Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ansteuerung LM395 Netzteil


von Christian (brax)


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Hallo,

ich habe mir aus Interesse 
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.0 
durchgelesen. Dort ist folgendes verlinkt:
https://www.ti.com/lit/an/snoa692/snoa692.pdf
Die Schaltung (ohne Strombegrenzung) kommt auch in dem Datenblatt des 
LM395 vor (Abbildung 18), auf die sich die folgenden 
Bauteilbezeichnungen beziehen.

Ich habe versucht, die Schaltung nachzuvollziehen, aber ganz sicher bin 
ich mir nicht, ob ich die Ansteuerung von Q2 richtig verstanden habe. 
Ich versuche das mal zu beschreiben, wie ich das verstanden habe:

Die Basis-Emitter-Spannung von Q2 entspricht der Spannung R3, die 
wiederum abhängig ist von dem Strom, der aus V- des Opamps kommt. Im 
Datenblatt steht 0,3-0,8mA Supply Current. Also 0,14-0,38V über R3. Das 
ist zu wenig, als dass der LM395 nennenswert durchsteuern würde.

Wenn die Ausgangsspannung zu hoch sein sollte und der Opamp die Spannung 
runterregeln muss, dann fließt Strom über R2 in den Opamp. 
Beispielsweise bei einem Spannungsunterschied von 1V ergibt das zirka 
2mA Strom, die dann ja auch zusätzlich zum Supply Current wieder aus V- 
"herauskommen". Das ergibt bis zu 1,3V Basis-Emitter-Spannung am LM395, 
der daraufhin "hilft", die Spannung abzubauen.

Wenn man jetzt mal davon ausgeht, dass der LM395 100mA bei 0,6V 
Basis-Emitter-Spannung ableitet, dann ergibt sich daraus ein Strom von 
1,3mA über R3, also zirka 1mA über R2 und damit 0,47V Differenz zwischen 
Output und Opamp-Ausgang.

Stimmt das so ungefähr, oder ist das eine Milchmädchenrechnung?
Wieso ist in der anderen Schaltung der Widerstand (dort R14) auf 1.2k 
erhöht worden?

Vielen Dank schon mal.

von Jens G. (jensig)


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Christian schrieb:
> Stimmt das so ungefähr, oder ist das eine Milchmädchenrechnung?

Ja, stimmt schon. Die Ansteuerung des Q2 läuft im Grunde nach demselben 
Prinzip ab wie die Booster-Schaltung mit einem TDA2030 und zwei extra 
Transistoren - Beitrag "Re: TDA2030 als "Treiber"" , 
oder die erweiterte Variante 
Beitrag "Re: TDA2030 als "Treiber"" .


> Wieso ist in der anderen Schaltung der Widerstand (dort R14) auf 1.2k
> erhöht worden?

Der bestimmt nur in Verbindung mit R3, wie weit der OPV seinen Ausgang 
aussteuern muß, bis der Q2 (bzw. Q1 in der pos. Halbwelle) den Laststrom 
übernimmt. Eigentlich bräuchte man den R2 gar nicht für den Q2(könnte 
direkt verbunden werden), aber der Q1 braucht den.

: Bearbeitet durch User
von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Christian schrieb:
> Wieso ist in der anderen Schaltung der Widerstand (dort R14) auf 1.2k
> erhöht worden?

Weil er nicht in der Versorgungsleitung liegt, so wie R13, sondern am 
Ausgang. Trotzdem kommt mir die Konstruktion etwas spanisch vor, zumal 
da noch die LED ohne dem geringsten Vorwiderstand direkt parallel zu R14 
geschaltet ist. Zumindest steigert die LED ohne Vorwiderstand die 
Nachregelgeschwindigkeit von Q2 bei erreichen der eingestellten 
Stromgrenze, so dass die LED abrupter leuchtet.

7 Stück 0,1R Emitterwiderstände wären wichtiger gewesen.

von Jens G. (jensig)


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Michael M. schrieb:
> Ausgang. Trotzdem kommt mir die Konstruktion etwas spanisch vor, zumal
> da noch die LED ohne dem geringsten Vorwiderstand direkt parallel zu R14

Der LM308 liefert nur paar mA, das tut der LED (die hier nur als 
Überstromanzeige dienen soll) also nicht weiter weh ...

