platinen sind recht kompakt gehalten
- schon die knapp 5 Euro sind die reine Platine wert, wie ich finde.


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Geliefert wird der Bausatz in einer kleinen ESD-Plastetüte, die verschweißt wurde. Damit ist sichergestellt, das keines der hochwertigen Bauteile unbemerkt die Flucht ergreifen kann. So sind wir das vom Chinamann gewohnt! Selbst ihre Fälschungen werden vor den schädlichen Elektrostatischen Einflüssen geschützt.


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In der Tüte, verstecken sich weitere Tüten mit allerlei Bauteilen. Alle grob nach Sorte oder Eigenschaften sortiert, ohne bekanntgabe der einzelnen Werte. Ohne ein entsprechendes Messgerät oder einer Kristalkugel, wird das herausfinden der Werte zum Geduldspiel. Das gebe ich mir nicht!


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Bei Reichelt-Elektronik habe ich die wichtigsten Halbleiter schon im voraus bestellt. Woher ich weis, was verbaut wird, wenn doch kein Schaltplan vorhanden ist? Gute Frage!! Ich habe mir einfach mal die Bilder der Händler genauer angesehen, und die Beschriftungen notiert. Diese dann bei Google gesucht und auf plausibilität geprüft. Eine Liste der meiner Ansicht zu ersetzenden Bauteile ist jene wie folgt.


- 1 x Längstransistor D1047 NPN Transistor ersetzen durch SD 1047
- 1 x Transistor D882P ( kann gegen BD139 und andere ersetzt werden )
- 3 x Operationsverstärker TL081CP ( ersetzbar mit vergleichbaren Typen und auf Ub achten )
- 4 x 1N5408 Diode. Das original hat schon nur eine Strombelastbarkeit von 3A ( Grenzbetrieb in dieser Schaltung ). Besser durch die 10a10 ( 10A ) Diode ersetzen!
- 1 x 0.47 Ohm 5 Watt Nebenschlusswiderstand ( ersetzen mit 7 oder 10 Watt Variante bekannter Hersteller )
- ersetzen alle 1/4W Kohleschichtwiderstände gegen 0,6W Metallfilmwiderstände ersetzen. Wer weis was noch alles am Limit berechnet wurde.
- 2 x Potentiometer 10K ggf. gegen andere ersetzen.
- 1 x 7824 gegen 7812 und kleinem Kühlkörper ersetzen. ( 100nF Kondensatoren nicht vergessen! )
Der 7824 wird ohne Kühlkörper geliefert, weil er am Eingang nur eine Spannung von 34 Volt sieht. Trotzdem werden auch an ihm bei einem normalen 80mm Lüfter über 2 Watt sinnlos verheizt. Das würde der kleine regler womöglich gerade noch so ohne Kühlkörper packen. Bei einem 7812 sieht das schon anders aus. Mit einem 80mm Lüfter sind das schon gut 9 Watt die verheizt werden müssen. Davon abgesehen läuft der kleine 7812 mit 34V an seiner per Datenblatt gesetzten Grenze, was die Eingangsspannung angeht. Daher rate ich generell zu einem dieser 1Euro Schaltwandler, die es in der Bucht gibt. Damit kann der Lüfter optimal betrieben werden. Also lasst den 78xx einfach weg! Zumal er beim verbauen nach Platine nicht nach den Richtlinen der Hersteller verbaut wird. Keine Elkos am Eingang, keine am Ausgang. Auch sind die Schwingsdämpfenden KERKOs nicht verbaut und müssten unter die Platine gebastelt werden.

Da hat der Chinamann kräftig gespart und wieder einmal mehr gezeigt, das seine Produkte oft absichtlich und wissentlich am oberen Limit betrieben werden. Würde die Platine mit den gelieferten Bauteilen, eingebaut in einem Gehäuse verkauft werden...tja, ein Ausfall des Lüfters wäre die folge, weil der 7824 nach wenigen Sekunden überhitzten würde. Damit würde der D1047 bald sterben. Bei voller Last verreckt der 0,47 Ohm Widerstand so oder so. Auch sind keinerlei Sicherungen auf der Platine zu finden.


