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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik allgemeine Frage zum Leistungs-OPV


Autor: Timo (Gast)
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nabend allerseits,

wie ist ein Leistungs-OPV im allgemeinen aufgebaut?
Kann man sich den Leistungs-OPV wie eine Zusammenschaltung
aus einem normalen OPV und einem Bipolartransistor am Ausgang des OPV's
vorstellen?
Der Leistungs-Opv verstärkt ja Spannungen und liefert zudem relativ hohe
Ströme (daher der Gedanke der OPV-Transistor-Kombination: OPV für die 
Spannungsverstärkung und Transistor für die hohen Ströme)
Wenn dem so ist, ist es möglich, mit so einem Bauteil eine einfache
Stromsenke zu bauen? Wenn ja wie muss die Verschaltung aussehen?

Vielen Dank
Timo

Autor: Ich (Gast)
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Ein Leistungs-OPV ist ein normaler OPV mit "stärkeren" Transistoren am 
Ausgang, mal vereinfacht ausgedrückt. Wobei für die höhere zulässige 
Verlustleistung Gehäuseformen verwendet werden, die eine bessere 
Wärmeabgabe an die Umgebung ermöglichen.

Jeder OPV läßt sich als Stromsenke betreiben, aber nur innerhalb seiner 
Spezifikation (Ausgangsstrom, Verlustleistung).

Autor: Timo (Gast)
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Hallo Ich,

erstmal Danke für die schnelle Antwort.

> Jeder OPV läßt sich als Stromsenke betreiben, aber nur innerhalb seiner
> Spezifikation (Ausgangsstrom, Verlustleistung).

also z.B. einfach eine Last an den Ausgang des OPVs?

Autor: Ich (Gast)
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Ja genau.

Autor: Timo (Gast)
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Super Danke!

Autor: Timo (Gast)
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eine Sache fällt mir noch ein:
angenommen ich will eine Batterie mit einem konstanten Strom von
-sagen wir- 100mA entladen.. wie "definiere" ich diesen Strom in meiner
OPV-Schaltung?

Autor: Ich (Gast)
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Welche Spannung hätte die Batterie und auf welchen Endwert soll sie 
entladen werden?

Autor: Ich (Gast)
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Anhang als Anregung. R2 legt Entladestrom fest.

Autor: HildeK (Gast)
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>angenommen ich will eine Batterie mit einem konstanten Strom von
>-sagen wir- 100mA entladen.. wie "definiere" ich diesen Strom in meiner
>OPV-Schaltung?

Indem du den Strom auch über einen (kleinen) bekannten Widerstand 
fließen lässt und dann diese mit einer Referenzspannung vom OPA 
vergleichen und den Spannungsabfall konstant halten lässt. Stichwort: 
Stromquellenschaltung.

Autor: Ich (Gast)
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Zu beachten ist ob der OPV mit einer Verstärkung von 1 stabil arbeitet.
ggf. muß die Schaltung also dem angepaßt werden.

Autor: Timo (Gast)
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Danke nochmal für den Ansatz!!

> Welche Spannung hätte die Batterie und auf welchen Endwert soll sie
> entladen werden?

einfach 4 Nickelzellen a 1.2V, also insgesamt 4,8V.
Entladeschlussspannung soll 1V/Zelle, also 4V sein.

Autor: Gerd (Gast)
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Hallo hierzu nochmal eine andere Frage,

kann man schaltungtechnisch sowohl eine Stromquelle als auch eine 
Stromsenke
mit nur einem OPV bauen? D.h. mit der Schaltung sollte dann die Batterie
sowohl geladen als auch entladen werden, also eine Art Ladegerät..
Wie würde die Schaltung aussehen?

Gruß
Gerd

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Gerd wrote:
> Hallo hierzu nochmal eine andere Frage,
>
> kann man schaltungtechnisch sowohl eine Stromquelle als auch eine
> Stromsenke
> mit nur einem OPV bauen? D.h. mit der Schaltung sollte dann die Batterie
> sowohl geladen als auch entladen werden, also eine Art Ladegerät..
> Wie würde die Schaltung aussehen?
>

Das nennt man Mehrquadrantenbetrieb.

Klar geht das, am besten über eine digitale PWM damit die 
Verlustleistung erträglich bleibt. Damit ist dann ein Ladegerät inkl. 
umgekehrt arbeitenden Spannungsregler machbar .Also z.B. auf der einen 
Seite ein Akku, auf der anderen Seite die zu versorgende Schaltung inkl. 
parallel angeschalteter Wandwarze. Die Energie wird dann immer passend 
hin- und hergeschaufelt.