: Bearbeitet durch User
von Christian (brax)


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Jens G. schrieb:
> Ja, stimmt schon. Die Ansteuerung des Q2 läuft im Grunde nach demselben
> Prinzip ab wie die Booster-Schaltung mit einem TDA2030 und zwei extra
> Transistoren - Beitrag "Re: TDA2030 als "Treiber"" ,
> oder die erweiterte Variante
> Beitrag "Re: TDA2030 als "Treiber"" .
Schau ich mir an, danke.

Jens G. schrieb:
> Der bestimmt nur in Verbindung mit R3, wie weit der OPV seinen Ausgang
> aussteuern muß, bis der Q2 (bzw. Q1 in der pos. Halbwelle) den Laststrom
> übernimmt. Eigentlich bräuchte man den R2 gar nicht für den Q2(könnte
> direkt verbunden werden), aber der Q1 braucht den.
Das ergibt natürlich Sinn. Da hätte ich auch selbst drauf kommen können.

Michael M. schrieb:
> Zumindest steigert die LED ohne Vorwiderstand die
> Nachregelgeschwindigkeit von Q2 bei erreichen der eingestellten
> Stromgrenze, so dass die LED abrupter leuchtet.
Kannst du erklären, wie das funktioniert? Wenn die Strombegrenzung 
greift, müsste doch der LM308 an seinem Ausgang die Spannung erhöhen, 
weil ja am Output die Spannung absinkt. Wie wird dann Q2 angesteuert?

Michael M. schrieb:
> 7 Stück 0,1R Emitterwiderstände wären wichtiger gewesen.
Laut Schaltplan im LM395-Datenblatt sind die Widerstände im LM395 
integriert.


Was ich mich noch gefragt habe: Der letzte Satz in dem Dokument ist: 
"Since the LM395’s are high devices, the supply bypasses should be near 
the power transistors." Fehlt da ein Wort oder was sind "high devices"?

von Jens G. (jensig)


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Christian schrieb:
> Michael M. schrieb:
>> Zumindest steigert die LED ohne Vorwiderstand die
>> Nachregelgeschwindigkeit von Q2 bei erreichen der eingestellten
>> Stromgrenze, so dass die LED abrupter leuchtet.

Der OPV ist so langsam, daß die LED gar nix beschleunigt. Ist auch nicht 
deren Funktion.

> Kannst du erklären, wie das funktioniert? Wenn die Strombegrenzung
> greift, müsste doch der LM308 an seinem Ausgang die Spannung erhöhen,
> weil ja am Output die Spannung absinkt. Wie wird dann Q2 angesteuert?

Q2 gar nicht, wenn es um die positive Halbwelle geht.

von Andrew T. (marsufant)


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Christian schrieb:


>
> Michael M. schrieb:
>> Zumindest steigert die LED ohne Vorwiderstand die
>> Nachregelgeschwindigkeit von Q2 bei erreichen der eingestellten
>> Stromgrenze, so dass die LED abrupter leuchtet.
> Kannst du erklären, wie das funktioniert? Wenn die Strombegrenzung
> greift, müsste doch der LM308 an seinem Ausgang die Spannung erhöhen,
> weil ja am Output die Spannung absinkt. Wie wird dann Q2 angesteuert?
>
> Michael M. schrieb:
>> 7 Stück 0,1R Emitterwiderstände wären wichtiger gewesen.
> Laut Schaltplan im LM395-Datenblatt sind die Widerstände im LM395
> integriert.
>


Richtig, genau deswegen braucht man hier KEINE Emitterwiderstaende

>
> Was ich mich noch gefragt habe: Der letzte Satz in dem Dokument ist:
> "Since the LM395’s are high devices, the supply bypasses should be near
> the power transistors." Fehlt da ein Wort oder was sind "high devices"?


Es muss heißen high Speed devices bzw high frequency devices.
Zumindest zur damaligen Zeit.

Das Bauteil hat sich nie Recht durchgesetzt,
weil zu teuer für die wenigen Goodies die es bietet.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Der LM395 ist ein überstrom- und übertemperaturgeschützter Transistor.
Elektor hat damit mal einen Kastanienröstofen vorgeschlagen. Einfach 
Strom durchschicken, der begrenzt sich selbst auf ungefährliche 
Temperatur.
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm395.pdf

von Jens G. (jensig)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Der LM395 ist ein überstrom- und übertemperaturgeschützter
> Transistor.
> Elektor hat damit mal einen Kastanienröstofen vorgeschlagen. Einfach
> Strom durchschicken, der begrenzt sich selbst auf ungefährliche
> Temperatur.
> https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm395.pdf

Na das geht dann sicherlich auch ganz gut mit simplen 78xx - zumindest 
für eine Weile ;-)

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Vor fast einem halben Jahrhundert, im heiligen Jahr 1975.
https://de.wikipedia.org/wiki/Jubeljahr

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Andrew T. schrieb:
> genau deswegen braucht man hier KEINE Emitterwiderstaende.

