Spannungsregler

Kennst Du einen der 10A Ausgangsstrom macht und mit weniger als 50mV 
zufrieden ist?

mfG
Michael

Was bitte machen da C4 und C5 ?

Du bindest dem Regler Steine an die Beine und wirfst ihn ins Meer.

Du hast was grundlegendes bei Regelschaltungen überhaupt nicht 
verstanden.

Es gehört genau ein Kondensator da rein, von Cathode zu Ref, und zwar 
zur KOMPENSATION der Gate-Kapazität. Dann reichen auch 2u2 statt 2200uF 
am Ausgang.

Hab ich zwar auch versucht aber sag mir eine Größenordnung und ich sage 
Dir bei welcher Last ich dann welche Schwingfrequenz und Amplitude am 
Ausgang habe.

Das Ding hat mehr Schwingneigung als manch ein Colpitz oder 
Quarzoszylator.

mfG
Michael

C5 hält den Ausgang beim Einschalten sicher unter 5Volt und C4 war die 
einzige Möglichkeit dem Regler das Schwingen abzugewöhnen.

mfG
Michael

Es gibt einen alten Spruch, der sagt:
Ein Verstärker schwingt immer, ein Oszillator nimmer.

Was sagt den eine Simulation deiner Schaltung in z.B. LTSpice?
Schwingt der Regler da auch, wenn du nur ein kleines C drin hast?

Komme leider noch aus der Generation in der mit Lochrasterkarte, 
Lötkolben und Oszylograph simuliert wurde ;-)


mfG
Michael

Klar ist die Schaltung instabil, die Schleifenverstärkung ist viel zu 
groß. Gib dem Bipolartransistor einen Emitterwiderstand so das der TL431 
richtig arbeiten kann und schmeiß die LED und R13 raus.

Wo hast du nur das schreckliche Symbol für den Fet her? (Gate liegt 
normalerweise an der Source Seite)

Die Idee die LED rauszuschmeissen und einen großen Emitterwiderstand 
einzubauen war der erste Entwurf. Geht gut für den 12Volt Regler leider 
gar nicht für 5Volt. Der IRF4905 wird dann nicht vernünfig 
Durchgesteuert und der Regler liefert keine 5Volt bei Last am Ausgang.

Ist auch klar das er mit 2,5Volt am 431 -0,7V UBE  d.h. einer 
Emitterspannung von 1,8Volt gegen 5Volt Eingangsspnannung - UCE satt 
0,2Volt knapp 3Volt Gatespannung zur verfügung stehen.

Die LED sorgt für den nötigen verlust von fast 2Volt.

Die Line Regulation ist scheinbar nicht so schlecht im Moment Last ca. 
1Ampere.



mfG
Michael

Mit einem kleinen Mosfet gehts besser als mit dem bipolaren Transistor. 
Habs mal mit kleiner Modulation simuliert.

Das sieht wirklich nett aus vielen Dank für die Mühe.

Mal schauen was sich in der Bastelkiste findet das einem BS170 nahe 
kommt.

mfG
Michael

> C5 hält den Ausgang beim Einschalten sicher unter 5Volt und
> C4 war die einzige Möglichkeit dem Regler das Schwingen abzugewöhnen.

Das ist doch Humbug.

Der Ausgang bleibt schon unter 5V wenn der Regler schnell genug ist,
also ohne C4 und C5 gebaut wird.

Und C4 ist als ob du einer Ballettänzerin in einen Mörtelkübel stellst, 
damit sie bei der Pirouette nicht umfällt.

Der Ansatz, Schwingen durch Masse zu verhindern, ist falsch.
Man hat dafür zu sorgen, daß der Regler schneller ist als das
Stellelement.
Und für die Frequenzen, für die der Regler dann zu langsam ist,
die werden durch Kondensatoren am Ausgang aufgefangen, die
dafür sorgen, daß die Ausgangsspannung auch langsam genug
steigen oder fallen kann, aber nicht überdimensioniert.

