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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsregler 10A


Autor: Michael B. (gm8816)
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Hallo,
hat jemand eine Schaltung für einen Spannungsregler bis 10A. Es sollte 
kein Schaltregler sein und es soll möglichst wenig Energie für die 
Regelung verloren gehen. Habe da irgendwas mit einem FET Transistor im 
Hinterkopf weiß aber nicht mehr wie es geht.

Autor: goggel (Gast)
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Suche im Internet nach Selbstbaulabornetzteilen.

Autor: Michael B. (gm8816)
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Hatte vergessen zu erwähnen, dass es ein Festspannungsregler sein muss. 
Die Labornetzteile gehen doch immer von einer festen Eingangsspannung 
aus und die habe ich in dem Fall nicht

Autor: goggel (Gast)
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>Die Labornetzteile gehen doch immer von einer festen Eingangsspannung
>aus und die habe ich in dem Fall nicht

Kaum, denn ein Trafo hat alles andere als eine konstante 
Ausgangsspannung.

Autor: Frank L. (hermastersvoice)
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http://www.elo-formel.de/Datenbank/Beitraege/Netzt... 
vielleicht? Einen Versuch ist es immerhin wert, schon weils so einfach 
ist.

bye

Frank

Autor: Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite
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> Es sollte kein Schaltregler sein und es soll möglichst
> wenig Energie für die Regelung verloren gehen.

Das ist ein ziemlicher Widerspruch. Die Alternative zum Schaltregler ist 
der Linearregler, und der verheizt die über ihm abfallende Spannung zu 
100%.

Durch Wahl einer ausreichend niedrigen Eingangsspannung, geringer 
Lastströme und eines Low-Drop-Reglers lassen sich die Verluste zwar 
relativ gering halten, 10 A sind aber davon weit entfernt.

Bereits 1 V Spannungsdifferenz bedeutet 10 Watt Verlustleistung, und 
dabei ist es egal, ob die mit einem Widerstand und einer Zenderdiode, 
einem Dreibein-Spannungsregler (à la LM317) oder wie auch immer 
verbraten werden, Linearregler sind im Hochlastbetrieb ungeeignet.

Autor: Spess53 (Gast)
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Hi

In den Datenblättern von diversen Festspannungsreglern sind Schaltungen, 
wie man den Ausgangsstrom erhöhen kann. Also mal die üblichen 
Verdächtigen abgrasen.

MfG Spess

Autor: Igor Metwet (bastel-wastel)
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Oder einfach diskret aufbauen:
Referenzspannungsdiode TL431 + OP und dahinter einen Transistor.

Welche Eingangsspannung bzw Ausgangsspannung hast du denn? Wäre 
interessant, um die Verlustleistung abschätzen zu können. Möglicherweise 
musst du für die Endstufe mehrere Transistoren parallel schalten.

Autor: Hannes Jaeger (pnuebergang)
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Wenn's beides (linear und niedrige Verluste) sein soll, dann ein 
Schaltregler, der bis an die minimale nötige Eingangsspannung eines 
Linearreglers runterregelt. Dahinter dann ein Linearregler.

Gehen wir mal von 3V Spannungsdifferenz am Linearregler aus, dann sind 
das bei 10A immer noch 30W die der Regler in Wärme umsetzt. Dazu kommen 
noch ein paar Watt des Schaltreglers. Ein paar 100g Aluminium, 
fachmännisch dimensioniert und montiert, erscheinen angezeigt :-)

Autor: Ja mann (Gast)
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@Geoffrey

Gib' doch mal weitere Eckdaten raus, z.B. Eingangsspannung(sbereich), 
gewünschte Ausgangsspannung (fest/regelbar ?), betriebene Last, dann 
kann man sinnvolle Antworten geben.

>dass es ein Festspannungsregler sein muss
Wer sagt das und warum ?

Autor: Michael B. (gm8816)
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Eingangsspannung beträgt zwischen 6 und 8 Volt. Die Ausgangsspannung 
soll immer bei 5V liegen

Autor: Ulrich P. (uprinz)
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5V Ausgang bei 6..8V Eingang ist nur über Low-Drop Varianten zu machen, 
da alle gängigen Linearregler 1.25V Differenz minimum benötigen.
Bei Linearregler bedeuten 10A bei 8V Eingang 30W Verlust, also 3.75A 
mehr am Eingang.

