Hallo Gemeinde,
In den dunklen Wintertagen habe ich mein altes Hobby wiederbelebt.
Erste Aktion: Mein selbstgebautes Netzteil von damals (so Anfang der
80er)
in LTspice nachbauen und renovieren weil der +-20V Teil defekt ist. Ich
finde, da ist eine gute Möglichkeit sich in die neuen Techniken
einzuarbeiten.
Anbei der Schaltplan des +-20V-Teils, schon renoviert als LTspice-model
mit Dynamischer Last bei 0.4s.
Meine Fragen an die Erfahrenen:
Kann man das Ding verwenden? (Hat schon mal funktioniert)
Wie gut bilden Spice-Simulationen die Realitiät ab?
Wie groß sind die Unterschiede bei Verwendung von idealen und realen
Bauteilen? (wegen der parasitären R, C und L)
Kann man den Spice-Modellen aus dem I-Net trauen?
Noch eine Frage zum nicht dargestellten 30V/>5A Teil:
Kann man in Spice Bauteiltoleranzen abbilden?
Hintergrund: Ich verwende dort 2 parallele TIP147 Darlingtons an dicken
Kühlkörpern. In der Realität macht der 2. erst bei Lasten >3A auf.
Vorher bleibt der 2. Kühlkörper kalt. In Spice laufen die natürlich
parallel. Sind ja auch die gleichen Modelle.
Viele Grüße
Helmut
>Meine Fragen an die Erfahrenen:>Kann man das Ding verwenden? (Hat schon mal funktioniert)
Wozu soll der µA741 sein? Eigentlich sollte diese Schaltung auch ohne
diesen Typen+Hühnerfutter funktionieren.
>Wie gut bilden Spice-Simulationen die Realitiät ab?
Vermutlich rel. gut - es sind hier jedenfalls recht viele begeistert
davon ... ;-)
>Wie groß sind die Unterschiede bei Verwendung von idealen und realen>Bauteilen? (wegen der parasitären R, C und L)
In dieser (rel. niederfrequenten) Schaltung wohl nicht wirklich groß.
Evtl. die ELkos könnten mit ihrem ESR eine Rolle spielen - wird aber
möglicherweise von LTspice korrekt simuliert.
>Kann man den Spice-Modellen aus dem I-Net trauen?
Eigentlich schon, wenn ich so die Threads hier aus der Erinnerung hole
...
>Noch eine Frage zum nicht dargestellten 30V/>5A Teil:>Kann man in Spice Bauteiltoleranzen abbilden?
k.A.
>Hintergrund: Ich verwende dort 2 parallele TIP147 Darlingtons an dicken>Kühlkörpern. In der Realität macht der 2. erst bei Lasten >3A auf.>Vorher bleibt der 2. Kühlkörper kalt. In Spice laufen die natürlich>parallel. Sind ja auch die gleichen Modelle.
Tja - das ist eben die Realität. Und in der Realität hat jeder
Halbleiter so seine individuellen Eigenheiten. Z.b. eben seine Ube, die
bei beiden mit Sicherheit unterschiedliche ist. Und somit leit(d)et
zuerst dejenige, der die niedrigste Ube braucht zum Stromleiten. Erst
bei mehr Strom (wenn Ube steigt) kommt auch der andere zum Zuge, wenn
dessen Ube erreicht wird.
Wenn aber ein T recht warm wird, dann sinkt dessen nötige Ube zum
Durchschalten. D.h., der wärmere von beiden wird immer der Leidtragende
sein, also derjenige, der den Hauptstrom trägt. Und wenn der den
Hauptstrom trägt, dann wird er noch wärmer, Ube sinkt noch mehr, bekommt
noch mehr Ib, und somit noch mehr Ice. Wie Du hoffentlich siehst, ist
das so ein Teufelskreis, den man eigentlich vermeiden sollte. Vermeiden
geht eigentlich nicht wirklich bei BJT, aber man kann die Effekte
reduzieren, indem man niederohmige R's in jede individuelle
Emitterleitung einschleift, so daß da zumindest paar 10% der Ube (bei
Last) abfallen. Damit wirken die ausgleichend, bzw. die T's sehen dann
"gleicher" aus.
Mosfets sind da besser dran, wenn es ums reine Schalten geht. Im
Linearbetrieb (oberhalb einer bestimmten Spannung) haben die aber
daselbe Problem wie BJT.
Die meisten Modelle die man so im I-Net findet sind schon ok und für
eher niederfrequente Schaltungen sollte es auch reichen. Für so etwas
wie Operationsverstärker werden teils auch sehr vereinfachte Modelle
genutzt.
Wenn die Modelle Stimmen und auch parasitäre Effekte berücksichtigt
werden sind die Simulation meist sehr gut. Vor allem im HF Bereich geht
es öfter so, das man die Simulation braucht um Messungen zu verstehen
und zu interpretieren, weil direkte Messungen oft nicht möglich sind,
schon wegen der Rückwirkungen. Da braucht man dann aber schon gute
Modelle, und bestimmt ggf. Modellparameter aus dem Vergleich von Messung
und Simulation.
Jens G. schrieb:> Wozu soll der µA741 sein? Eigentlich sollte diese Schaltung auch ohne> diesen Typen+Hühnerfutter funktionieren.
