Für eine Schaltung benötige ich aus einer Eingangsspannung von ca. 60V eine Versorgungsspannung für meine Logik von 5V bei ca. 10mA kontinuierlich und ca 80mA peak. Da ich im selben Gehäuse noch ein Funkmodul und ein bischen Analoges betreibe, ist die Sache bezüglich EMI etwas kitzelig. Ich würde darüber hinaus einen relativ geringen Ruhestrom des Reglers benötigen (so max. 300 µA). Mein derzeitiger Lösungsansatz wäre ein LT3010 oder ähnlich, allerdings gibt es den nur von TI und hat vergleichsweise wenig Ersatztypen, v.a. mit dem gleichen Pinout... (mal davon abgesehen, dass rund 2,5€ natürlich auch recht viel für einen Linearregler sind) Alternativ meine Frage, ob man einem "normalen" Linearregler wie dem LP2950 einfach ein, zwei Z-Dioden in der Zuleitung spendieren kann, um die Eingangsspannung passend herunter zu setzen...? Vielen Dank im Voraus, Beste Grüße, Thomas
@ Tom P (Gast) >Alternativ meine Frage, ob man einem "normalen" Linearregler wie dem >LP2950 einfach ein, zwei Z-Dioden in der Zuleitung spendieren kann, um >die Eingangsspannung passend herunter zu setzen...? Ja, das würde ich so machen. MfG Falk
Ein Linearregler regelt doch immer. Redet man dann noch von einem Ruhestrom? Ansosnten kannst du versuchen dies auch mit einer Z-Diode und einem Transistor zu realisieren. Diese müßten für die Spannung 60V entsprechend dimensioniert sein.
>Alternativ meine Frage, ob man einem "normalen" Linearregler wie dem >LP2950 einfach ein, zwei Z-Dioden in der Zuleitung spendieren kann, um >die Eingangsspannung passend herunter zu setzen...? Das ist Quatsch, weil du dann einen viel hohen Strom verbrauchst als deine gewünschten 300µA.
> Das ist Quatsch, weil du dann einen viel hohen Strom verbrauchst als > deine gewünschten 300µA. Schon mal was von "Reihenschaltung" gehört? Also die Z-Dioden in die Zuleitung, nicht gegen Masse ;-)
@ Falk: Danke! @Stefan_KM: Ich beziehe mich auf den "quiescent current", also den Strom, den der Regler allein verbraucht, also auch dann, wenn keine Last anliegt. Warum würden denn deiner Meinung nach die Z-Dioden (auf der Vin-Seite) zu einem Mehrverbrauch führen? Deine Idee mit Transistor und Z-Diode geht sicherlich, allerdings habe ich dann wirklich einen zu hohen quiescent current (mal davon abgesehen, dass eine Z-Diode in der Zuleitung schlicht einfacher wäre...). Beste Grüße, Thomas
Wenn ich das richtig Verstanden habe, willst du deine 60V auf eine für den Regler verdrägliche Eingangsspannung (z.B. 30V) runter prügeln. Dass heißt also 30V müssen weg. Überlicherweise setzt du dann Z-Dioden für 30V ein. Ist das soweit erstmal richtig?
Das ist soweit richtig; Der Regler verkraftet maximal 30V, was 30V zuviel sind. Daher die Idee, eine 30V Z-Diode vor den Regler zu schalten. Darüber fallen dann 30V ab (entspricht bei 10mA rund 300mW - nicht schön aber erträglich) und man erhält reglerverträgliche 30V. (Natürlich werde ich den LP 2950 nicht an der oberen Grenze seiner Belastbarkeit betreiben, keine Sorge - das Beispiel hat primär illustrativen Charakter) Die Schaltung hat natürlich den Nachteil, dass bei einer Eingangsspannung von 36V und darunter zappenduster ist... (was aber nicht übermäßig tragisch sein sollte, höchstens ein wenig unelegant...) Beste Grüße, Thomas
Und wie kommst du darauf, dass der Strom durch die Z-Diode nur 10mA beträgt? Wenn die voll auf macht, musst du den Strom durch einen Vorwiderstand begrenzen.
Ansonsten brechen dir deine 60V zusammen, bis die Z-Diode den Geist aufgibt. Dann kommen die 60V wieder und dein Regler ist im Eimer.... ???