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Meine Voreingenommenheit gegenüber der Halbleiter fand schnell ihre Bestätigung. Die Leistungstransistoren sind so grob gefälscht worden, das ich von einem Test der gleichen absehe und sie direkt ersetze. Die Fälschungen werden ohne Umwege der Entsorgung zugeführt. So ein Müll bleibt mir nicht auf dem Schreibtisch liegen.
Wenn man jetzt einmal sieht, wie viel in China produziert wird, und woher diese Bauteile teils kommen...könnte ich kotzen. Die Bauteile werden neu erfunden ( Stichwort Reverse Engeniering ) und in betrachtung der Kosten kaputt gespart. Schon eine Reduktion der Grundfläche der Halbleiterchips im innern und dem verkauf unter den gleichen Daten wie die originale, zeigt nur die Dreistheit. In SEHR großem Stil werden Halbleiter auch mehrmals verwendet. Mainboards werden über offne Feuer gehalten und abgeschlagen. Die Bauteile werden sortiert, gereinigt und oft neu beschriftet, ohne die Fuktion jemals getestet zu haben. Diese gebrauchten Halbleiter, welche oft jahrelang unter unkontrollierten Bedingungen ( beim Nutzer ) liefen, werden dann auf dem offenen Markt auch an die Automobil und Weltrauminstrie verkauft. Sie landen bei Autos in Airbagsteuerungen und in Raketen in Kreiselkompasen. Der Airbag geht 0,5 Sekunden zu spät auf und die Rakete fliegt nach 1km direkt in eine bewohnte Siedlung. --> GEIL IST GEIL !!!!!

Und genau DARUM werden ständig neue Halbleiter hergestellt und z.B. 20 Jahre alte Autos nur noch spärlich mit Teilen versorgt, da die großen Player wie Infineon oder ähnliche durch Neuproduktionen versuchen es den Chinamännern schwerer zu machen, aktuelle Fälschungen zu erstellen. Stichwort - immer wieder geänderte Geldscheine ! Alte Bauteile, die schon vor 20 Jahren im Umlauf waren, sind quasi der beste Fälschungsschutz. Wer knackt heute noch ein Windows 98 ?? ...Funktionieren würde das Betriebssystem heute noch.


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Hier sieht man die Bauteile, die bei mir direkt in den Müll wandern. Man macht sich nur traurig, wenn man alles zusammen gebaut hat und einem schon bei 2A am Ausgang die hälfte der Bauteile abraucht. Alles vermeidbar! Darum kostet mich eine Platine auch keine 4.72 Euro, sondern 8 Euro. Macht also für beide Platinen 16 Euro. Selbst das ist noch ein super Preis, wenn man alles andere wie Kühlkörper, Lüfter und Schrauben in der Grabbelkiste hat.


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Die gelieferte Platine ist entgegen der Bauteile hochwertig verarbeitet. Sie ist mit Lötstopplack versehen, alle Bauteilewerte sind aufgedruckt und authentisch, sie ist zweiseitig, vorverzinnt und gebohrt. Das einzige Manko sind die schmalen Leiterbahnen im Lastzweig. Wenn man sich die Leiterbahnbreite an den Gleichrichterdioden ansieht, und dazu jene, die vom Elko an den Leistungstransistor geht...jetzt weis ich,...sie hält, ... aber da ich nicht weis wie dick und breit die Leiterbahn ist ( vermutlich 35µm un 3mm breit ) ergiebt sich nach der Tabelle für Strombelastbarkeit von Leiterbahnen ein möglicher Strom von minimal 4,5 Ampere. Das zeigt aber auch sehr gut, das diese Platine ganz sicher auch 100A regeln kann, eben aber NUR wenn der Leistungspfad nach extern verlegt wird ( mehere Transistoren parallel ).
Die Platine ist daher auch das maximal ausgelegt, wofür sie gebaut wurde.

Fazit: die Platine taugt was !!


