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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Zwei Spannungen am Trafo abgreifen


Autor: Munir Husseini (zuluu)
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Hallo,

ich möchte eine Schaltung bauen, in der ein µC die Stromversorgung für 
eine Last schaltet. Für den µC brauche ich 5V, für die Last etwa 40V. 
Ich habe einen Trafo mit Sekundärseitig 2x25V. Um die 40V zu bekommen, 
kann ich die Sekundärseitigen Klemmen in Serie schalten , habe dort also 
50 V. Ist es möglich, dass ich zusätzlich, also parallel dazu, nur eine 
25V-Klemme abgreife, um dahinter einen Spannungsregler (7805) zu hängen, 
damit ich die 5V für die Steuerung bekomme? (Vgl. Bild unten)

Wenn das geht, haben dann die beiden Kreise eine gemeinsame 
Bezugsspannung?

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---------o                |Last |
||       |                | 50V |
||      µC                -------
||      25V                  |
||       |                   |
---------o-------------------o


Vielen Dank und Gruß,
Munir

Autor: Gast (Gast)
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>Wenn das geht, haben dann die beiden Kreise eine gemeinsame
>Bezugsspannung?

Nein, wie denn das? Die einzige gemeinsame Leitung ist ja die untere in 
deiner Zeichnung. Das ist aber eine sinusförmige Wechselspannung, und 
die wirst du kaum als Masse deines uCs verwenden wollen.
Du kannst höchstens die Mittelanzapfung als gemeinsame Masse verwenden 
und müßtest dann aus den gegenphasigen 25V-Anzapfungen mittels 
Spannungskaskade 50V erzeugen.

Autor: A.K. (Gast)
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Mit Einweggleichrichtung ist das kein Problem. Nur taugt die allenfalls 
für niedrige Ströme. Anonsten die 50V aus dem Trafo holen und den µC 
daraus per DC/DC-Wandler vorsorgen.

Autor: Michael U. (Gast)
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Hallo,

ich gehe davon aus, Daß Deine Last auch Gleichspannung bekommen muß?

Wenn ja: Gleichrichterbrücke an die äußeren Enden, - ist GND, + liefert 
die Spannung für die Last.
Am Mittelabgriff des Trafos hast Du gegen - dann in 
Zweiweggleichrichtung dann die +25V.

Aaaber: die Spannung ist dort max. 1,414 * 25V + Netzspannungstoleranz, 
also durchaus 35V. Das gibt mit einem Längsregler je nach benötigtem 
Strom für die 5V eine gute Zusatzheizung ab...

Wenn Du einen Schaltregler nimmst ist das kein Problem. Ich würde aber 
auch den an diese 30-35V hängen, da geht dann noch so ziemlich alles, 
auch der "Oldie" 34063.

Wenn Deine Last allerdings Wechselspannung benötigt, bleibt nur 
Einweggleichrichtung, ist aber bei der zu erwartenden Last und der 
verfügbaren Eingangsspannung auch kein Problem.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Munir Husseini (zuluu)
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Hallo,

erstmal Danke für Eure Antworten.

Das Bild oben ist ein wenig verkürzt. Die Last braucht auch 
Gleichspannung und mein Plan wäre es, an beide Klemmenpaare (25V, 50V) 
je eine komplette Gelichrichtung und Gläätung zu bauen. Meine Bedenken 
sind nur: Wenn ich die äußeren Klemmen gleichrichte, entsteht mein GND 
quasi am Punkt des Mittelabgriffs. Wenn ich die 25V-Klemme gleichrichte, 
hätte ich GND dann nicht zwischen der äußeren Klemme und des 
Mittelabgriffs?

Alternativ habe ich mir überlegt, dass ich an die äußeren Klemmen 
einfach einen 1:5- Übertrager hänge und dahinter dann für meine 5V 
sorge. Kann ich da jeden Übertrager nehmen, der genug Leistung abkann?

Danke und viele Grüße,
Munir

Autor: Gast (Gast)
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>Meine Bedenken
>sind nur: Wenn ich die äußeren Klemmen gleichrichte, entsteht mein GND
>quasi am Punkt des Mittelabgriffs. Wenn ich die 25V-Klemme gleichrichte,
>hätte ich GND dann nicht zwischen der äußeren Klemme und des
>Mittelabgriffs?

Ja, das Problem beschrieb ich gestern. Siehe meinen Vorschlag zur 
Spannungskaskade. Mit einem zusätzlichen Trafo kannst du es natürlich 
auch lösen, es muß aber ein symmetrischer sein, sonst stehst du vor dem 
gleichen Problem (es sei denn uC und Last dürfen gelvanisch entkoppelt 
sein).

