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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik +/-3.3V Spannungsversorgung


Autor: Robby (Gast)
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Hallo zusammen,
ich weiß, es gibt schon etliche Threads zu dem Thema, leider habe ich 
noch nicht so wirklich das gefunden, was ich suche. Und auch bei google 
bin ich noch nicht richtig fündig geworden.
Ich benötige für eine Versärkerschaltung eine geregelte +/-3.3V und eine 
+/-5V Spannungsversorgung. Die 78xx/79xx-Reihe ist meines Wissens nur 
für Spannungen  >=5V verfügbar. Alle anderen Linearregler, die ich 
kenne, sind nur für positive Spannungen erhältlich. Eingangsseitig bin 
ich noch recht flexibel, was den Betrag der Spannung angeht. Soll 
batterie-/akkugetrieben sein das Gerät. Alternativ aber auch mit einem 
Labornetzteil versorgt werden können.
Hat von euch da jemand nen Tip bzw. noch besser Erfahrung damit? Mit 
DC/DC-Wandlern habe ich leider noch gar keine Erfahrungen gemacht.
Meine Ansätze sind bisher folgende:

- positive 3.3V-Linearregler so verschalten, dass einer mit dem COM/GND 
Pin auf dem eingangsseitigen GND lieget und mit der Regelstrecke auf dem 
ausgangsseitigen GND. Der COM/GND Pin wäre dann -3.3V. Und "oben drüber" 
einen zweiten, der mit COM/GND auf ausgangsseitigem GND liegt und mit 
der Regesltrecke auf den ausgangsseitigen +3.3V. Is das oder was 
vergleichbares irgendwie möglich?

- sollte man vor dem Einsatz von Linearreglern vielleicht eine 
Gegentaktendstufe nach Hans Wurst in diesem Thread 
(Beitrag "Symmetrische Spannungsversorgung mit OpAmp") einsetzen?

- So halbherzig hab ich bisher auch was über ICs wie ICL7662 gelesen. 
Der läuft aber auch erst ab 4.5V und mit Alternativen hab ich mich noch 
nicht beschäftigt. Würde pos. und neg. Versorgung gerne möglichst 
symmetrisch (belastbar) haben und dementsprechend keine "Extrawurst" für 
die neg. Versorgung machen.

Bin für alle hilfreichen Antworten dankbar. Wenn jemand nen guten Link 
hat, der sich mit dem Thema beschäftigt, ebenso.

Gruß
Robby

Autor: aaa (Gast)
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7805 & 7905 sind veraltet, haben einen relativ grossen Spannungsabfall. 
Moderner sind zB der LP2951, den gibt's fest und variabel, im SO8 
Gehaeuse. Der Spannungsabfall ist ab 300mV, die 100mA werden ja sicher 
ueppig sein. Als negativen, variablen Spannungsregler gibt's den LM337, 
auch im SO8 Gehaeuse.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Die Regler LM317 (positiv) und LM337 (negativ) könnten Deine Aufgabe 
problemlos lösen. Es gibt sie seit mehr als 20 Jahren.

Sie sind sogar einstellbar, damit kannst Du alle 4 Spannungen erzeugen.

Autor: Michael H* (Gast)
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BATTERIEBETRIEBEN!!!
da hat weder ein 78xx, noch ein lm3x7 was verloren.

LT1964 für die negative spannung und für +3,3V z.B. LP2992 oder 2985, 
oder... da gibts ja genüngend.
je nach batterie könnte sich ein schaltregler lohnen. falls du sicher 
keinen einsetzen willst, nimm ne ladungspumpe. aber bitte nicht wieder 
so ein steinaltes teil à la icl766x. TPS60403, MAX1681, MAX889, LTC1983 
uswusf...

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Michael H* wrote:
> BATTERIEBETRIEBEN!!!
> da hat weder ein 78xx, noch ein lm3x7 was verloren.
>


SoSo, und dennoch schreibt der TE:

Soll
batterie-/akkugetrieben sein das Gerät. Alternativ aber auch mit einem
Labornetzteil versorgt werden können.