Aber ob das mit nur einem OPV geht, habe ich noch nirgends gesehen.


Gruß -
Abdul

Autor: Route_66 (Gast)
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geht mit OPV. Der Ausgang kann als SOURCE (Quelle) Strom liefern und 
auch als SINK (Senke) Strom aufnehmen. Die Polarität der 
Referenzspannung verglichen mit dem Spannungsabfall über den 
Messwiderstand entscheidet über die Richtung. Wichtig ist, die 
erforderlichen Betriebsspannungs- und Masseverhältnisse richtig zu 
dimensionieren.
Übrigens, die integrierten NF-Verstärker a la TDA... usw. sind von der 
Schaltungstechnik Leistungs-OPV, nur für diesen speziellen 
Anwendungsfall optimiert.

Autor: Timo (Gast)
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>geht mit OPV. Der Ausgang kann als SOURCE (Quelle) Strom liefern und
>auch als SINK (Senke) Strom aufnehmen. Die Polarität der
>Referenzspannung verglichen mit dem Spannungsabfall über den
>Messwiderstand entscheidet über die Richtung. Wichtig ist, die
>erforderlichen Betriebsspannungs- und Masseverhältnisse richtig zu
>dimensionieren.
>Übrigens, die integrierten NF-Verstärker a la TDA... usw. sind von der
>Schaltungstechnik Leistungs-OPV, nur für diesen speziellen
>Anwendungsfall optimiert.

könnte das so aussehen wie im Anhang??

Viele Grüße
Timo

Autor: Skua (Gast)
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Du hast Ausgang mit +In und -In verbunden das macht keinen Sinn.

Autor: Timo (Gast)
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> Du hast Ausgang mit +In und -In verbunden das macht keinen Sinn.

hmmm.. warum macht das keinen Sinn? wie müsste denn sonst die schaltung
denn aussehen?

Autor: Timo (Gast)
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ok ich sehe es gerade... Der Rückkopplungszweig vom Ausgang in Richtung 
+In
ist überflüssig

Autor: Timo (Gast)
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Hallo nochmal,

ich habe meine Schaltung nochmal überarbeitet.
Wenn ich die Batterie jetzt laden will, dann muss ja die 
Referenzspannung
höher sein als die Batterie (hier: V3). Wenn ich die Batterie entladen
will, dann stelle ich Uref < Ubatt ein oder? Ist die Überlegung richtig?

Autor: Ich (Gast)
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Das ist ein Spannungsfolger ohne Regelung für den Strom.

Ist Vref=Entladeschlußspannung wird der Akku entladen.
Ist Vref=Ladeschlußspannung wird der Akku geladen.

R3 mit 1 Ohm begrenzt den dabei fließenden Lade-/Entladestrom, welcher 
anfangs hoch ist und dann kontinuierlich absinkt (Differenz zw. Uref und 
Uakku / R3).

Autor: Ich (Gast)
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Du könntest es mit einem LA6510 versuchen. Dort ist über einen 
Widerstand der maximale Ausgangsstrom wählbar und damit nicht mehr von 
der Spannungsdifferenz Uref und Uakku abhängig.

Beachten mußt Du nur, daß der Akku erst bei angeschalteter 
Betriebsspannung des OPV angeschlossen werden sollte. Die meisten ICs 
nehmen eine Spannung an ihren Ein-/ Ausgängen ohne Betriebsspannung 
übel. Eine in Sperrichtung eingefügte Schottky Diode zwischen Akku-Plus 
und IC-Plus kann (IC-) Leben retten.

Autor: Gerd (Gast)
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> Das ist ein Spannungsfolger ohne Regelung für den Strom.

ok. Könnte man die Schaltung so ändern, dass man einen Spannungsfolger 
MIT Regelung für den Strom hat?

>R3 mit 1 Ohm begrenzt den dabei fließenden Lade-/Entladestrom, welcher
>anfangs hoch ist und dann kontinuierlich absinkt (Differenz zw. Uref und
>Uakku / R3).

das Absinken des Stromes könnte man ja dadurch verhindern,
dass man z.B. Uref mit einem µC stetig anhebt, sobald der gemessene
Strom am Messwiderstand sinkt.. das würde doch gehen oder?

> Du könntest es mit einem LA6510 versuchen.
Danke für den Tip mit dem La6510. Ich werde mir das Datenblatt
bei Gelegenheit genauer anschauen.

Kann ich mich bei weiteren Fragen per email wenden?
Oder bist du immer hier in diesem Froum?

Autor: Ich (Gast)
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Immer nicht, aber oft.