Es bleibt nur der Schaltwandler, ich glaube Sepic ist das Verfahren, 
dass am Besten funktioniert, wenn Ue sehr nahe an Ua liegt. Und ja, 
Schaltwandler arbeiten mit MOS-FETs :)

Gruß, Ulrich

Autor: Dieter Werner (dds5)
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> Bei Linearregler bedeuten 10A bei 8V Eingang 30W Verlust, also 3.75A
> mehr am Eingang.

Ähh, da ist wohl bei der Betrachtung was durcheinander geraten.

Eingang: 8V 10A (und ein Krümel Eigenverbrauch des Reglers) = rund 80W
Ausgang: 5V 10A = 50W

Die Verlustleistung stimmt also, aber "3.75A mehr am Eingang" ??

Autor: Tom (Gast)
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Mit dem LM317 und einem externen Transistor gehts, beschrieben dort
http://www.national.com/ds/LM/LM117.pdf

Guck auch mal hier
http://ourworld.compuserve.com/homepages/Bill_Bowd...

Autor: Michael B. (gm8816)
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Ich habe mir jetzt mal das Datenblatt durchgelesen. Auf Seite 16 Habe 
ich dann eine Schaltung entdeckt (High Current Adjustable Regulator). 
Eigentlich müsste ich doch da nur den Transistor durch einen 
Leistungstransistor austauschen der für 10A geeignet ist. Ich weiß jetzt 
nur nicht, ob die Ausgangsspannung immer gleich bleibt.

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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>Ich weiß jetzt nur nicht, ob die Ausgangsspannung immer gleich bleibt.

Die Ausgangsspannung kannst du über das Potentiometer R5 in der von dir 
genannten Schaltung einstellen. Allerdings musst du darauf achten, dass 
der von dir verwendete Leistungstransistor bei 10A Kollektorstrom unter 
1V Kollektor-Emitter-Spannung hat (da du ja sagtest du müsstest im 
ungünstigsten Fall aus 6V 5V machen).

Schöne Grüße,
Alex

Autor: Ulrich P. (uprinz)
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Dieter Werner wrote:
> Ähh, da ist wohl bei der Betrachtung was durcheinander geraten.
> [...]
> Die Verlustleistung stimmt also, aber "3.75A mehr am Eingang" ??

Naja, es ist schon was durcheinander geraten, also konzentrieren wir uns 
auf den Teil der stimmt:
Bei 8V Ue und 5V Ua beleiben 3V auf der Strecke. Also setzt ein 
Linearregler bei 3V und 10A genau 30W in Wärme um. Die 30W müssen nicht 
noch zusätzlich zugeführt werden, da die Berechnung ja von vornherein 
auf Strom und Spannung basierte. Meine Rechnung mit den 3,75A war also 
doppelt.

> Mit dem LM317 und einem externen Transistor gehts, beschrieben dort
> http://www.national.com/ds/LM/LM117.pdf

Aber auch diese Schaltung setzt 30W in Wärme um...

Gruß, Ulrich

Autor: Michael B. (gm8816)
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Gibt es denn noch eine alternative, die weniger Verlustleistung hat? 
Ansonsten werde ich diese Variante nehmen und um die entstehende Wärme 
abzuleiten einen Kühlkörper benutzen.

Autor: Stephan (Gast)
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Weniger Verlustleistung schaffst Du nur mit Schaltregler...

Wenns aber nicht für den Dauerbetrieb gedacht ist finde ich den 
Linearregler hier durchaus ok. Bei maximaler Eingangsspannung immerhin 
noch gut 60% Wirkungsgrad. Wenns im Mittel nur 7V am EIngang sind 
liegste schon bei gut 70%.

Autor: Michael B. (gm8816)
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Es soll für den Dauereinsatz gedacht sein. Was ich bis jetzt über 
Schaltregler gelesen habe ist, dass die nur schwer mit einer 
Laständerung zurechtkommen. Genau das ist das Problem, denn es kann mal 
nur 5A Strom fließen und auch mal 10A.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Geoffrey M. (gm8816)

>Es soll für den Dauereinsatz gedacht sein.

Wo? Draussen im Wald oder in einer kleinen Kiste?

> Was ich bis jetzt über
>Schaltregler gelesen habe ist, dass die nur schwer mit einer
>Laständerung zurechtkommen.