Die Ballerina im Mörtelkübel gefällt mir ;-)

Du hast recht auch ohne C5 kommt der Ausgang beim anfahren nicht über 
5Volt - dank 2,2mF am Ausgang.

aber ohne C4 schwingt der Vogel bei 40-60khz.


Habe tatsächlich in der Bastelkiste bei den Kleinsignaltransistoren zwei 
gut erhaltene BS170 gefunden also versuche ich es mal damit.


mfG
Michael

MaWin schrieb:
> Das ist doch Humbug.

Nicht nur das, auch der IRF4905 mit 5,05V U_GS und 10A Drainstrom.

> auch ohne C5
> dank 2,2mF am Ausgang.
> aber ohne C4

ArnoR hat dir gezeigt, daß KEINER
deiner Kondensatoren nötig bzw. sinnvoll ist
(am Ausgang viel weniger).

Er hat mit dem BS170 eine einfache Lösung,
aber auch mit NPN und LED geht das,
wenn man dem TL431 die Regelstrecke kompensiert.

Ich habe fertig ;-)

Hier nun das Bild vom Ossy.

Am Eingang 7Volt und noch nen 470µF

Hinten einmal 33Ohm und einmal 6R8

Ist doch ein schöner Oszylator geworden.

mfG
Michael

> Du meinst, der Selbstbau eines Spannungsreglers macht bei der
> Vielfalt der angebotenen ICs heutzutage noch Sinn?

Nach dieser Argumentation macht nahezu kein Selbstbau Sinn.

Mit C1 ist er doch ruhig zu bekommen.

Die Regeleigenschaften sind immer noch sehr gut und den Rest probier ich 
morgen weiter.


mfG
Michael

> Ist doch ein schöner Oszylator geworden.

Ja, sieht nicht gut aus. Die Schaltung ist auch grenzwertig. In der 
Regelschleife des TL431 gibt es durch die FETs jeweils noch zuviel 
zusätzliche Verstärkung. Die Schaltung wird mit steigender 
Ausgangskapazität (dadurch wird der erste Pol zu niedrigeren Frequenzen 
verschoben) oder durch kleinere Schleifenverstärkung stabiler.

> Mit C1 ist er doch ruhig zu bekommen.

Das ist ein Trugschluß. C1 macht einen tiefliegenden Pol, der die 
Phasendrehung nur noch verstärkt. Wenn der wirken soll wird die 
Schaltung um Größenordnungen langsamer. Viel besser ist ein Kondensator 
2,2n über dem oberen 2k-Widerstand, der macht eine Phasenvoreilung und 
kompensiert damit eine andere Problemstelle.

> Mit C1 ist er doch ruhig zu bekommen.

Bloss ist C1 an der falschen Stelle,
arbeitet nicht für sondern gegen...

Die Modifikation mit dem 2,2nF parallel zu R10 funktioniert zwar aber 
das Oszylogramm bei einem Lastwechsel von 0 auf 750mA sieht nicht besser 
aus.


Bild 29 ist mit 2,2nF über R10
Bild 30 mit 100nF vom Ausgang zur R1

mfG
Michael

ES sind nach seinem Schaltplan 100µF drin mit 2200µF wird die 
Sprungantwort deutlich besser (kleiner).

mfG
Michael

Hallo Harald,

Das ganze war nur deshalb etwas knapp, weil der Trafo ein ausgemusterter 
Halogentrafo ist dem ich eine Mitteanzapfung verpasst habe. Daraus 
werden 5Volt für Controller und Displays und 12Volt für mehrer CPU 
Kühler die ich für ein Netzteil mit Stromsenke missbrauche.

8 CPU Kühler mit Kupferkern aus P4 Rechnern (baugleich) mit 12V 0,13A
6 CPU Kühler ALU P4 mit 12V 0,28A
4 CPU Kühler ALU XEON mit 12V 1,1A mit 4 Pin Anschluß die P4 Lüfter 
haben 3 Pin Anschlüsse wird noch lustig die zu regeln. Die 8 Lüfter für 
die Senke sind isoliert im "Gehäuse".