Ich muss zu meiner Schande gestehen, dass ich ohne ins Datenblatt zu 
schauen einfach stumpfsinnig davon ausgegangen bin, dass der LM395 ein 
handelsüblicher Darlington-Transistor ist. Dem ist aber nicht so:

Christian schrieb:
> Laut Schaltplan im LM395-Datenblatt sind die Widerstände im LM395
> integriert.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Was mich an der Elektorschaltung wundert ist die fehlende 
Basis-Beschaltung.
Im Prinzipschaltplan ist zwar eine Stromquelle eingezeichnet, aber 
normal ist das nicht, dass ein Transistor auch ohne Basisstrom 
durchschaltet.

Vielleicht auch ein Elektor-Maybe-Gatter? "Wenn der Eingang 1 ist wird 
der Ausgang auch 1 oder auch nicht." Schaltzeichen ist ein Gatter mit 
einem Fragezeichen drin.

von H. H. (Gast)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Vielleicht auch ein Elektor-Maybe-Gatter? "Wenn der Eingang 1 ist wird
> der Ausgang auch 1 oder auch nicht." Schaltzeichen ist ein Gatter mit
> einem Fragezeichen drin.

SN74AFD34!

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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??? da fehlt der Decoder

Im Elektor-Inhaltsverzeichnis finde ich nur das:
Incl immer/Excl nimmer Gatter (1979/7 S.93)

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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H. H. schrieb:
> SN74AFD34

Google keñnt das nicht

von H. H. (Gast)


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Abdul K. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> SN74AFD34
>
> Google keñnt das nicht

https://en.wikipedia.org/wiki/AFD

Vorletzter Eintrag.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Achso.
Das kenne ich aus einem Artikel von Bob Pease. Auf mindestens 2 Seiten 
rechnet er einem vor, wieso Taschenrechner nicht mehr als 13 Stellen 
haben können, von wegen natürliche Rauschgrenze und so. Am Ende steht 
dann "... und übrigens, April Fool"

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Hätte er sich mal lieber in der Zeit ein modernes Auto ausgesucht, dann 
würde er bestimmt noch leben.

von Harald W. (wilhelms)


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Abdul K. schrieb:

> Hätte er sich mal lieber in der Zeit ein modernes Auto ausgesucht, dann
> würde er bestimmt noch leben.

Ja, wie war das nocmal mit "unsafe-at-any-speed"?
https://www.focus.de/auto/news/50-jahre-unsafe-at-any-speed-ein-buch-das-die-autowelt-veraenderte_id_5124518.html

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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http://www.introni.it/pdf/Bob%20Pease%20Lab%20Notes%20Part%201.pdf
S.72-73 (vom 2. April 1992)
What's All This Calculator Stuff, Anyhow?
(Thoughts on the Accuracy Limits of Scientific Calculators...)
...
And, lastly, April Fool!

: Bearbeitet durch User
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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>"unsafe-at-any-speed"
In der Autobuchreihe "jetzt helfe ich mir selbst" gab es auch einen Band 
"Jetzt mache ich ihn schneller". Darin die Behauptung, aufgrund seiner 
aerodynamischen Form würde ein VW-Käfer ab Tempo 175 abheben.
Ob das stimmt weiß ich nicht.
https://www.amazon.de/-/en/Dieter-Korp/dp/3879430462

: Bearbeitet durch User
von Christian (brax)


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Danke für die Antworten.
Nur noch eine Frage: Die LM395 haben einen Quiescent Current von bis zu 
10mA. Wie funktioniert damit die Regelung auf 0A? Q2 wird im Fall der 
Strombegrenzung ja nicht angesteuert.

von Jens G. (jensig)


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Christian schrieb:
> Die LM395 haben einen Quiescent Current von bis zu
> 10mA. Wie funktioniert damit die Regelung auf 0A?

Der Quiescent current ist ja im Ruhezustand (also Uout=0V) ganz einfach 
nur der Querstrom durch die LM395. Das hat nix mit der Last durch die 
Last zu tun, denn da kann ja kein Strom durch, wenn über der Last 0V 
liegen.

> Q2 wird im Fall der
> Strombegrenzung ja nicht angesteuert.

