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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Temperaturstabiler Verpulungsschutz


Autor: Dennis (Gast)
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Hallo Zusammen,

wir haben/hatten hier ein Temperaturproblem mit einer Schaltung. Grund 
waren hierfür eine Verpolungsschutzdiode und eine Z-Diode.

Ich habe den Fehler eigentlich behoben, mir fehlt nun allerdings der 
Spannungsabfall über die Verpolungsschutzdiode, etwa 400mV. Eingesetzt 
war eine Schottky BAS40-05. Kennt ihr eine temperaturstabile(re) 
Variante einer Verpolungsschutzdiode(bis 500mV Uf bei etwa 10mA), oder 
eine Möglichkeit einen temp.stabilen Spannungsabfall von etwa 500mV zu 
bekommen? Hab keinen Präzisionsregler für 0,5V bis jetzt gefunden. 
Stromstabilität reicht bis 20mA. Ich meine die BAS40-05 hat einen Drift 
von -2mV/K, das ist auf jeden Fall viel zu viel!

Würd mich über einen Tipp freuen.

Gruß
Dennis

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Hab keinen Präzisionsregler für 0,5V bis jetzt gefunden.
Was ist die Eingangsspannung, was die Ausgangsspannung?
Und wieso brauchst du dazwischen eine Differenz von genau 500mV?

> Ich meine die BAS40-05 hat einen Drift
> von -2mV/K, das ist auf jeden Fall viel zu viel!
Schön, dass wir jetzt wissen, was zuviel ist.
Aber viel interessanter ist: was wäre ausreichend wenig?

Autor: Dennis (Gast)
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Lothar Miller schrieb:
> Schön, dass wir jetzt wissen, was zuviel ist.
> Aber viel interessanter ist: was wäre ausreichend wenig?

Alles was weniger ist, wäre einen Test wert. -0,5mV/K wäre schon schön. 
Gibt es einen Hersteller der diese Angaben diskret im Datenblatt angibt? 
Fairchild macht das bei Z-Dioden aber bei normalen hab ich mir bis jetzt 
immer einen Wolf gesucht.

Lothar Miller schrieb:
> Was ist die Eingangsspannung, was die Ausgangsspannung?
> Und wieso brauchst du dazwischen eine Differenz von genau 500mV?

Ich brauche nicht genau 500mV. Irgendwas zwischen 400mV und 500mV wären 
OK. Die Schaltung wurde damals entwickelt und wir haben keinen Zugriff 
mehr auf die Software. Ich suche nun einen Weg die Sache hardwaremäßig 
zu lösen. Der Fehler ist behoben, allerdings arbeitet die Schaltung nun 
nicht mehr im richtigen Spannungsbereich und mir fehlen diese 400-500mV 
Spannungsabfall(Temperaturstabil) um sie wieder in den richtigen Bereich 
zu bekommen.

Autor: Dennis (Gast)
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Dennis schrieb:
> Lothar Miller schrieb:
>> Was ist die Eingangsspannung, was die Ausgangsspannung?
>> Und wieso brauchst du dazwischen eine Differenz von genau 500mV?
>
> Ich brauche nicht genau 500mV. Irgendwas zwischen 400mV und 500mV wären
> OK. Die Schaltung wurde damals entwickelt und wir haben keinen Zugriff
> mehr auf die Software. Ich suche nun einen Weg die Sache hardwaremäßig
> zu lösen. Der Fehler ist behoben, allerdings arbeitet die Schaltung nun
> nicht mehr im richtigen Spannungsbereich und mir fehlen diese 400-500mV
> Spannungsabfall(Temperaturstabil) um sie wieder in den richtigen Bereich
> zu bekommen.

Ich suche also ein Bauteil/ eine Schaltung an der etwa 400-500mV 
Spannung bei etwa 10mA temperaturstabil abfallen. Eingangsspannung etwa 
20-30V.

Gruß
Dennis

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>ch meine die BAS40-05 hat einen Drift
>von -2mV/K, das ist auf jeden Fall viel zu viel!