Die Netzteile werden von zwei Ringkerntrafos 2*12V 10A und 2*18V 10A 
versorgt.

Wenn der Regler mit einem Moderaten C am Ausgang schwingt taugt sie eher 
wenig. Dabei darf man dem Kondensator aber ruhig ein kleine Wenig ESR 
spendieren, denn 1000 µF werden kaum als Folienkondensator dran hängen.

Zur Kompensation braucht man vor allem eine Begrenzung der Bandbreite da 
wo die Verstärkung sitzt, also am 431. Der Kondensator C1 ist dann nur 
noch als Feinheit um einer unerwünschten Phase etwas entgegen zuwirken. 
Entsprechend gilt da nicht viel hilft viel, sondern es sollte schon 
passen.

Die Schaltung hat noch ein weiteres Problem: R7 ist so groß, dass die 
Spannung am Gate recht begrenzt bleibt - da kommt man ggf, in ein Limit 
beim Strom, wenn man Pech hat und der Gate-Threshhold relativ hoch 
liegt. Da ist die Version mit dem FET im Vorteil, denn da hat die Stufe 
eher weniger Verstärkung. Man könnte auch statt dem Widerstand am 
Emitter eine Spannungsrückkopplung nehmen. Durch die hohe Verstärkung, 
gleich in 3 Stufen ist das ganze Schaltungskonzept eher schlecht.

> In der Simulation war es gar nicht einfach die Schwingneigung
> der Schaltung zu reduzieren.

In der Originalschaltung besteht das massive Problem, daß
der Bipolartransistor das Gate des MOSFETs zwar gnadenlos
schnell aufladen kann (nach Masse ziehen kann) aber das Gate
nur ganz langsam (über den 2k Widerstand) wieder entladen wird,
also der MOSFET herunterregelt.

Diese Asymmetrie ist schwer stabil zu bekommen.
Din Ansatz, es mit 470 Ohm und 1k etwas gleichmässiger zu machen,
geht in die richtige Richtung, kann aber in einen lock up gehen
bei dem höhere Spannung am TL431 nicht zu mehr Strom durch den
bipolartransistor führt und damit gegen Masse ziehen des Gate
des MSFET wodurch der mehr leitet, sondern der Bipolrtransistor
gesättigt ist, mehr STrom zu mehr Spannungabfall am 1k führt
und damit zu steigender Spannung am Gate und den MOSFET schliesst.
Es hängt wohl von der maximalen Eingangsspannung ab.

C1 ist nicht soooo glücklich. Zwar liegt er phasenrichtig,
aber wirkt kaum verstärkend. Besser wäre es wenn er von vor
dem langsamen MOSFET rückkoppelt. Das Gate ist phasenverdreht,
also bleibt nur C vom TL431.

Um die Schaltung noch zu retten kann man einen relativ großen 
Kondensator (z.B. 1 µF) vom Ausgang zum Emitter des Transistors 
schalten. Damit hat man eine 2. Lokale Rückkopplung und damit die 
Verstärkung durch den FET und den Transistor reduziert.

Der Widerstand am Emitter muss aber so oder so kleiner werden (merklich 
kleiner als der Widerstand von Gate nach Source), sonst wird der 
Steuerbereich zu klein.

Die Version mit dem BS170 läuft jetzt zwei mal als 5 Volt bei 8,5V 
Leerlaufeingangsspannung und einmal als 12 Volt bei 17,5 Eingang. 
Ausgang von 100µF mit 4700µF getestet ohne Schwingneigung bei Lasten bis 
5Ampere. Dauertest mit 3,5Ampere über 2 Stunden auch erfolgreich nach 
Wechsel des ersten IEF4905 der sich ohne Wärmeleitpaste selbst entlötet 
hatte.

mfG
Michael