Dadurch folgt die positive Hälfte der Schaltung der negativen, so dass
die Spannungen — auch wenn die LM317 mit ungenauen Widerständen
beschaltet sind — praktisch exakt symmetrisch sind. Vielleicht ist die
negative Spannung an R7 einstellbar, dann hat man mit dem 741er eine
Tracking-Funktion.
Helmut B schrieb:> Kann man den Spice-Modellen aus dem I-Net trauen?
Nicht immer, erst gestern oder vorgestern hatten wir hier im Forum eine
Diskussion, weil das Modell ein Mosfets von Diodes überhaupt nicht
funktionierte, da vermutlich ein Parameter um 6 Größenordnungen daneben
lag.
Normalerweise funktionieren die Modelle aber recht gut. Man muss sich
aber im Klaren darüber sein, dass die Modelle aus Gründen der
Simulationsdauer nicht immer alle Aspekte nachbilden. Insbesondere
verhalten sie sich oft daneben, wenn die Bauteile außerhalb ihrer
Spezifikationen betrieben werden. Zu manchen Bauteilen sind auch mehrere
unterschiedliche Simulationslevels implementiert, von stark idealisiert
und schnell bis detailgetreu und langsam. Oft schreiben die Autoren der
Modelle auch Kommentare in den Code, der angibt, welche Aspekte
berücksichtig werden und welche nicht. Im Zweifelsfall muss man
versuchen, die Modelle selber zu verstehen, um zu entscheiden, ob es für
eine bestimmte Aufgabe verwendbar ist.
> Kann man in Spice Bauteiltoleranzen abbilden?
Man kann zu jedem Bauteil mehrere zufällige Werte generieren und sich
das Simulationsergebnis als Kurvenschar darstellen. Ist die Anzahl der
Simulationsdurchläufe groß genug, kann man auf diese Weise die Grenzen
der Schaltung ausloten. Der andere Helmut (mit dem S.) hat hier ein
Beispiel gepostet:
Beitrag "Re: LTSpice: Werte von Monte Carlo Analyse anzeigen"> Hintergrund: Ich verwende dort 2 parallele TIP147 Darlingtons an dicken> Kühlkörpern. In der Realität macht der 2. erst bei Lasten >3A auf.> Vorher bleibt der 2. Kühlkörper kalt.
In diesem Fall kannst du natürlich auch explizit die Parameter des einen
Darlingtons gegenüber dem anderen etwas modifizieren, so dass du schon
in einem einzelnen Simulationsdurchlauf die Asymmetrie sehen kannst.
Jens G. schrieb:>>Meine Fragen an die Erfahrenen:>>Kann man das Ding verwenden? (Hat schon mal funktioniert)>> Wozu soll der µA741 sein? Eigentlich sollte diese Schaltung auch ohne> diesen Typen+Hühnerfutter funktionieren.
Habs vergessen im Schaltbild abzubilden: der R7 ist ein Poti zu
Spannungseinstellung (mit einem normalen R rechnet Spice schneller als
mit meinem Poti-Model) und der 741 spielt auf der anderen Hälfte einen
PID-Regler, der die Einstellung des R7 nachzieht. Funktioniert ganz gut
in Spice.
Yalu X. schrieb:> Jens G. schrieb:>> Wozu soll der µA741 sein? Eigentlich sollte diese Schaltung auch ohne>> diesen Typen+Hühnerfutter funktionieren.>> Dadurch folgt die positive Hälfte der Schaltung der negativen, so dass> die Spannungen — auch wenn die LM317 mit ungenauen Widerständen> beschaltet sind — praktisch exakt symmetrisch sind. Vielleicht ist die> negative Spannung an R7 einstellbar, dann hat man mit dem 741er eine> Tracking-Funktion.
Genau
Jens G. schrieb:> Wenn aber ein T recht warm wird, dann sinkt dessen nötige Ube zum> Durchschalten. D.h., der wärmere von beiden wird immer der Leidtragende> sein, also derjenige, der den Hauptstrom trägt. Und wenn der den> Hauptstrom trägt, dann wird er noch wärmer, Ube sinkt noch mehr, bekommt> noch mehr Ib, und somit noch mehr Ice. Wie Du hoffentlich siehst, ist> das so ein Teufelskreis, den man eigentlich vermeiden sollte. Vermeiden> geht eigentlich nicht wirklich bei BJT, aber man kann die Effekte> reduzieren, indem man niederohmige R's in jede individuelle> Emitterleitung einschleift, so daß da zumindest paar 10% der Ube (bei> Last) abfallen. Damit wirken die ausgleichend, bzw. die T's sehen dann> "gleicher" aus.
Jedem Darlington ist eine eigener Strombegrenzer zugeordnet, der bei der
halben Nennstromstärke ansprechen soll.
Wenn ich dich richtig verstehe, geht dann der eine BJT immer voll in
die Begrenzung, bevor der andere anfängt zu arbeiten.
@all
Und vielen Dank für die Hinweise und Erläuterungen zu Spice.
Beim Umsetzen werde ich dann sehen, wie gut die Simulationen dann waren.
Vor allem auch, ob die Grenzbereiche auch in der Realität da liegen, wie
sie in der Sim lagen.
Duales_Netzteil.png
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