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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Spannungsregler Verständnisfrage


Autor: Transistor (Gast)
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Hallo

Ich habe eine Frage bezüglich Stromstärken bei Spannungsreglern. Nehmen 
wie beispielsweise einen 7805. Der 5V Stromkreis ist mit 1A belastet. Am 
Eingang des Reglers liegen 10V an. Fließen dort dann auch 1A oder die 
Hälfte?

mfg
Transistor

Autor: Martin (Gast)
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Das ist ein Linearregler, es fließt der gleiche Strom plus den Strom für 
den Regler ansich.

Autor: gast (Gast)
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grob gesagt ist der Spannungsregler ein Widerstand, die 
differenzspannung zwischen eingang und augang wird "verbraten".

zzgl. natürlich einpaar wenige mA für den Betrieb des LDO

Autor: Transistor (Gast)
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gibt es vernünftige Alternativen? Ich finde es sinnlos, dass in einem 
30V Stromkreis ein 5V Regler sitzt, der bei 1A Stromabnahme insgesamt 
30W verbruzelt, also 25W mehr als der 5V Stromkreis allein verbraucht.

Autor: HildeK (Gast)
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Doch, das nennt sich Schaltregler.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Transistor schrieb:
> gibt es vernünftige Alternativen? Ich finde es sinnlos, dass in einem
> 30V Stromkreis ein 5V Regler sitzt, der bei 1A Stromabnahme insgesamt
> 30W verbruzelt, also 25W mehr als der 5V Stromkreis allein verbraucht.

Ist schonmal sehr gut, dass du das selbst bemerkst :-)
Schaltregler wären für DC eine Option. In AC-Kreisen könnte man z.B. 
auch statt 'Linearregler' oder ohmschen Widerständen, die ja 
Wirkleistung verbraten, auch einen Kondensator benutzen. Der verbrät 
dann Blindleistung, aber die hat einen wesentlich geringeren Heizwert.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>gibt es vernünftige Alternativen? Ich finde es sinnlos, dass in einem
>30V Stromkreis ein 5V Regler sitzt, der bei 1A Stromabnahme insgesamt
>30W verbruzelt, also 25W mehr als der 5V Stromkreis allein verbraucht.

Na ja, so sieht das in der Praxis ja auch selten aus.

Eine gute Kombination ist beispielsweise die Verwendung eines Switchers 
(z.B. LM2675) als Vorregler und eines Linearreglers (z.B. LM7805) als 
Feinregler. Dann wandelst du zuerst mit hervorragendem Wirkungsgrad die 
30V in 8V und hast dennoch eine perfekt geregelte 5V, ohne die für 
Switcher typischen Mängel.

Kai

Autor: MaWin (Gast)
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> Eine gute Kombination ist beispielsweise die Verwendung eines Switchers
> (z.B. LM2675) als Vorregler und eines Linearreglers (z.B. LM7805) als
> Feinregler.

Hab ich in professionellen Schaltungen noch nie gesehen.

Das machen nur Hobbyisten.

Schliesslich ist ein 780ß5 viel zu langsam, um einen LM2675 bei 
Schaltfrequenz noch ausregeln zu können, erst recht um die wirklichen 
Schaltreglerstörungen, die Dioden-Recovery etc. glätten zu können.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Hab ich in professionellen Schaltungen noch nie gesehen.

>Das machen nur Hobbyisten.

>Schliesslich ist ein 780ß5 viel zu langsam, um einen LM2675 bei
>Schaltfrequenz noch ausregeln zu können, erst recht um die wirklichen
>Schaltreglerstörungen, die Dioden-Recovery etc. glätten zu können.

Mensch, schreib doch nicht so einen Scheiß! Schau dir doch erst einmal 
an, was der LM2675 überhaupt für Störungen produziert.

Kai

Autor: A. K. (prx)
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Bevor ihr euch über Feinregler eschauffiert wäre erst einmal zu klären, 
ob man in der Anwendung überhaupt derart pingelig sein muss. In 99% der 
Anwendungen ist das Signal eines solchen Schaltreglers direkt 
verwendbar, in besonderen Fällen mit zusätzlichem L/C Filter.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo A.K.

>In 99% der Anwendungen ist das Signal eines solchen Schaltreglers direkt
>verwendbar, in besonderen Fällen mit zusätzlichem L/C Filter.

Ja natürlich! Überhaupt kein Einspruch. Aber es gibt nunmal auch 
Anwendungen, in denen die hervorragenden Regeleigenschaften eines 
Linearreglers unabdingbar sind. Und da ist ein Switcher als Vorregler 
eine Supersache, da er vermeiden hilft, völlig sinnlos 25W an einem 
Kühlkörper zu verbraten.

Der Switcher als Vorregler hilft dir außerdem, wenn es darum geht, eine 
Versorgungspannung über einen sehr weiten Netzspannungsbereich stabil zu 
halten. Dann erzeugst man am Siebelko einfach eine höhere DC Spannung 
als nötig, und setzt die "Überspannung" bequem mit einem Switcher herab. 
Wenn du dann eine sehr sauber geregelte Versorgungsspannung brauchst, 
kannst du immer noch einen Linearregler als Feinregler hintendran 
setzen. Der sorgt vor allem mal für eine hervorragende Ripple Rejection 
der 100Hz vom Gleichrichter, die der Switcher nur ungenügend 
unterdrücken kann. Doch selbst bei der Schaltfrequenz des Switchers hat 
der Linearregler immer noch eine beachtliche Ripple Rejection und kann 
die Spannung auch hier noch enorm säubern. Für digitale Anwendungen 
reicht in der Regel natürlich der Switcher.