Glaub ich kaum. Schau mal in deine PC. Dort ist einer drin, der um die 
100A auspuckt. Für deine CPU.

> Genau das ist das Problem, denn es kann mal
>nur 5A Strom fließen und auch mal 10A.

Kein Thema.

MFG
Falk

Autor: Michael B. (gm8816)
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Die Schaltung soll natürlich in einem Gehäuse gebaut werden. Kann mir 
denn jemand einen IC dafür empfehlen?

Autor: Ulrich P. (uprinz)
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Das Problem mit den Schaltreglern und den Lastwechseln ist wohl leicht 
falsch zu verstehen. Bei Lastwechseln wird oft der Zeitfaktor außer Acht 
gelassen. Wenn man mal 10A und mal 5a braucht, ist das eine Sache, aber 
wenn die Last innerhalb von µs um mehrere A schwankt, dann muss man 
wirklich aktiv was tun. Aber auch das ist möglich, wie das 
Schaltnetzteil eines PCs oder besonders die DC/DC Wandler der 
Grafikkarte und CPU beweisen.

Wie gesagt, man kann auch mit einem Kühlkörper die 30W als Wärme 
ableiten. Und das ist manchmal ökologisch auch nicht verwerflich, 
schließlich muss man den Raum im Winter auch weniger heizen. Die 30W 
sind halt nur im Sommer ärgerlich und verloren.

Gruß, Ulrich

Autor: lkmiller (Gast)
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Für den, der sowas noch nicht gemacht hat,
sind fertige Schaltreglermodule wohl am einfachsten.

Die heißen Point-of-Load Wandler und werden fast an jeder Ecke 
angeboten.
z.B. von Texas-Instruments PTH08T220W,
16-A, 4.5-V to 14-V Input, Non-Isolated,
Wide Output Adjust, Power Module w/ TurboTrans

Autor: lkmiller (Gast)
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>Und das ist manchmal ökologisch auch nicht verwerflich,
>schließlich muss man den Raum im Winter auch weniger heizen.
Ist aber wirklich nur Satire, oder?

>Die 30W sind halt nur im Sommer ärgerlich und verloren.
Also:
Jede Art von Energie degeneriert irgendwann zu Wärme, und die könnte
uns (oder unseren Nachfolgern) manch schönen warmen Winter bescheren.
Und dann sind die 30W sind auch im Winter ärgerlich und verloren.

Sogar in der Politik ist angekommen, dass der Wirkungsgrad
von elektrischen Geräten verbessert werden muss.

Autor: SoLaLa (Gast)
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>Ist aber wirklich nur Satire, oder?

eigentlich nicht nur, denn was die Energiebilanz angeht stimmt das ja...
unsere automatischen Heizungsregelungen reduzieren dementsprechend die 
Leistung. "verschwendet" wird der Strom nur im Sommer, WENN die Heizung 
auch wirklich ganz aus ist.
Und bei modernen Gebäuden mit Wärmerückgewinnung aus der Lüftungsanlage 
wird sogar im Sommer noch heißes Wasser draus

Autor: lkmiller (Gast)
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Aber das Problem ist doch ausserhalb des Hauses:
Kraftwerke haben eine Wirkungsgrad von x% (x<100).
Und das heißt doch, das ca. (100-x)% von den 30W Verlustleistung
zusätzlich das Kraftwerk und somit wieder die Umwelt aufheizen,
und nicht das Haus (sommers wie winters).

Und auch die
>Wärmerückgewinnung
braucht wieder unnötig Strom,
denn im Sommer brauche ich leider gar nicht mal so arg viel
>heißes Wasser

Nein, am besten ist, die Leistung erst gar nicht zu verbraten.

Autor: Esko (Gast)
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30W sind ja mal gar nichts!
Je nach Anwendung kann es durchaus sinnvoll sein die zu verheizen.
Die Nebenbedingungen sind entscheidend. z.B. stört oder nutzt die Wärme, 
wie groß ist die Einschaltdauer, aus welcher Quelle kommt der Strom, 
etc.

Zum Vergleich: 30W eine Stunde lang entspricht 3ml Benzin.

Autor: Stephan (Gast)
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Natürlich ist bei 10A ein Linearregler meistens fehl am Platz. Was mir 
aber definitiv fehlt ist die Gewichtung der Eingangsspannungen und ein 
paar mehr Daten zu Schaltung uns Stromversorgung.