Autor: Munir Husseini (zuluu)
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> Ja, das Problem beschrieb ich gestern. Siehe meinen Vorschlag zur
> Spannungskaskade.

Ja das stimmt. Ich war nicht ganz so fit gestern, als ich das gelesen 
habe, und dementsprechend habe ich nicht verstanden, wie Du es gemeint 
hast.

Nach weiterer Suche habe ich die Schaltung im Anhang gefunden. Würd's 
das nicht tun? Dann hätte ich Us = 25V (genauer 22,5V nach dem 
Gleichrichter) und eine gemeinsame Masse. Sehe ich das richtig?

Danke nochmal und viele Grüße,
Munir

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>Nach weiterer Suche habe ich die Schaltung im Anhang gefunden.

Ich sehe da eigentlich überhaupt kein Problem -- sollte also gehen.
Innerhalb einer Schaltung kann man seinen Bezugs- oder Massepunkt eh 
frei wählen. Bloß wenn man mehrere Geräte verbindet muss man aufpassen.

Aber ohne Garantie -- ich hab' das Problem nur ganz kurz überflogen.

Gruß

Stefan Salewski

Autor: Michael U. (Gast)
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Hallo,

die Variante mit Brückengleichrichter habe ich oben bereits zu 
beschreiben versucht, geht ohne Probleme.

Lege aber für Deine Anwendung den - Pol des oberen Elkos an den Minuspol 
des unteren Elkos, nicht da, wo er jetzt ist.

Die gezeichnete Schaltung soll vermutlich eine symmetrische 
Versorgungsspannung erzeugen, dann ist der Masse-Punkt der Schaltung in 
der Mitte und es gibt +25V und -25V gegen diesen Punkt.
Bei Dir wird der untere Anschluß der Masse-Punkt, die Mitte liefert 
+25V, oben sind +50V.
Dsehalb den Elko gegen Deine Masse.

Wenn Du die Schaltung mal verfolgst: die 50V werden mit einem 
Brückengleichrichter ganz normal erzeugt.

Die Mittelanzapfung bildet mit den beiden unteren Dioden einen 
Zweiweggleichrichter, bei dem die Dioden sozusagen im Masse-Weg liegen.

Das spielt so schon seit "hundert" Jahren und ist meine normale Version, 
um +12V für Relais und +5V für den AVR zu erzeugen.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>Lege aber für Deine Anwendung den - Pol des oberen Elkos an den Minuspol
>des unteren Elkos, nicht da, wo er jetzt ist.

Vorsicht!

Nur weil er nicht das Symmetriezentrum, sondern den unteren Ausgang zu 
seiner Masse definiert, muss er doch keinen Kondensator undrehen!

Seine Schaltung mit dem Trafo mit Mittenanzapfung und den 4 Dioden zur 
Gleichrichtung ist die Standardschaltung für eine zweifache 
unstabilisierte  Spannungsversorgung. Soweit gut.

Bloß mit der aktiven Spannungsstabilisierung muss man jetzt etwas 
aufpassen.

Standard wäre doch Verwendung eines Positiv- und eines Negativreglers -- 
und schon hat man ein typisches Doppelnetzteil, wie man es kaufen kann.

Und klar kann er dort statt dem mittleren den unteren Ausgang zu seiner 
Masse definieren und meinet wegen auch mit  Erdpotential verbinden, 
solange er nicht noch andere geerdete Punkte in seiner Schaltung hat. 
Dann hat er Null, +25 und +50 Volt, wenn er die entsprechenden Regler 
verwendet, etwas 317 und 337 als einstellbare oder 78xx 79xx als 
Festspannungsregler.

Gruß

Stefan Salewski

Autor: Munir Husseini (zuluu)
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Hallo Stefan und Michael,

vielen Dank für Euren Rat. Ich denke, ich werde mal ausprobieren. Die 50 
Volt muss ich nicht stabilisieren, nur ein wenig glätten. Dann hänge ich 
einen 7805 an die (unteren) 25V und versorge damit meinen AVR.

Viele Grüße aus Aachen,
Munir

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>Dann hänge ich einen 7805 an die (unteren) 25V

Und nochmal Vorsicht!

Dort kommt typischer Weise der Negativregler hin, also ein 7905.
Auf jeden Fall kann man mit einem Trafo mit Mittelanzapfung, den vier 
Dioden
und zwei 7805 kein Doppelspannungsnetzteil aufbauen!

Du kannst auf jeden Fall einen 7905 verwenden und die andere Seite 
unstabilisiert lassen. Ob es, wenn Du die Seite mit der hohen Spannung 
unstabilisiert lassen willst, auch mit einem 7805 gehen könnte, weiss 
ich jetzt nicht, dazu müsste ich es mal aufmalen und etwas nachdenken. 
Schau wenn möglich mal in ein Buch -- ist ja im Prinzip eine 
Standardschaltung -- z.B. Horowitz-Hill.