Welcher Strom soll denn begrenzt werden, wenn der gar nicht erst 
angesteuert wird, und damit nur Ruhestrom fließt

von Christian (brax)


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Dass durch die Last kein Strom fließt, wenn die Ausgangsspannung 0V 
beträgt, ist klar.
Mir ist noch nicht so ganz klar, von wo nach wo der Querstrom fließt? 
Vom Kollektor zum Emitter? Wo fließen der Strom dann hin, wenn er aus 
dem Emitter kommt?

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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In den unteren einzelnen LM395.

von Christian (brax)


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Mal folgendes Beispiel:
Die Spannung ist auf 10V eingestellt, der Strom ist auf 0A eingestellt.
An den Ausgang wird jetzt ein dicker Kondensator angeschlossen.
Der sollte sich dann ja nicht (oder nur extrem langsam) aufladen.
Q2, also der untere LM395, sperrt dann ja allerdings trotzdem die ganze 
Zeit. Durch Q2 fließen dann ja also auch nur 2-10mA, was weniger ist als 
das, was durch die 7 LM395 von oben kommt.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Mal abgesehen davon, daß der LM395 ausgestorben ist...

Der OpAmp regelt doch nach. Damit steigt sein Strom am negativen 
Anschluß und das steuert Q2 auf.

Könnte man mit LTspice näher untersuchen.

Interessanter finde ich den praktisch fehlenden Ausgangs-C. Wieso ist 
die Schaltung trotzdem stabil?

von Christian (brax)


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Der LM101A regelt nach, ja.
Der LM308, der für die Spannung verantwortlich ist, aber nicht. Der 
versucht weiterhin die Spannung zu erhöhen.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Der 101 ist für den Strom zuständig, der 308 für die Spannung.

Der 308 regelt die Ausgangsspannung auf deine gewünschten 10V durch 
Gegentaktansteuerung der Ausgangsstufe. Die besteht aus dem  pullup 
7xLM395 und pulldown 1xLM395.

Wie gesagt, simulieren. Finde die Schaltung unübersichtlich.

Damals wurde diese Verkaufshilfe für den LM395 aber ziemlich sicher auch 
praktisch mal aufgebaut. Darauf weisen schon die 
Kompensationskondensatoren hin. Sie funktioniert also, auch wenn man sie 
nicht vollends versteht.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Christian schrieb:
> Der LM101A regelt nach, ja.
> Der LM308, der für die Spannung verantwortlich ist, aber nicht. Der
> versucht weiterhin die Spannung zu erhöhen.

Ich habe jetzt alles nochmal durchgelesen. Wieso erklärst du die 
Schaltung im ersten Post offensichtlich richtig und fragst nun wieder 
nach? Hast du dich zwischenzeitlich verirrt oder was ist deine jetzige 
neue Frage?

von Christian (brax)


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Weil es mir ursprünglich um die Spannungsregelung ging.
Jetzt geht es mir um die Strombegrenzung, die laut Dokument bis auf 0A 
einstellbar ist. Ich wüsste nicht, wie Q2 über den LM101A gesteuert 
werden sollte.

von Jens G. (jensig)


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Christian schrieb:
> Der LM101A regelt nach, ja.
> Der LM308, der für die Spannung verantwortlich ist, aber nicht. Der
> versucht weiterhin die Spannung zu erhöhen.

Also regelt er doch, wenn er es versucht, auch wenn es evtl nicht 
erfolgreich ist, weil der Stromregler dazu "njet" sagt.
Und da der Stromregler-OPV direkt an den Basen hängt, der 
Spannungsregler aber nur über einen 10k (und der Stromregler-OPV eine 
stärkere Endstufe hat als der Spannungsregler-OPV), gewinnt der 
Stromregler immer, wenn er anderer Meinung ist.
Der Ruhestrom der oberen LM395 ist größer als der des unteren ist, aber 
der LM101 kann auch rel. viel Strom über deren Basen "runterziehen", 
also die oberen Ruheströme kompensieren. Also Summe am Ausgangsknoten 
7*Iq-1*Iq-Iout_LM101 - je nach Toleranzen der Strom kann da was 
negatives oder positives rauskommen. Wenn negativ, dann schafft man 0V 
bei 0A durch die Last - mit den typ. Datenblattkennwerten lässig 
machbar..

: Bearbeitet durch User
von Christian (brax)


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Ok, daran dass über den LM101 Strom abfließen kann, habe ich gar nicht 
gedacht. Mit >15mA kann der auch ohne größere Probleme den Strom der 7 
(oder 6) LM395 übernehmen, sofern die die typischen 2mA haben.

Danke.

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