Mal ein paar Szenarien:

Sinds meistens 6V am Eingang so hat der Linearregler schon 83% 
Wirkungsgrad und ist einfacher aufzubauen. Verbraucht in der Herstellung 
auch weniger Ressourcen. DC/DC-Wandler (Eigenbau) wird hier in der 
Energiebilanz kaum punkten können.

Treten die 7-8V gar nur dann auf wenn eh mehr Energie vorhanden ist als 
verbraucht werden kann. Dann wärs eh egal wie die Energie verschwendet 
wird.

Oder sind die 6-8V wild gemischt je nachdem an welchem Netz das System 
hängt. Dann gewinnt wohl der Schaltregler.

Autor: Michael B. (gm8816)
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Also die Energieversörgung stellen Akkus dar, die je nach Füllstand bis 
auf 6V absinken können.

Autor: lkmiller (Gast)
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>Akkus
Das ist wertvolle Energie, die solltest Du nicht einfach vernichten.
Für jede WH, die du verheizt, mußt du das anderthalb-fache reinpacken.

Autor: Stephan (Gast)
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Ok, dann eindeutig DC/DC-Wandler.

Lassen sich evtl. auch Teile des Systems effizient direkt aus den Akkus 
betreiben? Z.B. Motor der dann schneller fährt aber nur kürzere Zeit 
Strom braucht. Wäre effizienter

Autor: Michael B. (gm8816)
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Nein, die Teile brauchen immer 5V. Ich habe einen Schaltregler IC 
entdeckt. Den LM2574. Die 5V Variante regelt automatisch auf 5V 
nabhängig von der Eingangsspannung. Der Nachteil ist aber, dass das 
Bauteil nur für 0,5A gebaut ist. Ich habe mir gedacht, dass der interne 
Transistor doch einfach einen externen Leistungstransistor ansteuern 
könnte. Was meint ihr dazu?

Autor: Alexander S. (boostar)
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Ja geht. Steht in fast jedem Datenblatt eines Schaltreglers drin, wie 
man des Ausgangsstrom mittels externem Leistungstransistor erhöhen kann.
Was ist denn die Last? Ist die sehr empfindlich?

Autor: Michael B. (gm8816)
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Es handelt sich um einige Servomotoren. Das Datenblatt habe ich gerade 
mal überflogen. Es gibt dort keine Schaltung zur steigerung des 
Ausgangsstroms.

Autor: ex-mentor-user (Gast)
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Kauf dir 'nen Brick. Das ist z.B. sowas:
http://www.power-one.com/resources/products/datash...

Autor: Michael B. (gm8816)
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Ein sehr guter Vorschlag. Habe mir gerade das Datenblatt angesehen. Das 
ist genau das, was ich brauche. Allerdings scheint das schwer zu 
bekommen sein.

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Ich fürchte dieser "Brick" ist nicht sooo gut geeignet. Im Datenblatt 
steht das folgende:

>Input voltage (VIN) | 3.64V ≤ VOUT ≤ 5.1V | 6.5V ≤ VIN ≤ 13.8V

Ich fürchte also, dass der Regler (zumindest laut Datenblatt) mindestens 
6.5V Input haben möchte um auf 5V Output zu regeln...

Schöne Grüße,
Alex

Autor: lkmiller (Gast)
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Auf die Gefahr, dass ich mich wiederhole:
>Die heißen Point-of-Load Wandler und werden fast an jeder Ecke angeboten.
>z.B. von Texas-Instruments PTH08T220W,
>16-A, 4.5-V to 14-V Input, Non-Isolated,
>Wide Output Adjust, Power Module w/ TurboTrans
Gibts als Muster. Kost nix.

Zitat von Hy-Line:
DC-DC-Wandlermodule, genannt Bricks, wurden vor zwanzig Jahren 
eingeführt und sind heute wichtige Faktoren im Bereich der 
Stromversorgungen. Über die Jahre folgten die Elemente Half-Brick und 
Quarter-Brick, und das Interesse an dieser Technologie führte dazu, dass 
etliche Hersteller neue, eigene Versionen vorstellten. Heute gibt es 
eine Reihe von Bricks, einschliesslich Versionen im Achtel- und 
Sechzehntelformat, deren Eigenschaften sich immer weniger voneinander 
unterscheiden.

http://www.hy-line.ch/fileadmin/HY_LINE/Dokumente/...

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