Netzteil

Vorab: Wer mit höchsten Ladeströmen und bis zu 10s LiXx Zellen pflegen möchte kommt an einem entsprechenden Ladegerät nicht vorbei. Mein ausgewähltes Gerät kann dementsprechend auch bis zu 30A Ladestrom bei satten 1000 Watt. Um damit auch stationär zu laden braucht es aber ein entsprechendes Netzteil. Meine Aufmerksamkeit fiel dabei auf Schaltnetzgeräte aus Computer-Servern. Diese sind leistungsstark und gleichzeitig kompakt. Da solche Netzteile routinemäßig ausgetauscht werden kann man sie schon für wenig Geld erstehen. Von Dell, HP, IBM und andere Herstellern kommen mehrere Modelle in Frage. Nach diesbezüglicher Anfrage bei meinem IT-Gremlin hat mir dieser einfach zwei HP DPS-600 PB aus der Restekiste geschenkt.

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Eine solches Netzteil leistet bei 12V ca. 575W. Um auf die gewünschte Eingangsleistung für das Ladegerät zu kommen werden folglich zwei Netzteile in Reihe betrieben, jetzt also 47A bei 24V. Dazu ist nur ein kleiner Umbau nötig der hierfolgend beschrieben wird.

Vorgehen:

– Gehäuse vom Minuspol trennen (Leiterbahnen auftrennen, Brücken trennen).

– Wechselstrom Kondensator zwischen Gehäuse und Minuspol einlöten(statt der Brücke).

– Wechselstromkondensator zwischen Gehäuse und Pluspol einlöten.

– Pin 4, 6, 8, 10 auf der Steckleiste verbinden

Sicherheits- und Warnhinweise: In dieser Beschreibung gebe ich mein Wissen aus eigenen Projekten weiter. Dabei übernehme ich keine Verantwortung für Schäden die in Zusammenhang mit der Verwendung dieser Anleitung auftreten.  Ich übernehme keine Garantie, Gewährleistung oder Haftung für Schäden die an Sachgegenständen oder an Leib- und Leben entstehen, weil versucht wurde, mein Projekt nachzubauen.

Da man sich bei diesem Projekt mit Schaltnetzteilen auseinandersetzt, die potenziell in der Lage sind, tödliche Spannungen zu erzeugen, ist höchste Vorsicht geboten. Auch Stunden nach dem Abschalten eines Schaltnetzteiles können die Sieb-Elkos des Primärkreises mit mehreren hundert Volt aufgeladen sein. Der Umbau sollte nur von Fachleuten erfolgen, welche die Gefahren erkennen können und wissen, was sie tun. Man sollte dabei nicht nur wissen wo das heiße Ende des Lötkolbens ist. Wer keine Ahnung hat wozu die kleinen blauen Dinger da eingebaut sind, oder gerade kein Spannungsmessgerät zur Verfügung hat sollte die Finger von einem solchen Umbau lassen, eine Fachwerkstatt zu Rate ziehen oder sich ein Netzteil käuflich erwerben.

Vorarbeiten und Öffnen: Das Netzteil ist an sich sehr kompakt. Mich störten jedoch der Handgriff und die Verriegelungslasche etwas. Der Handgriff ist schnell abgeschraubt. Die Lasche ist mit zwei Nieten befestigt. Nach dem Diese etwas aufgebohrt sind lässt sich die Lasche auch einfach entfernen. Zur Öffnung des Netzteiles müssen alle Schrauben entfernt werden. Der Seitendeckel ist an der Kunststoffisolierung fest geklebt. Mit einem Holzspatel etwas zwischen Deckel und Isolierung fahren und man kann den Deckel von der Verklebung abziehen.

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Erdung und Potentialtrennung: Das Netzteil ist ausgangsseitig zwischen Minus und Gehäuse verbunden. Im Einfachbetrieb stellt dies kein nennenswertes Problem dar. Sobald zwei Netzteile in Reihe geschaltet sind würde über die geerdeten Gehäuse ein Kurzschluss bestehen. In einigen Foren wird geraten an einem Netzteil kurzerhand den Schutzleiter zu entfernen. Das ist Unfug und sollte auf keinen Fall gemacht werden. Besser ist es den Ausgang des Netzteils Potentialfrei zu machen und die Verbindung(en) zwischen Minus und Gehäuse zu trennen. Angenehmer Nebeneffekt dabei ist das man dann problemlos auch Lader mit USB Verbindung zum Computer betreiben kann, auch wenn dieser nicht per Akku betrieben wird. Wegen dieser fehlenden Potentialfreiheit von Netzteil/ Lader schließen einige Ladegerät-Hersteller einen solchen Betrieb explizit aus.

Die Vorgehensweise ist vergleichsweise einfach. Zu einem sind auf der Platine zwei Drahtbrücken (siehe Bild)  zu durchtrennen sowie die Leiterbahn links neben der rechten Befestigungsschraube von oben und unten zu durchtrennen.

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Auf geht’s: die Drahtbrücken durchtrennen und einfach hochbiegen. An den Enden können später entsprechende Kondensatoren (siehe unten) angelötet werden. Ich habe es mir erspart die Leiterbahnen an der rechten Schraube zu durchtrennen. Um trotzdem eine Trennung vom Gehäuse zur Platine zu schaffen bleibt die rechte Befestigungsschraube der Platine dauerhaft entfernt. Unter die Platine wird an dieser Stelle ein Stück Isolierung gelegt und mit Heißkleber fixiert. Die Isolierung wurde aus dem schwarzen Material, mit dem die Baugruppe umwickelt ist, geschnitten.