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Um es nicht wie alle anderen zu machen, die jene Widerstände einfach über den Finger biegen und durch die Löcher bis Anschlag ziehen, nutze ich meine Biegehilfe. Das macht es möglich das Bauteile mit Abstand in die Löcher zu stecken, ohne das sie beim löten hineinrutschen und plan auf der Platine aufliegen. Man darf nicht vergessen, das es sich um Widerstände handelt, die einen Spannungsfall mit einer Erwärmung quittieren! Ich habe 0,6 Watt Widerstände verbaut, die sich auch erwärmen können. Als möglichkeit der Wärmeabfuhr kann der Widerstand ausschließlich die Beinchen und dann die Platine nutzen. Wenn die Beinchen aber nur 1mm Lang sind, kann da auch nix direkt gekühlt werden. Schaut man sich alte Geräte an ( Tektronix ), so wird man sehen, das alle Bauteile eine deutlich größere Länge an Beinchen haben, als heutzutage üblich. Damals hatte man auch noch nicht diesen Miniaturisierungswahn gehabt, wie heute. Aber ohne Material und Konvektion ist eine Kühlung direkt an den Bauteilen unmöglich.


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Auch ist es duchaus sinnvoll, jeden Widerstand auf seinen Wert hin zu kontrollieren. Schummelt sich dann doch mal ein Widerstand mit einem anderen Wert ein, dann ist der Ärger sehr groß und die Fehlersuche oft langatmig. Das kann man alles von vornherein ausschließen. Als nützliches Hilfsmittel hat sich dieser Bauteiletester für 20Euro aus der Bucht erwiesen. Er ist schnell und genau genug um auch mal eine Induktivität oder eine Kapazität zu prüfen.


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Die Gleichrichterdioden werden mit einem gewissen Abstand eingelötet. Diese werden definitiv warm und müssen diese auch abführen können. Zudem ist die thermische Belastung an den Bauteilen beim Lötvorgang etwas geringer.


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Hier sieht man den ersten Bauabschnitt. Ich habe die beiden Platinen übereinander gesetzt. Der Transformator ist ein 24V - 10 A Trafo. Da ich beide parallel geschalteten Wicklungen nutze, habe ich jeweils 5 Ampere zur Verfügung. Wenn man davon ausgeht, das bei einer abgegebenen Leistung von 90 Watt nochmals 30 Watt hinzu kommen, die verheizt werden, liegen wir bei 120 Watt, also bei 30 Volt und 4 Ampere. Da liegt also dieser Trafo mit seinen 5 Ampere im absolut grünen Bereich. Im Vollastbetrieb wird er auch nur Handwarm.
Als zusätzliche Siebung, neben den 2200µF auf der Platine, habe ich je Platine 4 Stück a 1000µF spendiert. Erst zu spät sah ich, das diese nur eine Spannungsfestigkeit von 25 Volt aufwiesen. Daher wird diese Platine noch ersetzt.


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Der wichtigste Punkt in dieser Schaltung, ist die Kühlung der Leistungstransistoren. Hier habe ich zwei einzelne Kühlkörper, welcher durch einen 90mm x 90mm 12V Lüfter von Papst gekühlt werden. Dieser stammt aus einem sehr alten Server, welcher um 1995 herum gebaut wurde. Er zeichnet sich dadurch aus, das er zwei Kugellager besitzt und etwas höher ist, als die normalen 90mm Lüfter. Dadurch schafft er einen erhöhten Luftdurchsatz, wie ein 120mm Lüfter. Alles in allem ein super Lüfter, wie sich herausstellen wird.


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Die Rückseite ist frei gelassen um die Montage der Trasistoren zu ermöglichen. Für beide wurde ein Montageloch mit einem M3 Innengewinde vorgesehen.


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Das Gehäuse ist absolut prakmatisch aufgebaut und nur dahingehend ausgerichtet, eine bestimmte Breite und Höhe nicht zu überschreiten.


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Zur thermischen Kopplung und gleichzeitigen Elektrischen isolierung der Transistoren, nutze ich Wärmeleitpads. Da beide Kühlkörper Berührungspunkte haben, und beide Transistoren unterschiedliche Potentiale besitzen, müssen diese bei der Monatge auf einem gemeinsamen Kühlkörper elektrisch isoliert montiert werden. Nach der Montag ist dies mit einem Durchgangstest zu bestätigen!


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Leider finde ich keinerlei Unterlagen, in denen die Verwendung dieser Wärmeleitpads genauer beschrieben wird. Ich streiche sie daher wie gewohnt auf der Transistorseite mit etwas Wärmeleitpaste ein. Auf der Kühlkörperseite lasse ich diese weg. Ich meine mich erinnern zu können, das diese Pads die leichten Unebenheiten ausgleichen...ob dem tatsächlich so ist, weis ich nicht genau. Bei den CPUs habe ich beobachtet, das es dort NUR das Pad gibt, ohne Paste. Schaden tut es hier wohl kaum.