Weil der Gesamtstrom, den meine Schaltung dahinter zieht (inklusive Linearregler) 10mA beträgt. Und der Strom ist bei einer Reihenschaltung nun mal in allen Bauteilen gleich... Das da gegebenenfalls noch ein Strombegrenzungswiderstand sinnvoll wäre ließe sich überlegen, mir ging es vor Allem ums Prinzip... Vielen Dank schon mal, beste Grüße, Thomas
Wenn du auf den Fehlerfall anspielst; natürlich ist klar, dass wenn die Z-Diode durchlegiert, auch der Regler eine unzulässig hohe Spannung abbekommt. Da helfen ggf. mehrere Z-Dioden in Reihe (mehr mögliche Verlustleistung -> höhere Sicherheitsreserven und wenn eine stirbt sind die Auswirkungen nicht so tragisch) und natürlich eine Strombegrenzung. Nur: Warum sollte das passieren (wenn ich nicht gerade einen Kurzschluss in meiner Schaltung hinter der Z-Diode produziere)? Grüße; Thomas
Ist der Regler am Eingang nicht hochohmig? Dann würde dir eine Z-Diode in Reihe gar nix bringen. Ich dachte an eine Parallelschaltung zum Eingang....
Naja, ein Linearregler ist kein OP... Da ja logischerweise derselbe Strom rein muss, wie rauskommen soll (+ quiescent current des Reglers) kann er so hochohmig nicht sein. Das einzige was der Regler im Grunde tut ist, die Spannung auf einen konstanten Wert zu regeln. Das, was "zu viel" ist, wird effizient in Wärme umgesetzt... Eine Parallelschaltung der Z-Diode würde ich im Übrigen auch nicht für sinnvoll halten... Grüße, Thomas
und ich würde auch noch mal über einen Schaltregler nachdenken.. http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp?navId=H0,C1,C1003,C1042,P12353 Einzelstück oder Serie?
Es wird wohl eine Kleinserie... also leider nichts Halbes und nichts Ganzes... Gerade bei eher kleinen Strömen ist halt ein Schaltregler vom Ruhestromverbrauch her grenzwertig... Davon abgesehen habe ich keine Erfahrung mit Schaltregler und Analogteil. Das würde dann noch zusätzlich Aufwand bei den Filtern für Eingangs und Ausgangsspannung bedeuten. Vom EMI-optimierten Layout mal abgesehen... Klar ist ein Schaltregler eleganter, aber auch mit deutlich mehr Arbeit/Kosten verbunden. Den LT 3437 oder die HV-Varianten von LM 2475 oder LM 2575 hatte ich mir schon angeschaut... Viele Grüße, Thomas
Naja, als Vorregler koennte man doch klassisch eine Z-Diode mit geringerem Strom (braucht ja nicht praezise zu sein) betreiben und einen Emitterfolger dahinterschalten. Gegen die Gefahr des Ausfalls der Z-Diode koennte man eine weitere (mit leicht anderer Spannung) parallel schalten.
faustian schrieb: > Naja, als Vorregler koennte man doch klassisch eine Z-Diode mit > geringerem Strom (braucht ja nicht praezise zu sein) betreiben und einen > Emitterfolger dahinterschalten. Gegen die Gefahr des Ausfalls der > Z-Diode koennte man eine weitere (mit leicht anderer Spannung) parallel > schalten. Das Problem ist, dass Halbleiter gerne, wenn sie sich verabschieden, sehr niederohmig werden. Dann lieber mehrere Z-Dioden in Reihe schalten, wobei, wenn eine kaputt gegangen ist, die anderen dann auch schnell ins Gras beißen, da die Last jetzt auf weniger Dioden verteilt wird. Wenn die Schaltung nur bei 60V arbeiten muss, würde ich 30V Z-Dioden und 20V an einem Widerstand abfallen lassen. 10V für den Regler reicht allemal. Michael
Nur mal so: Ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Zenerdioden kaputt gehen, grösser als die, dass der Spannungsregler kaputt geht ? Und wenn eine kaputt geht, wird die Ursache diees Ausfalls vermutlich auch die anderen töten. Ich würde allenfalls einen Widerstand (vielleicht 2k) in die Zuleitung machen, eine 30 V Zenerdiode und dann ist es gut. Gruss Axel
@ Axel Laufenberg (axel_5) >Ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Zenerdioden kaputt gehen, grösser >als die, dass der Spannungsregler kaputt geht ? Wenn eine Z-Diode durchbrennt (=Kurzschluss), dann muss der Relger deren Spannung zusätzlich aushalten. Also besser KEINE 30V Z-Diode, sondern besser drei 15V Z-Dioden. Brennt eine durch sieht der Regler 30V, was er gerade noch so verkraftet. Aber drei Z-Dioden mit je 150mW sollte SEHR selten durchbrennen. >Und wenn eine kaputt geht, wird die Ursache diees Ausfalls vermutlich >auch die anderen töten. Nöö, die eher nicht, sondern den Regler wegen Überspannung. Wer auf Nummer Super-Sicher gehen will schaltet eine fette 25V Z-Diode parallel zum Regler, die lässt dann die SIcherung klingeln wenn wirklich eine der Z-Dioden mit Kurzschluss durchbrennen sollte. Das ist aber SEHR unwharscheinlich. >Ich würde allenfalls einen Widerstand (vielleicht 2k) in die Zuleitung >machen, eine 30 V Zenerdiode und dann ist es gut. Hmm, 2k*80mA = 160V. Nix mit Peakstrom. Z-Dioden sind hier deutlich besser als Widerstände. UNd bei richtiger Dimensionierung halten die ewig. MfG Falk