Für den tatsächlichen Aufbau gibt es verschiedene Möglichkeiten -- und 
man kann dabei einiges falsch machen. Mit den Elkos ist das aber ganz 
einfach. Minuspol immer an das negativere Potential -- welchen Anschluß 
man dann als Masse definiert und gegebenen Falls erdet ist dabei ganz 
egal.

Gruß

Stefan Saleswki

Autor: Dennis (Gast)
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Und Kühlkörper an deinem Linearregler nicht vergessen, sonst raucht der 
dir ab bei der Spannungsdifferenz, die der arme Kerl da verbraten muss.

Autor: Munir Husseini (zuluu)
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Hallo Stefan,

Danke für die Buchempfehlung, ich werde da auf jeden Fall mal 
reinschauen. Das mit dem 7905 macht natürlich Sinn... ich sollte nicht 
so schnell lostippen.

Viele Grüße,
Munir

Autor: Munir Husseini (zuluu)
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Dennis wrote:
> Und Kühlkörper an deinem Linearregler nicht vergessen, sonst raucht der
> dir ab bei der Spannungsdifferenz, die der arme Kerl da verbraten muss.

Würde es Sinn machen, in Etappen runter zu regeln?

Autor: Dennis (Gast)
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>>Würde es Sinn machen, in Etappen runter zu regeln?

Nicht wirklich, Du würdest die Verlustleistung halt auf mehrere Regler 
verteilen, die Gesamtverlustleistung bleibt aber gleich groß, bei 35V 
(25V*Wurzel(2)) und 100mA immerhin 3.5 Watt! Schon viel für so nen armen 
kleinen 7805. Nimm lieber einen Schaltregler, außer Deine MC-Schaltung 
braucht nur 10mA (=0.35W), dann kannst Du auch einen 7805 nehmen.

Autor: Dennis (Gast)
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Vielleicht noch etwas ausführlicher:
Annahme: MC-Schaltung braucht 100mA
Du regelst mit einem 24V-Regler, danach mit einem 12V-Regler und zum 
Schluß mit einem 5V-Regler.
24V-Regler muß 1.1W verbraten, 12V-Regler 1.2W und der 5V-Regler 0.7W, 
was insgesamt aber wieder 3 Watt ergibt (Die 3.5 Watt von meinem vorigen 
Post sind natürlich falsch). Du brauchst halt dann statt einem dicken 
Kühlkörper 3 kleinere, was aber auch nicht besser ist.

Autor: Munir Husseini (zuluu)
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Ich denke, dass ich für's erste wohl mit einer gewissen Wärmeentwicklung 
leben muss. Ich weiß noch nicht ganz genau, wieviel Strom meine 
Steuerschaltung ziehen wird, ich rechne aber mit maximal 100mA. Ich 
werde mal ein wenig damit rumspielen und wenn mir der Spannungsregler zu 
heiß wird, kann ich ja immernoch probieren, die Leistung zu verteilen.

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>Würde es Sinn machen, in Etappen runter zu regeln?

Nochmal ein ganz allgemeiner Hinweis:
Du könntest wahrscheinlich auch gut mit einem Trafo mit nur einer 
Sekundärwicklung auskommen, bzw. auf die Mittelanzapfung verzichten, 
denn dein Mikrocontroller benötigt ja nur wenig Strom. Problem wäre 
bloß, dass integrierte Spannungsregler meist nicht 50V Eingangsspannung 
verkraften. Aber man kann den Strom für den Regler ja über einen 
Vorwiderstand oder eine Z-Diode fließen lassen. Beispiel 30V Z-Diode, 
Wärmeleistung P=U*I, bei 20mA wären das 600mW Abwärme, was eine 
mittelgrosse Z-Diode noch gut verkraften sollte. Abwärme am 
Spannungsregler wäre in der gleichen Grössenordnung -- auch kein 
Problem.

Zu Deinem 7805: Ich habs mir mal kurz aufgemalt, und denke das es auch 
gehen wird: Gedankenexperiment: Dein Trafo mit Mittelanzapfung und die 
vier Dioden. Dann 7825 und 7925 als positiver und negativer 
Festspannungsregler (ich weiss nicht ob die existieren, kenne nur +-15V 
Festspannungsregler, sonst müsste man eben 317 und 337 nehmen.). Dann 
hast Du ein übliches Netztgerät mit doppelter Ausgangsspannung. Das 
Gerät ist zunächst Potentialfrei, Du kannst also die Masse frei wählen 
und wählst das tiefste Potential bzw. den unteren Ausgang als Masse. Nun 
hast Du Null, +25 und +50. Und nun klemmst Du zwischen Null und +25 
Deinen 7805. Dann hast Du wie gewüscht Null, +5 und +50. Die 7825 und 
7925 sollte man dann im Prinzip einfach weglassen können und hat dann 
Null, stabile +5V und unstabilisierte +50V. (Immer den Faktor Wurzel-2 
bedenken, Effektiv- und Spitzenwert)

