Schaltnetzteil für 5 bis 24 Volt 3 A umbauen Drucken E-Mail
Sonntag, den 05. März 2017 um 12:16 Uhr

Unbekanntes 3-Ampere-Schaltnetzteil für einstellbare 5 bis 24 Volt zu einem Labornetzteil für die Elektronik-Werkstatt umbauen

Ein altes Schaltnetzteil, das ursprünglich für den Einsatz in Kaffeeautomaten vorgesehen war, liefert 21,5 Volt. Nun reizte es mich daraus ein Labornetzteil mit einstellbarer Spannung zu bauen. Nachfolgend möchte ich eine allgemeine Anleitung bieten, wie man ein unbekanntes Schaltnetzteil mit etwas Glück modifizieren kann und was dabei zu beachten ist.  Für wenig Geld erhält man dann ein leistungsfähiges Labornetzteil für die Elektronik-Werkstatt. Es ist übrigens kurzschlussfest. Leider fehlt eine einstellbare Strombegrenzung, die experimentelle Elektronikschaltungen vor dem Abrauchen schützen könnte.

Vorgehensweise mit etwas Detektivarbeit und Experimentierlust: In einem mir unbekannten Schaltnetzteil für das ich kein Schaltbild auftreiben konnte, sitzt ein L4975A als Schaltregler. Das Datenblatt des L4975A schlägt eine Applikationsschaltung (siehe Seite 18, Bild 35, 18kOhm-Poti) für eine variable Ausgangsspannung vor, die durch den Wert eines Widerstandes bestimmt wird. Diesen Widerstand konnte ich auf der Platine des Schaltnetzteiles ausfindig machen. Dazu nahm ich ein Ohmmeter zu Hilfe, da nicht alle Leiterbahnen auf der mehrlagigen Platine sichtbar sind. Um mir Gewissheit zu verschaffen, lötete ich parallel zu dem entscheidenden Widerstand noch einen anderen. Die Spannung sinkt dann wie erwartet. Je kleiner der gesamte Widerstandswert, desto kleiner ist die Spannung.


Dieses Schaltnetzteil war ursprünglich für einen Kaffeeautomaten vorgesehen. Da die wesentliche Elektronik einschliießlich des Netztrafos bereits auf einer Leiterplatte untergebracht ist, erspart der Einsatz dieser Elektronik-Baugruppe viel Arbeit.


Der entscheidende Schaltregel L4975A. Rechts neben der Drossel ist der Widerstand bereits einseitig ausgelötet, um ihn durch ein Poti für die Spannungseinstellung zu ersetzen. Siehe Bild unten.


Mit dieser Schaltung wurde der besagte Widerstand ersetzt, um den Spannungsbereich zu treffen. Der Gesamtwiderstand lässt sich zwischen 180 Ohm und 61,2 kOhm einstellen.

Diesen Widerstand ersetzte ich dann durch eine Potentiometer. Um den genauen Bereich zu treffen, musste diesem Poti noch ein Widerstand parallel geschaltet werden und ein weiterer in Serie. Die Werte ermittelte ich durch Ausprobieren und Berechnen.


Fliegender Testaufbau mit Strom-Spannungsanzeige und Lastwiderstand für die Grundlast. Im Hintergrund das Schaltnetzteil.


Ansicht des Testaufbaus von oben.

Leider benötigt das Schaltnetzteil eine Grundlast, da es sonst anfängt zu ticken und zu knattern. Als Grundlast diente eine Parallelschaltung aus einem 120 Ohm und einem 270 Ohm großen Widerstand, was ich durch Ausprobieren ermittelte.


Damit das Schaltnetzteil nicht tickt, rattert oder schwingt, ist eine Grundlast notwendig, die durch Experimente zu ermitteln ist.

Der Ausgangsspannung sind Impulse von 600 mVss bei einer Frequenz von etwa 200 kHz überlagert. Durch Gegentaktdrosseln und Kondensatoren konnte ich die Impulse auf etwa 60 mVss unterdrücken. Auch hier muss man experimentieren.


Störimpulse auf der  Ausgangsspannung sind für  Schaltnetzteile leider typisch.


Durch Gegentaktdrosseln und Kondensatoren konnte ich sie von 600 mVs auf etwa 60 mVs unterdrücken. Die Drossel links im Bild ging am besten, da an ihr der Spannungsabfall nur 0,1 Volt bei 1 Ampere beträgt. Damit konnte ich das Netzteil an einem Radio von Langwelle bis UKW betreiben. Allerdings waren noch leichte Störungen vernehmbar. Für den Betrieb von Radios ist das Netzteil nicht besonders geeignet.


50m Vss auf der Ausgangsspannung nach dem Einbau des Gegentaktfilters mit den beiden Kondensatoren zu je 200nF.