Kondensatoren: Zur Sicherheit und um Störungen durch den Betrieb eines umgebauten Netzteils vorzubeugen, werden noch zwei Kondensatoren jeweils zwischen Gehäuse und Minus sowie Gehäuse und Plus angelötet. Den Kondensator zwischen Minus und Gehäuse ersetzt jetzt hierbei die Drahtbrücke. Der Kondensator zwischen Plus und Gehäuse kann mit einem Pin an die linke Seite der vormaligen Drahtbrücke und mit dem anderen Pin mittels Ringöse an den Stehbolzen des Plus-Ausgangs gelötet werden.

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Zum Einsatz kommen Wechselstromkondensatoren mit möglichst viel Kapazität, die Impulsfähig sind sowie auch min. 150V AC abkönnen. Ich habe aus der Restekiste MKS 0.47uF/ 150VAC Impulsfest verwendet. Die Kondensatoren sollten beim Einbau den Kühlluftstrom des Ventilators nicht behindern. Sie wurden daher neben den Ventilator platziert und auch mit Heißkleber am Gehäuse fixiert. Die Zuleitungen zu den Kondensatoren dabei so kurz als möglich halten.

Schutzdiode/ Netzstecker: Bei Reihenschaltung zweier Netzteile muss darauf geachtet werden das auch wirklich beide Netzteile in Betrieb sind, ansonsten sind erhebliche Beschädigungen der Netzteile und angeschlossener Verbraucher möglich. Zum Schutz gegen eigene Blödheit kann man eine entsprechend dimensionierte Diode (MBR4060) parallel zu jedem einzelnen Netzteilausgang einbringen.

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Ich habe mir das erspart und einfach die Netzstecker zusammen (parallel) gelötet. Sobald dieser eingesteckt ist sind beide Netzteile in Betrieb.6

 

Beschaltung: Um dem Netzteil leben eiinzuhauchen sind noch einige Brücken auf den Pins nötig

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Zum Einschalten des Netzteil einfach zwei Brücken zwischen Pin 6 (PS Kill) und Pin 8 (GND) sowie zwischen Pin 10 (PS on) und Pin 8 (GND) einbringen.

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Die Brücke kann auch durch einen Schalter ersetzt werden, und das Netzteil somit hierüber schaltbar (Das ist dann aber nicht der Grund warum es Schaltnetzteil genannt wird). Aus Sicherheitsgründen (auch wg. Der Problematik des Reihenbetriebs) werden meine Netzteile mit einem Schalter in der Netzzuleitung in Betrieb genommen. Eine Absicherung mittels FI-Schalter in der Werkstatt oder Bastelraum sollte ohnehin Standard sein.

Das Netzteil ist damit betriebsbereit und sollte ~12V am Ausgang liefern. Um die Temperatursteuerung des Lüfters zu aktivieren kann noch eine Brücke zwischen Pin 4 (Fan rpm) und Pin 8 (GND) eingebracht werden. Ohne diese Brücke läuft der Ventilator immer mit voller Leistung und wird dabei schon etwas lauter.

Da ich keine Lust hatte an den Pins direkt zu löten benutzte ich drei abgeschnittene Servostecker aus der Restekiste. Das Rastermaß passt hervorragend. Die entsprechenden Enden verdröselt und eine nur Lötstelle. Das Ganze wird etwas mit Schrumpfschlauch geschützt – und fertig.

Spannungsregelung: Bei dem HP Netzteil kann, in gewissen Grenzen die Ausgangsspannung verändert werden. ABER: Die Gesamtleistung bleibt trotzdem gleich! Also bei erhöhter Spannung nicht versuchen die volle Last zu ziehen. Das Netzteil schaltet dann aus.

Am einfachsten lässt sich die Spannung regeln wenn ein Widerstand zw. Pin 7 (Sens 12V+) und Pin 9 (Sens 12V-) eingebracht ist. Dabei muss der Widerstand folgenden Wert haben.

1.8K –> 13.8V
2.1K –> 13.6V
3.3K –> 13.2V
10K –>  12,7V

Wer es ganz komfortabel möchte lötet einfach ein 10K Poti ein.

Abgangsbuchsen: Man könnte jetzt einfach, wie in Foren gezeigt, entsprechende Kabel mit Buchsen an die Ausgänge anlöten. Ich wollte jedoch die Buchsen fest am Netzteil haben. Dazu werden die Federkontakte etwas aufgebogen und die Buchsen entsprechend schräg angefeilt damit sie besser in den entstandenen Spalt des Federkontakts passen. Dann jeweils zwei Buchsen für Plus und Minus richtig fest angelötet. Jede einzelne Buchse wird mit farblich passenden Schrumpfschlauch versehen. Zum Schluss wird der komplette Kontaktblock mit reichlich Heißkleber ausgefüllt.

Zum Schluss: Bei Gelegenheit werden beide Netzteile noch komplett in passenden Schrumpfschlauch eingeschrumpft.  Hobbykönig hat 100mm „Heat Shrink Tube“ der passen sollte.

Fazit: Bisher konnte ich nur mit max. 900W das Netzteil belasten. Immerhin mal eine Stunde. Dabei läuft der Ventilator immer noch Grundlast und hält eine Temperatur von ca. 35°C. Ansonsten zeigte sich das Netzteil unbeeindruckt und schnurrt brav vor sich hin.