Schau Dir doch mal den LM5007 (oder LM5009 der kann sogar 100V) an. Die sind ähnlich leicht zu beherrschen wie die LM Simple Switcher und schön klein. Damit hast Du sehr viel weniger Verluste und Ruhestrom als mit einer Linearregler-Zdioden konstruktion. Es gibr aber auch HV Varianten verschiedener Linearregler wobei es mit 60V schon eng wird und die nicht so leicht zu bekommen sind.
Die 80mA Peak sollte man nicht aus den Augen verlieren. Jedenfalls nicht, wenn es mehr als ein paar Millisekunden sind. Beachten sollte man auch, dass Z-Dioden für ihre Nennspannung einen Mindeststrom benötigen. Wenn der Regler sehr sparsam ist, dann kann es sein, dass die Z-Spannung erheblich unter dem Nennwert liegt. Leider findet man in den Datasheets dazu keine gute Angabe, allenfalls dass beispielsweise ein 27V Diode bei 0,5mA mindestens 20V liefert.
Du musst dir keine Gedanken machen ob deine Z-Diode bei hohen Stromen oder sonstwas kaputt geht. Jedenfalls nicht wenn du alles richtig dimensionierst. Es gibt aber etwas anderes wo du dir Gedanken machen musst! Schau mal ins Datenblatt deiner Z-Diode ob bei deinem Ruhestrom da auch bereits 30V abfallen. Sonst liegt naemlich im Leerlauf an deinem Regler eine Spannung an die deutlich zu hoch ist. Oder aber irgendwas in deinem Regler wird bei 60V schon leitend und dann liegen nur noch 30V am Regler an. Das ist der Punkt der mir Sorgen machen wuerde! Es koennte auch sinnvoll sein noch einen Widerstand von der Z-Diode nach Masse zu legen um einen Arbeitspunkt einzustellen der halt eine maximale Spannung sicherstellt mit dem der Regler klarkommt. Allerdings versaut dir das deinen Ruhestrom. Olaf
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Hab das mal testweise simuliert... Die Energiebilanz ist natürlich Mist: Wirkungsgrad ca. 5,5%
Und dafür brauchst du eine Simulation?
Die 80mA Peak braucht die Schaltung nicht dauerhaft, vielmehr sollten die Pufferkondensatoren auf der "Niederspannungsseite" das Meiste glatt bügeln. Hier gehts vor Allem um Stromspitzen, wenn der µC viele Ports gleichzeitig setzt (da hängen npn-Transistoren/FETs daran) oder das Funkmodul sendet (Itransmitt = 40mA), das tut es aber nicht lange (ca. 10-20ms). Das Problem des Mindeststroms der Z-Dioden ist natürlich eher gegeben, allerdings werde ich die Stromversorgung später kaum im richtigen Leerlauf betreiben und ein knappes mA wird vermutlich auch im Standby zusammen kommen... Allerdings habe ich gerade mal die Datenblätter bemüht, wenn ich mir die Datenblätter der ZPY-Serie (hoffnungslos überdimensioniert, ich weiß) so anschaue, sollte es bei kleineren Z-Spannungen eigentlich besser werden; also vielleicht doch vier 10V-Dioden spendieren... Das der Gesamtwirkungsgrad grausig ist, ist klar; betrachtet man aber die absoluten Verluste ists nicht mehr so schlimm und dafür eben simpel und - richtige Auslegung natürlich vorausgesetzt - auch sicher. Wenn ein Schaltregler durchbrennt sieht der nachfolgende Prozessor übrigens auch die volle Eingangsspannung, also erscheint mir der Sicherheitsgewinn eher marginal... Aus jeden Fall schon mal vielen Dank an alle für ihre guten Ratschläge und Tips und vor Allem an "gast" fürs simulieren! Viele Grüße Thomas
Tom P schrieb: > Das Problem des Mindeststroms der Z-Dioden ist natürlich eher gegeben, > allerdings werde ich die Stromversorgung später kaum im richtigen > Leerlauf betreiben und ein knappes mA wird vermutlich auch im Standby > zusammen kommen... Dann häng aber vorsorglich noch eine Z-Diode zwischen Reglereingang und Masse, die auf Vmax des Reglers dimensioniert ist, und nur zum Tragen kommt, wenn die Kollegen davor ihrer Arbeit mangels Strom nicht ausreichend nachkommen. Sonst fehlt mal aus irgendeinem Grund die Mindestlast und Peng. Es schadet ja nicht, wenn der Regler für seine 5V raus nur 10V rein kriegt und der Rest bei den Dioden bleibt.