 

Für die Strom- und Spannungsanzeige kommt eine kombinierte LED-Anzeige zum Einsatz, wie sie unter LED-Strom-Spannungs-Anzeige im Einbaurahmen beschrieben ist. Das Netztteil besitzt noch einen 5 Volt-Ausgang, dr sich für den Betrieb der LED-Anzeige anbietet.


Zum Testen dient als Last ein 10-Ohm-Widerstand, der bei 20 Volt durch seine Hitze Brandflecken auf der Holzunterlage erzeugte. Eine Blechdose wäre als Unterlage besser.

Gehäuse und mechanischer Aufbau: Nach den Experimenten kam dann die Anordnung in ein Gehäuse. Es besteht aus Holzlatten, Sperrholz und Alublech. Der Anstrich besteht aus Bodenfarbe. Ich habe das genommen, was vorhanden war. Graue Bodenfarbe hat sich als besonders ergiebig erwiesen, da sie sich leicht mit dem Pinsel auftragen lässt und schnell trocknet.

Für die Herstellung des Gehäuses bin ich auf 80 Bohrungen gekommen, wenn ich mich nicht verzählt habe. Davon waren 48 für die Belüftung auf der Rückseite und auf dem Deckel notwendig.

Das Netzteil arbeitet ohne Schutzleiter: Es bestehen deshalb Sicherheitsbedenken. Das Frontblech ist aus Aluminium. Die Drähte zum Netzschalter könnten sich lösen und die Frontplatte berühren. Dann wäre die volle Netzspannung auf dem Frontblech. Deshalb habe ich die Löststellen mit Heißkleber isoliert, um diesen unwahrscheinlichen Fall auszuschließen. Wer ganz sicher gehen will, verwendet einen Schutzleiter für die Frontplatte und ist damit auf der sicheren Seite. Allerdings ist es auch nicht sicher, ob der Schutzleiter hinter der Steckdose tatsächlich vorschriftsmäßig vorhanden ist. Man verlasse sich beim Aufbau nicht nur auf den Schutzleiter. In diesem Zustand ist das Gerät nur für mich bestimmt und ich lasse es keinen anderen bedienen. Zukünftig werde ich deshalb aus  Sicherheitsgründen eine ordentliche Verdrahtung der Netzzuleitung vornehmen, einen anderen Schalter verwenden und die Frontplatte mit dem  Schutzleiter verbinden.

Belüftung: Das Netzteil wird bei Volllast warm. Deshalb habe ich auf der Rückseite und dem Deckel Belüftungslöcher gebohrt. Dadurch kann die warme Luft nach oben steigen und frische Luft kann von der Rückseite nachströmen. Bei 3 Ampere und 18  Volt Belastung liegt die Innentemperatur bei 31 °C bei einer Außentemperatur von 20 °C. Somit kann das Netzteil diese Last als Dauerlast vertragen.


Innenansicht mit Gegentaktdrossel als Filter unten links angegracht. Dadurch ist der Ausgangsspannung nur noch ein Sinus von 50mVss, 200 kHz überlagert (Klicke auf das Bild für eine Großansicht). Die beiden Kondensatoren dieses Filters haben etwa 200nF. Vorgefertigte Elekronik-Baugruppen ersparen jede Menge Arbeit.

 


Front. Gesamtgewicht des Netzteils: 1,85 kg. Die Front besteht aus poliertem Alu-Blech und kommt ohne Lackierung aus.


Netzteil im Betrieb bei 18,2 Volt und 1,74 Ampere Belastung.


Die Anschlüsse des Netzschalters sind zur Sicherheit mit Heißkleber vergossen, da die Front aus Alublech besteht.


Die Rückseite hat Belüftungslöcher erhalten. Vorgehensweise: Schablone mit Karopapier, Ankörnen, Holzbohrer mit hoher Drehzahl, Lackieren mit Pinsel, Nacharbeiten mit Wattestäbchen in den Bohrungen. Je besser die Kühlung, desto länger ist die Lebensdauer der Elektronik, insbesondere der Halbleiter.


Schließlich hat der Deckel auch noch 24 Bohrungen mit 6 mm Durchmesser erhalten, die direkt über dem Kühlkörper liegen. Die warme Luft kann gezielt nach oben abziehen. Kalte Luft strömt durch die Rückseite nach. Bei 18 Volt und 3 Ampere steigt die Innentemperatur nun auf 31 °C.


Bei Zimmertemperatur ist dank der Belüftung auf der Rückseite und dem Deckel eine Dauerlast von 18 Volt und 3 Ampere kein Problem.

 


An den vier Ecken befinden sich jeweils zwei gestapelte Füße, damit die Schraubköpfe die Unterlage nicht zerkratzen können.

 

Zuletzt aktualisiert am Montag, den 10. April 2017 um 10:48 Uhr
 

3. Februar 2017

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