 Gruß

Stefan Salewski

Autor: Munir Husseini (zuluu)
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Hallo Stefan,

tausend Dank für Deine Mühe. Ich werde es wohl so ausprobieren. Ich muss 
nur erstmal noch eine ganze Weile darüber nachdenken, was ich sonst noch 
so alles im Versandhandel bestellen will, nicht damit ich, wie in 
letzter Zeit oft, erst wenn die Sachen angekommen sind, merke, dass ich 
ein paar Widerstände vergessen habe...

Viele Grüße,
Munir

Autor: Michael U. (Gast)
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Hallo,

habe nur ich den Eindruck, das einige hier die Grundlagen von Einweg-, 
Zweiweg- und Vollweg-(Brücken-, Graetz-) Gleichrichterschaltungen nicht 
kennen?

Im Anhang mal als schnell erstellte Zeichnung die beiden für ihn in 
Frage kommenden Schaltungen und die Kombination der beiden.

Ein Nachverfolgen der Stromwege überlasse ich euch.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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Michael U. schrieb am 24.02.2007 um 21:38 Uhr:

>Lege aber für Deine Anwendung den - Pol des oberen Elkos an den Minuspol
>des unteren Elkos, nicht da, wo er jetzt ist

Als gestern Abend mein Rechner gerade aus war fiel mir ein, was Du 
gemeint hast. Das mit dem "Elko umdrehen" hatte ich in deine Aussage 
hineininterpretiert -- hast Du aber weder geschrieben noch gemeint.

Den Minuspol des oberen Elkos an das "neue" Bezugspotential zu legen ist 
durchaus sinnvoll -- für eine optimale Stabilisierung -- aber nicht 
unbedingt nötig.

Gruß

Stefan Salewski

Autor: Michael U. (Gast)
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Hallo,

@Stefan Salewski: ich ahbe die "Gemälde auch nicht unbedingt für Dich 
gemalt.

Ging eher um das Prinzip, um die Diskussionen mit 7805, 7905 usw.

Es sind eigentlich 2 einzelne Gleichrichterschaltungen, die nur die 
Dioden Richtung GND gemeinsam benutzen und die vielleicht verwirrt, weil 
die Dioden der 25V in der "GND"-Leitung liegen und nicht zwischen Trafo 
und + Pol.
Das ist dem Strom aber sowas von egal... ;)

Die Frage des 7805 habe ich mal außen vor gelassen, 35V Eingangsspannung 
sind möglich, mit relativ kleinem Kühlblech lassen sich rund 1,5W 
abführen, wären dann 40mA. Wenn er mehr braucht, würde ich erstmal 
einfach einen passenden Vorwiderstand reinhängen, daß hängt aber dann 
vom nötigen Strom und der Frage ab, wie konstant die Stromaufnahme ist.
Verteilen auf 7812 und 7805 kann man auch machen.

Sind einfach alles Optionen, die man erstmal durchspielen müßte, Sonst 
eben Schaltregler, selbst wenn es der alte 34063 ist.

Selbst eine passende Glühlampe als Vorwiderstand kann man machen, hat 
man gleich die Einschaltkontrolle und das Kaltleiterverhalten 
kompensiert in Grenzen die Verlustleistung des 7805...

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Munir Husseini (zuluu)
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Michael U. wrote:
> habe nur ich den Eindruck, das einige hier die Grundlagen von Einweg-,
> Zweiweg- und Vollweg-(Brücken-, Graetz-) Gleichrichterschaltungen nicht
> kennen?

Ja, da hast Du Recht. Ich probiere mich zum ersten Mal an sowas aus. Zum 
Glück gibt's dieses Forum hier, so dass ich doch recht viel lernen kann.

Danke für die Zeichnung und die Stichwörter.

Viele Grüße,
Munir

Autor: Winfried (Gast)
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Für 2-5 Euro gibts auch einen zusätzlichen Trafo. Auch kann man bei 
manch einem Trafo eine zusätzliche Wicklung aufbringen. Ich halte das 
für wesentlich besser, als 20-30 Volt am Spannungregler mit entspr. 
Strom zu verheizen.

Autor: Michael U. (Gast)
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Hallo,

für 2 Euro hat man auch die Teile für einen Schaltregler mit 34063 
zusammen, diese Entscheidung kann er immernoch treffen.

Gruß aus Berlin
Michael

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