Das ist eine gute Idee, mit einem Begrenzungswiderstand sollten das Ganze dann auch noch gegen Überstrom sicher sein... Edit: Ich sehe gerade, ich habe mich vertan, der prozentuale Fehler nimmt insgesamt zu, wenn man zu niedrigeren Z-Spannungen kommt... (allerdings nur bei geringen Z-Spannungen >6,8V, danach erscheint es im Diagramm als ziemlich konstant; Wobei man ehrlich sagen muss, dass die allermeisten Datenblätter zu Z-Dioden mehr als dürftig sind...) Viele Grüße, Thomas
Tom P schrieb: > Wenn ein > Schaltregler durchbrennt sieht der nachfolgende Prozessor übrigens auch > die volle Eingangsspannung, also erscheint mir der Sicherheitsgewinn > eher marginal... Hab so was bei mehreren hundert verbauten LM5007 noch nie erlebt. Wenn da bei Versuchen mal einer das Zeitliche segenete hatte ich am Ausgang entweder 0V oder weniger als 5V. Die Dinger sind recht zverlässig.
Beim LM5007 kann ich das mangels Erfahrung nicht beurteilen... Der Chip sieht schon toll aus, allerdings ist das Ding verglichen mit einem LP 2950 nebst zwei Z-Dioden (in kleinen Stückzahlen) ziemlich teuer und schwer beschaffbar. Außerdem, sollte National ihn abkündigen wäre er auch kaum gegen andere Typen austauschbar... Wie stehts denn mit der Verträglichkeit mit analogen Schaltkreisen (bzgl. EMI und der Notwendigkeit zu filtern)? (ein vernünftiges Layout mal vorausgesetzt) Viele Grüße, Thomas
Der bzw die 50xx Serie ist noch relativ neu und wird sicher nicht so schnell abgekündigt. Die über 10 Jahre alte simple Switcher Serie gibts ja auch immer noch. Mit Audioschaltungen oder HF hab ich den noch nicht direkt getestet, als MP3-Player Stromversorgung jedenfalls arbeitet der ohne hörbare Störungen auch wenn ich das da eingebaute Radio benutze. Für alle Fälle kann man ja noch ein Filter dahinterschalten das reicht dann sicher. Die stärkeren Peaks hat man aber meist auf der Eingangsseite, doch die sind in Griff zu bekommen. Aber bei den geringen Strömen die Du brauchst ist das kein grosses Problem. Ein Controller oder ein Messverstärker war mit dem Teil nicht aus der Ruhe zu bringen, auch beim EMV-Test blieb alles im grünen Bereich. Übrigens gibt es von Recom fertige Schaltregler, auch für hohe Eingangsspannungen, die direkt dreibeinige Linearregler ersetzen können. Leider etwas teuer die Teile.
Ich werde mir (für die Zukunft) mal ein paar LM5007 samples kommen lassen und ein wenig rumprobieren. Aber ich denke, für meinen Anwendungsfall sollte es eben auch ein einfacher Linearregler tun. Die Recon-Module sind wirklich schön, einfach und fast unkaputtbar, aber eben leider auch noch mal fast drei mal so teuer wie ein LM 5007... und damit ziemlich sicher außerhalb des Budgets... Die Schaltregler-Lösung behalte ich im Auge, aber warum kompliziert, wenn es eben auch einfach geht...? Viele Grüße und einen schönen Feierabend, Thomas
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