Autor: Timo (Gast)
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>ok. Könnte man die Schaltung so ändern, dass man einen Spannungsfolger
>MIT Regelung für den Strom hat?

das würde mich auch interessieren. Die Schaltung bei mir ist so 
aufgebaut
-wie Ich es bereits erwähnt hat- dass der Lade- bzw. der Entladestrom
zunächst durch den Messwiderstand begrenzt wird. Je voller 
beispielsweise
die Batterie beim laden wird, desto niedriger wird dementsprechend der
Ladestrom..

eigentlich will ich die Schaltung so haben, dass die Batterie
kontinuierlich immer mit demselben Strom (Konstantstromladung/entladung)
geladen oder entladen wird.. wie kriegt man das hin?

Autor: Timo (Gast)
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guten morgen allerseits,

also in der literatur (Tietze/Schenk) habe ich eine Schaltung gefunden,
wo man bei jeder Spannungslage der Batterie immer mit konstantem Strom
laden/entladen kann. Durch einen geeigneten OPV (z.b. LA6510 den 'Ich'
vorgeschlagen hat) kann dann noch zusätzlich eine Strombegrenzung 
unabhängig
von der Referenzspannung realisieren.

Autor: Timo (Gast)
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kann man mit nur einem OPV -durch Vorgabe- sowohl Strom- als auch eine 
Spannungsquelle realisieren, das sowohl mit konstantem Strom 
laden/entladen kann als auch mit konstanter Spannung laden.

Folgendes will ich (mit einem µC) machen: zuerst will ich die Batterie
vollständig -mt konstantem Strom!- entladen. Danach aber mit konstanter 
Spannung mit begrenztem Strom laden. So wie es mir scheint ist das mit
nur einem OPV nicht möglich, oder etwa doch?

Autor: Ich (Gast)
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Mit dem LA6510 müßte es funktionieren.

Am Anfang stellst Du Uref (womit auch immer) auf die 
Entladeschlußspannung.
Ist diese erreicht schaltest Du dann Uref auf die Ladeschlußspannung um.

Durch die einstellbare Strombegrenzung des LA ergibt sich ein relativ 
konstanter Entlade-/ Ladestrom. Durch die Schaltungsart ist 
Tiefenentladung und Überladung nicht möglich. Mehr Elektronik bedarf es 
also nicht.

Als Grundlage Deine Schaltung von oben (quelle-und-senke.PNG), R3 ist 
dann der Rsc aus dem Datenblatt des LA (7,5 Ohm für ca. 0,1 A), den 
invertierenden Eingang des OPV direkt an Akku-Plus.

Sollen die Lade-/ Entladeströme allerdings veränderlich sein, muß mehr 
Aufwand betrieben werden (ein Poti für R3 mit Widerstand für max. Strom, 
1,5 Ohm für 0,5 A z.B., wäre die einfachste Möglichkeit).

Und natürlich Kühlkörper für den LA nicht vergessen.

Autor: Ich (Gast)
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Poti mit Reihenwiderstand 1,5 Ohm muß es heißen

Poti z.B. 10 Ohm
Belastbarkeit beachten!

Autor: Timo (Gast)
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Hallo,

>Durch die einstellbare Strombegrenzung des LA ergibt sich ein relativ
>konstanter Entlade-/ Ladestrom.

Soweit alles ok

Das einzige was mich noch stutzig macht ist der Entladestrom kurz vor 
erreichen der Entladeschlussspunng der Batterie. Angenommen ich habe 
eine
Entladeschlussspanung von 1.0V eingestellt. Wenn die Batterie bei der
Entladung sich dieser Entladschlusssspannung nähert, dann kann der 
Entlade-
strom ja nicht mehr konstant gehalten werden, da die Differenz
Uref-Ubat immer kleiner wird (nähert sich der 0V) und folglich der Strom 
am
Ende immer weniger wird... oder hab ich da einen Denkfehler?!

Autor: Ich (Gast)
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Da könnte man sich so behelfen.

Die Diodenbrücke sollte nicht durch einen Widerstand ersetzt werden, da 
ohne Stromfluß kein ausreichender Bezugspunktversatz mehr erfolgt.

Durch R2 entstehen definierte Verhältnisse für den Versatz ohne Lade-/ 
Entladestrom durch den Akku.

Autor: Ich (Gast)
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Der Strom über R2 durch die Dioden müßte höher als der Entladestrom 
sein. Ist also nicht sehr effektiv.

Da hilft nur ausprobieren wie weit der Ausgang des OPV gegen Masse geht, 
um ohne die Dioden auszukommen. Im Datenblatt steht dazu leider nichts.

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