Du wirst aber keine anderen Dioden finden. Die ca. 2mV pro Grad sind 
physikalisch vorgegeben.

-1.7mV = (UD - UG - 3*UT) / T

UD = Diodenspannung = 0.7V
UG = Bandabstandsspannung = 1.12V
UT = Temperaturspannung 25mV
T  = Temperatur = 300 Kelvin

Gruss Helmi

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Die ca. 2mV pro Grad sind physikalisch vorgegeben.
Evtl. kannst du die Dioden-KL in interessanten Temperaturbereich durch 
einen parallelen temperaturabhängigen Widerstand kompensieren...

Autor: Ulrich (Gast)
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Der TK von dioden ist immer ziehmlich ähnlich, da läßt sich schwer was 
machen.  Da wäre es leicher einen low drop regler zu finden, der einem 
dahinter einen Stabile Spannung liefert. Einige, wie LM2931 haben auch 
eine Verpolungschutz mit drin.

Autor: Dennis (Gast)
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Danke euch, da kommt mir doch auf einmal einiges bekannt vor :-)

Ich habe in vorherigen Lösungsansätzen versucht die TKs mit 
verschiedenen Dioden - Z-Dioden Kombinationen zu kompensieren, hab aber 
nachher die Sache verworfen. War doch eine ganz schöne bastelei.

Ein Versuch wäre die Sache mit dem Widerstand wert!

Wie bereits erwähnt, der Verpolungsschutz ist nicht mehr wichtig(das 
wurde bereits anders gelöst), nur noch der temperaturstabile 
Spannungsabfall wäre schön. Gibt es nicht sowas wie einen TL431, der bis 
0,5V runter kann?

Schönen Gruß
Dennis

Autor: yalu (Gast)
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@Dennis:

Brauchst du eigentlich eine konstante Spannungsdifferenz oder eine
konstante Absolutspannung für die nachfolgende Schaltung? Oder ist
beides dasselbe, weil die Eingangsspannung schon konstant ist?

Autor: Dennis (Gast)
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Die Eingangsspannung ist nicht konstant. Ich brauche eine stabile 
Spannung zwischen etwa 400-500mV zwischen den Punkten A und B.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Einfach um mal das Gesamtbild zu haben:

Welchen Spannungswert hat die Z-Diode  in Deiner 
Dioden/Z-Dioden-Kombination?

Autor: yalu (Gast)
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Wäre vielleicht irgendetwas mit einem OpAmp plus Spannungsreferenz-IC
akzeptabel? 20mA sind ja nicht so arg viel.

Autor: Dennis (Gast)
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> Einfach um mal das Gesamtbild zu haben:

> Welchen Spannungswert hat die Z-Diode  in Deiner
> Dioden/Z-Dioden-Kombination?

Hab verschiedene Z-Dioden ausprobiert, von BZX84C 5,6V - 6,8V. Das war 
aber damals ein anderer Lösungsansatz. Das ist mit der Jetzigen nicht 
mehr zu realisieren. Ich brauch "nur" noch die 400mV.

Gruß
Dennis

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Zeichne mal die ganze Schaltung und erkläre ganz genau, was du weglassen 
willst.

Wie Yalu schon angedeutet hat, gibt es hier die Möglichkeit einer 
aktiven Zenerdiode, die mit einem OPamp arbeitet.

Kai Klaas

Autor: Dennis (Gast)
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Beim TL431 ist die Vref ja nahezu Temp.-stabil.
Wenn man die Widerstände R3 und R4 so dimensioniert das an R4 0,5V 
abfallen müsste das doch so funktionieren, oder? Man muss wahrscheinlich 
noch ein bisschen rumprobieren, da man ja die Seite vom Subtrahierer 
parallel schaltet, aber meint ihr das könnte so gehen?