Da wir weder wissen ob er 45mAh oder 150Ah batterien/akkus hat. Oder 
irgendwas dazwischen: Noch sind alle Möglichkeiten für Regler offen.


hth,
Andrew

Autor: Michael H* (Gast)
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du weißt genau, dass ich richtig lieg =)
wozu energie verschwenden? geräte sollen praktisch immer so leicht, 
klein und billig wie möglich sein. es ist wirklich selten, dass du platz 
oder energie im überfluss verbraten kannst.

Autor: Robby (Gast)
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Hallo zusammen,
zunächst mal vielen Dank für eure Vorschläge. Den LM337 hatte ich 
mittlerweile sogar auch schon gefunden. Und wie schon von Anrew gesagt, 
der würde ja im Zusammenspiel mit LM317 alles erledigen können. Aber 
Michael hat natürlich Recht. Das Teil soll natürlich so wenig Energie, 
wie möglich für die Regelung verbraten.

Ich habe mir mal den LT1964 angeschaut und dazu das positive Pendant 
LT1761 (zwar mit nur 100mA, aber das reicht locker). Gibts ja für +/-5V 
und +3.3V fest. Für die -3.3V brauch ich dann halt nen variablen. Jetzt 
hätte ich dazu nochmal n paar Fragen bzgl. der Schaltung (s. Bild).

- Ist es möglich/sinnvoll, die beiden Regler für +/-5V und +-3.3V zu 
kaskadieren (so wie im Bild) oder sollte man sie lieber parallel 
schalten? Warum?

- Ist die Gegentaktendstufe davor notwendig/sinnvoll? Irgendwie ist mir 
wohler dabei, wenn man vorher einen definierten Schaltungs-GND erzeugt. 
Weiß aber nicht, obs notwendig ist.

- Wenn jemand Ahnung von den Reglern hat, kann er mir vielleicht noch 
sagen, ob das mit der !SHDN-Beschaltung so funktioniert. Brauch das 
eigentlich nich, aber die Dinger habens nunmal.

Ach ja, die Kondensatorbeschaltung und die Spannungsversorgung für den 
OPV hab ich mir aus übersichtlichkeitsgründen gespart und die 
Transistoren sind willkürlich ausgewählt nur so auf die Schnelle.

Speziell an Michael, du scheinst Erfahrung mit den Dingern zu haben. 
Wäre dir sehr dankbar, wenn du mir helfen könntest. Natürlich auch jedem 
anderen, der was beitragen kann. Vielen Dank schon mal.

Gruß
Robby

Autor: Michael H* (Gast)
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Robby wrote:
> - Ist es möglich/sinnvoll, die beiden Regler für +/-5V und +-3.3V zu
> kaskadieren (so wie im Bild) oder sollte man sie lieber parallel
> schalten? Warum?
brauchst du +-5V unbedingt? nachdem das alles linearregler sind, ist es 
egal, ob du sie parallel oder seriell schaltest, solang die 
verlustleistungen/maximalströme nicht überschritten werden.

> - Ist die Gegentaktendstufe davor notwendig/sinnvoll? Irgendwie ist mir
> wohler dabei, wenn man vorher einen definierten Schaltungs-GND erzeugt.
> Weiß aber nicht, obs notwendig ist.
sinnvoll bei strömen, die den ausgang des ops "verziehen". übrigens 
solltest du dir überlegen, wie sich bei 1MOhm das Rauschen auf dein GND 
auswirkt. ich weiß zwar nicht, wie genau du messen willst, aber es 
könnte eine rolle spielen.

> - Wenn jemand Ahnung von den Reglern hat, kann er mir vielleicht noch
> sagen, ob das mit der !SHDN-Beschaltung so funktioniert. Brauch das
> eigentlich nich, aber die Dinger habens nunmal.
das klappt so bei den meisten. sicherheit verschafft das datenblatt.
> Ach ja, die Kondensatorbeschaltung und die Spannungsversorgung für den
bitte gründlich im db lesen, wie man wo puffern soll. gerade moderne 
ldo's sind da empfindlich.

