Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsversorgung mit hoher Spannungsdifferenz


von Manu O. (manuo)


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Hallo, ich bin schon seit einiger Zeit auf der Suche nach einer Lösung 
für mein Problem. Vielleicht kann mit ja hier jemand weiterhelfen. Mein 
Problem sieht folgendermaßen aus:

Ich habe eine Gleichspannung, die theoretisch zwischen 0V und 420V 
schwanken kann. Sobald die Spannung 40V überschreitet soll dies über 
eine LED angezeigt werden. Das blöde ist, dass sich die Schaltung dafür 
aus der zu messenden Spannung, also 40V - 420V selbst versorgen muss und 
die Verlustleistung nicht allzu hoch ausfallen sollte.

Es wäre wirklich eine große Hilfe, wenn mir dort jemand helfen könnte.

von Falk B. (falk)


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@  Manuel Ockfen (manuo)

>Ich habe eine Gleichspannung, die theoretisch zwischen 0V und 420V
>schwanken kann. Sobald die Spannung 40V überschreitet soll dies über
>eine LED angezeigt werden.

Sollte dann eine ultrahelle LED sein, die mit 1mA auskommt. Macht dann 
420mW, das ist überschaubar.

>Es wäre wirklich eine große Hilfe, wenn mir dort jemand helfen könnte.

Mit einem 600V MOSFET plus bissel Gemüse eine passende 
Konstantstromquelle basteln, die erst ab 40V anspringt. Vielleicht 
so mal als Ansatzpunkt.

Beitrag "Re: LED's ohne vorwiderstand Oo"

von Falk B. (falk)


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Etwa so, auch wenn die Kennlinie nicht perfekt ist.

von Falk B. (falk)


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So, das hier sollte eine deutlich bessere Kennlinie haben, ist auch 
temperaturkompensiert.

von Falk B. (falk)


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Moin, noch ein paar Worte zur Erklärung.

R1 + R2 sind nötig, um die Spannungsfestigkeit von über 400V zu 
erreichen, normale Widerstände sind meist nur bis 200V zugelassen. Die 
untere Ansprechspannung ergibt sich aus

Umin = Uf_D1 + Uf_LED + Uf_IC1 + Uf_D3 + UGS_thr(Q1)
     =  36V  + 2V     +  1V    + 0,7V  + 3V
     ~ 43V

Die Nennspannung von D2 sollte ca. Umin + 5V sein.

R2 und R4 stellen den Nennstrom ein gemäß Datenblatt LM334. Es gilt.

R2 = 0,134V / In
R4 ~ 10 * R2

Wer wie hier

Beitrag "LED an Variabler Spannung"

keine Mindestspannung braucht, kann D1 kurzschließen und D2 auf 10V 
ändern.

Njoy

von Manu O. (manuo)


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@ falk

Vielen Dank für die Schaltung. Wie sie funktioniert habe ich eigentlich 
verstanden. Ein paar unklarheiten habe ich aber noch bei den 
Zusammenspiel von Q1 R1,3 und D2. So wie ich das sehe wird doch über D2 
die Spannung eingestellt, die zwischen Q1S und GND anliegt. An R1,3 
sollte dann V+ - 47V abfallen. Den gleichen Spannungsabfall hat man dann 
über Q1.
Welcher Fall mir jetzt noch ein wenig Kopfzebrechen bereitet ist der 
Fall V+ < 47 V. Arbeitet die Schaltung dann noch nicht? Oder wenn sie 
arbeitet, wo fallen dann die 47V - 43V (Umin) ab.

von Falk B. (falk)


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@  manu o1 (manuo)

>Zusammenspiel von Q1 R1,3 und D2. So wie ich das sehe wird doch über D2
>die Spannung eingestellt, die zwischen Q1S und GND anliegt.

Nein, das ist eher eine Spannungsbegrenzung. Q1 arbeitet als 
Sourcefolger, könnte man auch als einfachen Spannungsregler ansehen.

> An R1,3
>sollte dann V+ - 47V abfallen.

Ja.

> Den gleichen Spannungsabfall hat man dann
>über Q1.

Ja.

>Welcher Fall mir jetzt noch ein wenig Kopfzebrechen bereitet ist der
>Fall V+ < 47 V. Arbeitet die Schaltung dann noch nicht?

Nein, das soll sie ja auch nicht, oder?

> Oder wenn sie
> arbeitet, wo fallen dann die 47V - 43V (Umin) ab.

Wahrscheinlich über D1 und es fließt damit keinerlei Strom.

von Manu O. (manuo)


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Danke für die Antworten. Eine kleine Frage hätte ich aber noch. Wie kann 
ich den Wert für UGS_thr(Q1) ermitteln. Der dürfte doch nicht immer 3V 
betragen sondern vom Strom abhängen, oder?

>>Welcher Fall mir jetzt noch ein wenig Kopfzebrechen bereitet ist der
>>Fall V+ < 47 V. Arbeitet die Schaltung dann noch nicht?
>
> Nein, das soll sie ja auch nicht, oder?

