Dieses Netzteil ist meine Labor-Spanungsversorgung für alle Aufbauten, die eine besonders saubere Spannung benötigen und für die damit mein Standard-Netzteil nicht geeignet ist.
Es beinhaltet zwei galvanisch getrennte Netzteile mit je 0-8V und fester Stromlimitierung von 150mA. Dazu gibt es eine digitale Anzeige der Ausgangsspannungen und eine Anzeige der Ausgangsströme über Drehspul-Anzeigen.
Der Schaltplan zeigt eine der zwei im Netzteil verbauten Powerrails. Die zweite Powerrail ist völlig identisch. Die zentrale Regeleinheit ist ein LM317, dessen Referenzspannung über Spannungsteiler an -2,5V gelegt ist, um mit dem Spannungspoti R12 bis 0V herunterregeln zu können. Die entsprechenden -2,5V werden über eine Präzisions-Spannungsreferenz aus -5V generiert, die wiederum mit der Ladungspumpe IC4 aus den +5V erzeugt werden.
Die Stromlimitierung wird über den PI-Regler basierend auf IC1 bereitgestellt. Dieser Regler vergleicht den Spannungsabfall über dem Strommess-Drehspulinstrument und dessen Parallelwiderstände. Überschreitet der Spannungsabfall einen gewissen Wert (bei 150mA), beginnt der OpAmp zu regeln, indem er den Transistor T1 durchschaltet und damit die Ausgangsspannung des LM317 herunterregelt.
Die Schaltung bietet mehrere Möglichkeiten zu Trimmung des Verhaltens. Über Auswahl eines geeigneten R14 (ca. 6k8) wird die maximale Ausgangsspannung von 8V getrimmt, Poti R11 trimmt die minimale Ausgangsspannung auf 0V. R15 (ca. 10 Ohm) trimmt den Messbereich des Drehspulinstruments auf 150mA, über Poti R10 wird eingestellt, bei welchem Maximalstrom die Stromlimitierung aktiv wird.
Die verbauten Dioden haben im normalen Betrieb keine Funktion, sondern dienen nur zum Schutz des LM317, z.B. gegen Über- oder Unterspannungen bei induktiven Lasten.
An den Stecker Umess wird die nachfolgend beschriebene Spannungs-Messchaltung angeschlossen.
Das Netzteil verfügt über eine einzige Spannungsanzeige für beide Powerrails. Um die beiden Powerrails galvanisch getrennt zu halten, werden dazu sowohl die Ausgangsspannung als auch der entsprechende GND der zu messenden Powerrail über einen Schiebeschalter an die Messschaltung gegeben. Dort misst ein kleiner PIC12F675 die Spannung und gibt eine entsprechende Ziffernfolge seriell an einen Satz Schieberegister aus, die dann wiederum die 4-stellige 7-Segment-Anzeige (aus einem alten Radiowecker) bedienen, wobei nur drei Ziffern verwendet werden (Anzeige 0,00V - 8,00V). Alle Segmente der Anzeige verfügen über eine einzige common-kathode. Anstatt 21 Vorwiderstände für die 21 Segmente der 3 Ziffern zu verbauen, haben ich mich dazu entschlossen, nur einen einzigen Widerstand an die common-kathode zu setzen. Das resultiert natürlich zwar in einer leichten Schwankung der Anzeige-Helligkeit, je nachdem wie viele Segmente aktiv sind - ist aber immer noch besser als ein Grab für 21 Widerstände einzurichten...
Die Spannungsmessschaltung darf nicht dauerhaft mit einer der Spannungsrails verbunden sein, um die galvanische Trennung der zwei Rails zu gewährleisten. Von daher verbietet es sich, die Schaltung aus einer der zwei Rails zu versorgen. Stattdessen wurde ein eigener kleiner Trafo mit anschließender 5V Generierung verbaut.
Schaltplan einer Powerrail
Schaltplan der Anzeigeeinheit