> OPV hab ich mir aus übersichtlichkeitsgründen gespart und die
zum opv: der 741 ist mit sicherheit unter den top10 der aller ersten 
opamps.
low power oder low offset oder low price =) typen finden sich auf den 
herstellerseiten. TI hat ein recht gutes angebot und eine gute 
übersicht.

generell zu deinem vorhaben: bei 12V bietet es sich rechnerisch 
natürlich an, die spannung "aufzuteilen". aber gerade falls du die +-5V 
nicht benötigst, wäre ein schaltregler wohl wirklich die 
energieeffizientere wahl. damit deine sensorik auch eine schöne DC 
spannung bekommt, kommen dann noch die ldo's dahinter.

Autor: HildeK (Gast)
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Die Spannungsteiler am OPA-Eingang sind mir zu hochohmig. Faktor 10 
niedriger ist imho das Höchste der Gefühle ... Außer du überdenkst 
nochmals die Wahl des OPA. Ein Kondensator am Teiler wäre auch kein 
Fehler.
Zudem würde ich noch einen niederohmigen Widerstand zwischen B und E der 
Transistoren spendieren. Bei gut symmetrischer Last wäre sonst der OPA 
gezwungen, dauernd zwischen +0.7 und -0.7V (bez. auf AGND) hin und her 
zu schalten. Genau an der Stelle ist der 741 viel zu langsam.

Autor: gast (Gast)
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als  OPV eigentsich ein BUF634 eigentlich ganz gut
der kann sogar schon 500mA
die treiber danach sind also meist nicht notwendig

spannungteiler 10k/ 10k oder 22k/22k  ist ein gebräuchlicher wert

Autor: Robert B. (robai)
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so, nochmal Danke für die Anregungen. Ich hab mir mittlerweile auch mal 
ein paar Schaltregler und Ladungspumpen angeschaut. Wäre es möglich, 
z.B. mit einem Step-Up-Wandler (am liebsten Ladungspumpe, weil keine 
Induktivitäten) von 2.4 oder 4.8V (ich weiß, jetzt sind es plötzlich 
nich mehr 12V, aber der zu verwendende Akku is eben noch nich 
spezifiziert, bin da noch recht frei) auf 5V zu wandeln und danach mit 
ner invertierenden Ladungspumpe auf -5V bzw. mit einer geregelten 
invertierenden Ladungspumpe die -5V erzeugen und dahinter jeweils 
+/-3.3V Linearregler oder gibts da Einwände? Das zumessende Frequenzband 
endet übrigens bei ca. 150Hz. Ich denke mit halbwegs vernünftiger 
Filterung sollten sich da die Schaltfrequenzen eliminieren lassen oder?
Als Regler hab ich im Moment die beiden hier im Auge:

Für die +5V: LTC1751-5
http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId...

Für die -5V: LTC1983-5
http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId...

Die LDO für die +/-3.3V werden denk ich die gleichen bleiben, wie oben 
oder kennt jemand nen festen -3.3V LDO?

Ach, eine Frage noch: Kann man die beiden Schaltregler problemlos 
parallel an die Eingangsspannung legen und die GNDs verbinden oder gibts 
da Stress?

Grüße
Robby

Autor: Robert B. (robai)
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Hallo nochmal,
anbei meine jetzige Schaltung für die Spannungsversorgung mit +/-3.3V 
und +/-5V. Zwei neue Fragen haben sich aufgetan.

Die Ausgangskapazität der Schaltregler ist parallel zur 
Eingangskapazität der LDOs. Da müsste man das 1uF doch einfach weglassen 
können oder? Obs nun 10 oder 11uF sind, das liegt ja quasi schon im 
Toleranzbereich. Sollte ja ohnehin schon ne relativ saubere Spannung 
sein, die aus den Schaltreglern kommt.

Habe die Kondensatorbeschaltung aus den Datenblättern erstmal 1:1 
übernommen. Dabei ist mir auch noch aufgefallen, dass die 
Ausgangskapazitäten der LDOs polarisierte Cs sind. Spielt das irgendne 
Rolle? Denn 10uF gibts auch als unpolarisierte SMD-Kondensatoren (0805). 
Müsste doch eigentlich egal sein, ob das nun polarisierte oder 
unpolarisierte sind oder? Die pol. sind mir eigentlich zu groß und zu 
klobig.