Ein zusätzliches LC-Filter sollte man allerdings immer am Ausgang eines 
Switchers vorsehen, sonst kann es bei den CE-Messungen eine böse 
Überraschung geben...

Kai Klaas

Autor: M. B. (freiberger77)
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Hy,
habe hier eine Seite gefunden, die alles sehr gut erklärt...
http://www.amateurfunkbasteln.de/vregler/vregler.html

Vielleicht findest du da was...

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Übrigens gibt es meiner Meinung nach einen großen Vorteil eines 
schnellen nachgeschalteten Linearreglers: Die Ausgangskondensatoren des 
Schaltreglers müssen nicht all zu groß sein (Man kann also ruhig noch 
500mV Ripple lassen).
Problematisch könnte vielleicht werden, dass die Regelung von 
Schaltregler oder Linearregler anfängt zu schwingen. Aber so ein Profi 
bin ich dann doch nicht ;)

Autor: MaWin (Gast)
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Ich muss wohl nochmal darauf hinweisen, dass der LM78xx die 260kHz des 
Schaltreglers nicht mehr ausregelt, die Diagramme im Datenblatt gehen, 
wenn überhaupt, bis 100kHz, für höhere Frequenzen sind die Kondensatoren 
an EIn- und Ausgang zuständig, man kann also hinter einem Schaltregler 
den Linearregler gleich weglassen. Eine Drosselspule (PI-Glied) ist der 
bessere Filter.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Mawin,

>Ich muss wohl nochmal darauf hinweisen, dass der LM78xx die 260kHz des
>Schaltreglers nicht mehr ausregelt, die Diagramme im Datenblatt gehen,
>wenn überhaupt, bis 100kHz, für höhere Frequenzen sind die Kondensatoren
>an EIn- und Ausgang zuständig, man kann also hinter einem Schaltregler
>den Linearregler gleich weglassen.

Im Anhang findest du, als Auszug aus dem Datenblatt, die Ripple 
Rejection des LM7805. Bei 100kHz beträgt sie noch imposante 50dB. Wie du 
behaupten kannst, daß bei 260kHz keine Ripple Rejection mehr 
stattfindet, ist mir schon ein Rätsel.

Im nächsten Post werde ich einen Scopeplot zeigen, das die 260kHz 
Schaltfrequenzstörungen vor und nach dem LM7805 zeigt. Es wurde ein 
LM2674 mit einem nachfolgenden LM7805 vermessen. Die LM2674 ist in 
SMD-Technik ausgeführt. Es wurde kein LC-Filter verwendet.

Kai

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hier der zugehörige Scopeplot.

Man erkennt sehr deutlich, daß der LM7805 noch eine erhebliche Ripple 
Rejection bei 260kHz besitzt!

Kai

Autor: MaWin (Gast)
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> der LM7805 noch eine erhebliche Ripple Rejection

Kondensatoren an Ein- und Ausgang?

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Kondensatoren an Ein- und Ausgang?

Ja, natürlich, was denkst denn du?

Aber die Ripple Rejection des Reglers hat mit dem Ausgangskondensator 
nichts zu tun! Schau dir dazu nochmal die Ripple Rejection aus dem 
Datenblatt an, die ich hier noch einmal anfüge. Hier wird auf den 
Eingang 8V + 3,5Vrms gegeben. An anderer Stelle des Datenblatts heißt 
es, daß am Ausgang für diese Messung ein 100nF Kondensator nach Masse 
geschaltet ist. Wie soll ein 100nF Kondensator bei 100kHz und 3,5Vrms am 
Eingang und einem Ausgangsstrom von 1A (!) 50dB Ripple Rejection 
schaffen??? Wenn der Regler das nicht von selbst ausregeln könnte, wäre 
dazu ein Innendwiderstand des Spannungsreglers von 5k Ohm erforderlich. 
Gemäß Datenblatt beträgt dieser aber nur 0,2 Ohm.

Gemäß C = Q / U = I x t / U, verliert ein 100nF Kondensator, der einen 
Strom von 1A liefern muß, in nur 10µsec eine Spannung von 100V. Aber die 
Ausgangsspannung schwankt gemäß Datenblatt nur um 0,01Vrms.

Mawin, du bist so besessen von deiner Idee des langsamen Linearreglers, 
daß es schon fast lächerlich wirkt. Akzeptiere doch einfach, daß du dich 
irrst und daß ein Linearregler nicht langsam sondern sehr sehr schnell 
ist. Der LM7805 weist auch bei 260kHz eine beachtliche Ripple Rejection 
auf, wenn man das Diagramm extrapoliert, über 40dB. Schau dir dazu auch 
noch einmal meinen Scopeplot an.

Kai Klaas

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Kai Klaas schrieb:
> Mawin, du bist so besessen von deiner Idee des langsamen Linearreglers,
> daß es schon fast lächerlich wirkt. Akzeptiere doch einfach, daß du dich
> irrst und daß ein Linearregler nicht langsam sondern sehr sehr schnell
> ist. Der LM7805 weist auch bei 260kHz eine beachtliche Ripple Rejection
> auf, wenn man das Diagramm extrapoliert, über 40dB. Schau dir dazu auch
> noch einmal meinen Scopeplot an.

Danke für die Messungen, sehr interessant!
Ich wollte noch mal kurz hinzufügen, dass Linearregler nicht unbedingt 
ein-eindeutig mit dem LM7805 zu verknüpfen ist. Es gibt auch andere 
(neuere, bessere) Linearregler.

Autor: yalu (Gast)
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Hier ist noch ein bis 1MHz reichendes Diagramm aus dem Datenblatt des
µA78H05 (dem 5A-dicken Bruder des µA7805) von Fairchild, leider in
schlechter Qualität.

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