Gruß
Dennis

Autor: yalu (Gast)
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Dennis schrieb:
> Man muss wahrscheinlich noch ein bisschen rumprobieren, da man ja die
> Seite vom Subtrahierer parallel schaltet, aber meint ihr das könnte so
> gehen?

Müsste prinzipiell so gehen. Aber warum schaltest du nicht einfach an
den TL431 einen Spannungsteiler und danach den OpAmp als Spannungsfolger
(s. Anhang)?

Beim OpAmp musst du einen suchen, der bei 0,5V unter der positiven
Versorgungsspannung noch ausreichend Strom liefert. Der LT1491 dürfte
etwas zu schwach sein.

Autor: yalu (Gast)
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Falsch: Der TL431 muss natürlich ein Stockwerk höher liegen.

Autor: Dennis (Gast)
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Hallo,

na logisch. Vielen Dank yalu. Dein Vorschlag ist natürlich noch etwas 
einfacher. Werde das Montag mal direkt testen.

Schönes Wochenende!

Gruß
Dennis

Autor: Dennis (Gast)
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Hallo Zusammen,

ich muss euch nochmal mit dem Thema belästigen!
Ich hab mir jetzt einige OPAMP-Muster kommen lassen und bis jetzt 
arbeitet kein OV wie gewünscht. An allen getesten OVs entspricht die 
Eingangsspannung nicht der Ausgangsspannung. Der LT1491 z.B. hatte eine 
Differenz von 300mV zwischen Uin und Uout (nach der Schaltung von yalu)
Könnt ihr mir noch einen Tipp geben, welche Parameter im Datenblatt für 
eine solche Anwendung wichtig sind (neben der Rail2Rail Angabe 
natürlich)?
Die Muster sollten u.a. laut Datenblatt mit einer 
Eingangsdifferenzspannung von +Vcc -100mV(maximum ratings) klar kommen. 
Das hatte sich allerdings nicht bewahrheitet.

Mir stellt sich gerade noch eine zusätzliche allgemeine Frage: Spricht 
etwas dagegen einen OP mit einem geringeren Betriebsspannungsbereich zu 
verwenden (um Geld zu sparen) und dafür das GND-Potetial anzuheben?

Euch noch nen schönen Abend.

Gruß
Dennis

Autor: yalu (Gast)
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TS912: Billig, geht aber nur bis 16V, Ausgangsstrom bei VCC-0,5V dürfte
etwas knapp sein.

Google liefert mit

  rail-to-rail high output current

noch ein paar weitere, von folgenden habe ich kurz ins Datenblatt
geschaut:

AD8397: Liefert 120mA(!) bei VCC-0.18V, geht aber nur bis 24V und hat
bei Verstärkung 1 lt. Datenblatt eingangsbedingt Probleme, die obere
Rail zu erreichen. Vielleicht kann man es schaltungtechnisch hinbekom-
men, dass mit niedrigerer Eingangsspannung gearbeitet werden kann. Zu so
später Stunde habe ich aber keine Idee mehr ;-)

LM7321: Geht bis 30V, liefert lt. Diagramm im Datenblatt 30mA bei
VCC-0,5V, dieser Wert ist aber nicht garantiert.

OP279: Liefert garantiert 10mA bei VCC-0,2V, geht aber nur bis 12V.

> Mir stellt sich gerade noch eine zusätzliche allgemeine Frage: Spricht
> etwas dagegen einen OP mit einem geringeren Betriebsspannungsbereich
> zu verwenden (um Geld zu sparen) und dafür das GND-Potetial anzuheben?

Nein. Und da der Laststrom nicht über den negativen Versorgungsanschluss
fließt, muss die zusätzliche Spannungsquelle auch nicht allzu kräftig
ausgelegt sein. Eine Z-Diode sollte für die meisten OpAmps ausreichen.

Autor: Dennis (Gast)
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Hallo yalu,

erneut vielen Dank für die Hinweise und die Tipps!

Gruß
Dennis

Autor: doofi (Gast)
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> Verpulungsschutz

einfach nicht bücken... sollte helfen...

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