Eigentlich sollten 40V die Grenze sein, aber das dürfte ich schon selber 
hinbekommen.

von Falk B. (falk)


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manu o1 schrieb:
> Danke für die Antworten. Eine kleine Frage hätte ich aber noch. Wie kann
> ich den Wert für UGS_thr(Q1) ermitteln. Der dürfte doch nicht immer 3V
> betragen sondern vom Strom abhängen, oder?

steht im Datenblatt, ist aber etwas,toleranzbehaftet

>
>>>Welcher Fall mir jetzt noch ein wenig Kopfzebrechen bereitet ist der
>>>Fall V+ < 47 V. Arbeitet die Schaltung dann noch nicht?
>>
>> Nein, das soll sie ja auch nicht, oder?
>
> Eigentlich sollten 40V die Grenze sein, aber das dürfte ich schon selber
> hinbekommen.

die Spanung von D1 entsprechend wählen

von Michael M. (skyscater)


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Abend,

tut mir leid das ich den Thread ausgrabe, aber ich hab eine Frage wegen 
der obigen Schaltung.
Ich versteht nicht ganz warumm die Z-Diode einen Vorwiderstand von 2MOhm 
bekommen hat. Müsste der Vorwiderstand nicht so dimensioniert sein, dass 
mindestens 1mA durch die z-Diode fließen.

mfg. Michi

von Achim H. (anymouse)


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Michael Mokricky schrieb:
> Müsste der Vorwiderstand nicht so dimensioniert sein, dass
> mindestens 1mA durch die z-Diode fließen.

Nein, für diese Schaltung muss das nicht sein.

Deine Idee, dass aufgrund des geringen Stroms nicht die volle 
Durchbruchsspannung abfällt, ist fürs erste richtig.


Du übersiehst dabei aber, dass dies auch für die zweite Zener-Diode 
gilt; die unterschiedliche Durchbruchsspannung hat fast keine Bedeutung. 
Daher ist der Spannungsunterschied am Mosfet nur gering und er steuert 
nicht durch.

Erst dann, wenn die Spannung so hoch ist, dass man in den von Dir 
erwähnten 1mA-Bereich und es zu einem nennenswerten Durchbruchsstrom 
kommt, kommt auch die unterschiedliche Nenn-Zener-Spannung zum Tragen.

von Michael M. (skyscater)


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Moin,

damit jetzt aber durch die D2 1mA fließt und an dieser die 47V abfallen 
müsst an dem 2MOhm Widerstand doch Spannung von 2000V abfallen oder? 
Sollte der Strom nicht schon bei knapp über 47V erreicht sein?

Mfg. Michi

von Thomas J. (deh0511)


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gab es Eine Lösung zu der Frage / Aufgabe?

von Falk B. (falk)


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@ Thomas Abraham (Firma: DEH0511 Dienstleistungen) (deh0511)

>gab es Eine Lösung zu der Frage / Aufgabe?

Welche Frage meinst du? Die hier?

>damit jetzt aber durch die D2 1mA fließt und an dieser die 47V abfallen
>müsst an dem 2MOhm Widerstand doch Spannung von 2000V abfallen oder?

Nein. Man muss nicht erst 1mA durch eine Z-Diode jagen, um die 
Z-Spannung zu erreichen. Qualitativ gute Z-Dioden mit kleiner Leistung 
(0,5W und weniger) erreichen die nominale Z-Spannung schon bei Strömen 
von 1µA! Die Änderung der Z-Spannung bei höheren Strömen ist gering, 
villeicht 0,5V oder weniger. Das ist in dieser Anwendung vollkommen 
unproblematisch.

>Sollte der Strom nicht schon bei knapp über 47V erreicht sein?

Wird er auch, dazu muss aber nicht 1mA durch D2 fließen. Siehe oben.

von Thomas J. (deh0511)


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Falk Brunner schrieb:
> Welche Frage meinst du? Die hier?

zu der

Hallo, ich bin schon seit einiger Zeit auf der Suche nach einer Lösung
für mein Problem. Vielleicht kann mit ja hier jemand weiterhelfen. Mein
Problem sieht folgendermaßen aus:

Ich habe eine Gleichspannung, die theoretisch zwischen 0V und 420V
schwanken kann. Sobald die Spannung 40V überschreitet soll dies über
eine LED angezeigt werden. Das blöde ist, dass sich die Schaltung dafür
aus der zu messenden Spannung, also 40V - 420V selbst versorgen muss und
die Verlustleistung nicht allzu hoch ausfallen sollte.

Es wäre wirklich eine große Hilfe, wenn mir dort jemand helfen könnte.

von Falk B. (falk)


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@ Thomas Abraham (Firma: DEH0511 Dienstleistungen) (deh0511)

>Es wäre wirklich eine große Hilfe, wenn mir dort jemand helfen könnte.

Tomaten auf den Augen?

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Beitrag "Re: Spannungsversorgung mit hoher Spannungsdifferenz"

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