Ach und nochwas. Hat jemand Erfahrung mit den Widerständen für den 
variablen LDO? Um den Fehler über I_Adj nicht zu groß werden zu lassen, 
soll man lt. DB mit R4 nicht über 250k gehen. Kann man sich ja 
ausrechnen. Die eigentliche Frage wäre, ob es sinnvoll ist, z.B. n 33k 
Trimmpoti zu nehmen und dessen Mittelabgriff auf ADJ zu legen, die 
anderen Anschlüsse auf VOUT und GND. Oder lieber aus 1% Rs was passendes 
Festes zusammenbauen?

Vielleicht kann jemand helfen. Danke!

Gruß
Robert

Autor: Jens G. (jensig)
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@
>Die Ausgangskapazität der Schaltregler ist parallel zur
>Eingangskapazität der LDOs. Da müsste man das 1uF doch einfach weglassen
>können oder? Obs nun 10 oder 11uF sind, das liegt ja quasi schon im
>Toleranzbereich. Sollte ja ohnehin schon ne relativ saubere Spannung
>sein, die aus den Schaltreglern kommt.

jo, kannste weglassen

>Ausgangskapazitäten der LDOs polarisierte Cs sind. Spielt das irgendne
>Rolle? Denn 10uF gibts auch als unpolarisierte SMD-Kondensatoren (0805).
>Müsste doch eigentlich egal sein, ob das nun polarisierte oder
>unpolarisierte sind oder? Die pol. sind mir eigentlich zu groß und zu
>klobig.

sollte eigentlich auch gehen, wenngleich bei solchen C-Werten vielleicht 
nicht mehr so üblich

>ausrechnen. Die eigentliche Frage wäre, ob es sinnvoll ist, z.B. n 33k
>Trimmpoti zu nehmen und dessen Mittelabgriff auf ADJ zu legen, die
>anderen Anschlüsse auf VOUT und GND. Oder lieber aus 1% Rs was passendes
>Festes zusammenbauen?

eigentlich kannste das machen, wie du willst. Wenn Du die Spannung 
variable auslegen willst, bzw. auf die letzte Stelle nach dem Komma 
genau einstellen willst, dann mußt Du es so machen. Wenn Du nur um die 
3,3V herum einstellen willst, dann mürde ich aber das Poti einfach zw. 
R3 und R4 schalten, und nur wenige kOhm groß (gespreizter 
Einstellbereich). Ansonsten, wenn Deine Ansprüche nicht zu hoch sind, 
einfach Spannungsteiler mit 1%-R's nehmen, wie Du es schon hast.

Autor: Robert B. (robai)
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Danke Jens!

@Miachel:
>generell zu deinem vorhaben: bei 12V bietet es sich rechnerisch
>natürlich an, die spannung "aufzuteilen". aber gerade falls du die +-5V
>nicht benötigst, wäre ein schaltregler wohl wirklich die
>energieeffizientere wahl. damit deine sensorik auch eine schöne DC
>spannung bekommt, kommen dann noch die ldo's dahinter.

Warum machst du die Verwendung von Schaltreglern davon abhängig, ob ich 
+/-5V benötige? Versteh ich das richtig, dass dein Plan wäre, mit 
Schaltreglern auf +/-5V zu regeln und dahinter +/-3.3V LDOs? Also quasi 
wie in meiner letzten Schaltung? Sind die 5V aus den Schaltreglern so 
schlecht, dass du sie nicht verwenden würdest? Zugegeben, es wird n 
bisschen heikel, weil ich mit den 5V nen ADC und nen DAC betreiben will. 
Die sind da vielleicht n bisschen empfindlich. Aber kommts nicht 
hauptsächlich auf ne saubere Referenz an? Da brauch ich nur ne 2.5V, die 
kann ich ja mit den "sauberen" 3.3V ausm LDO betreiben oder?

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