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Die Frontseite ist einfach und übersichtlich aufgebaut. Oben die beiden Digitalanzeigen, welche für ein Taschengeld bei Ebay zu finden sind. Diese zeigen die Spannung und den Strom an, und lassen sich in Grenzen kalibrieren. Darunter finden sich die Potentiometer wieder, mit denen sich Spannung und Strom einstellen lassen. Sie machen einen brauchbaren Eindruck. Ob sie wirklich halten, wird die Zeit zeigen. Ganz unten sind die Polklemmen von Fa.Schnepp zu finden.


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Die andere Seite.


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Hier sieht man das Typenschild des Trafos. Was mir erst spät, aber nicht ZU spät auffiel, ist die Tatsache, das er für primär 220V gewickelt wurde. Das heist im Umkehrschluss, das er bei 230V wie es heutzutage aus der Steckdose fällt, eine zu hohe Sekundärspannung liefert. Da die Platinen und die OPs schon recht grenzwertig betrieben werden, wird dieses mehr als Spannung eine vermeidbare Fehlerquelle sein. Wie löst man dieses Problem?? Entweder man verheizt die 10V auf der Primärseite durch einen Widerstand, oder man wandelt sie in thermische und magnetische Energie, in Form einer Drossel um.


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Nach und nach sieht man die entgültige Größe des Netzteils.


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Meine Lösung, war dann doch die prakmatischere. Ich habe mich für eine Drossel entschieden, die von einem alten Lüftermotor stammt. Über die Anzapfungen wurde er in seiner Drehzahl begrenzt. Hier konnte ich auf der kleinsten Stufe schon den Erfolg verbuchen, den ich brauchte. Eine Schutzisolierung lasse ich hier absichtlich weg, da das Gehäuse noch geschlossen wird.


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Jede der Anzeigen benötigt eine Betriebsspannung. Diese kann ruhig aus das gleiche Potential haben, wie die zu messende Spannung. Ich habe einfach diese billigen Schaltregler genommen, welche direkt an den entsprechenden Siebelkos angeschlossen sind. Man könnte auch den 7824, welcher für den Lüfter gedacht war, gegen einen 7812 tauschen und damit die Anzeige betreiben. Diese Idee kam mir aber erst zu spät. So nutzte ich einen der beiden Schaltregler zugleich auch für die Lüstersteuerung und den Lüfter selbst. Wichtig wäre für die Spannungsversorgung der Anzeigen noch jener Hinweis, das die Versorgung der entsprechenden Spannungsregler für diese Anzeigen, sollten sie direkt von der Platine gespeist werden, VOR der Regelung angeschlossen werden. Das hat den Hintergrund, als das bei einer Ausgangsseitigen Überlast oder der gleichen ein Spannungszusammenbruch auch bedeuten würde, das die Anzeigen ausfallen!


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Sieht zwar alles etwas wirr und gewachsen aus, aber es funktioniert. Durch den wirren Kabelverhau kann auch nix kapazitiv einkoppeln. Alles halb so wil, solange die Adern eine Isolierung haben, die stark genug ist.


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Im Vordergrund erkennt man hinter den Anzeigen die kleine grüne Platine. Das ist eine simple Lüftersteuerung mit einem Relais, wie sie von Pollin vor Jahren mal vertrieben wurde. Diese erweist sich als sehr nützlich. Der Thermistor sitzt direkt zwischen den beiden Kühlkörpern. Durch herumprobieren, kann man die Ansprechschwelle so einstellen, das frühzeitig zugeschaltet wird. Wie sich später zeigen wird, ist der Kühlkörper mit diesem Lüfter bei 12V schon fast grenzwertig. Wie sich die Schaltung bei einer Raumtemperatur von 35 Grad verhalten wird, kann ich nur schätzen...aber vermutlich würde der Lüfter und der Kühlkörper nicht mehr genügen. Kann man nur hoffen, das ich bei 35 Grad Raumtemperatur nicht auf die Idee komme diese Heizung anzuschmeißen. hehe



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