Hallo, ich bin mittlerweile im 3. Lehrjahr, peinlich, wenn man vieles
nicht versteht :-(
Im Internet habe ich eine Spannungsstabilisierung gefunden, bei der ich
die Funktionsweiße allerdings nicht so ganz verstehe.
Ich versuchs mal:
Zwischen R1, V1 und V3 liegen 12V an.
In die Basis von V2 fließt über R1 ein Strom.
Woher weiß ich, dass zwischen Emitter von V2 und GND 5V liegen?
An R1 fällt also eine Spannung von 7V ab, genauso wie zwischen der
Collektor, Emitterstrecke von V2 ?
An R2 fallen 5V-3,3V ab, macht also 1,7V.
Also liegen zwischen dem Kollektor und Emitter von V1 1,7V an.
12V - R1 - V2 = 1,7V ?
Wenn der Schleifer bildlich ganz unten ist, hat das Potentiometer die
vollen 1k ? ,was wiederum bedeutet, dass an der Basis von V1 bezogen auf
GND 5V*1,47kR / 4,77kR, also 1,54V liegen, was ja eigentlich tödlich
wäre?
Wenn der Schleifer bildlich ganz oben ist, hat das Potentiometer nahezu
0 Ohm, also liegen zwischen Basis und Emitter von V1 etwa 0,55V, was ja
so halb durchgesteuert wäre.
Demzufolge fallen an V1 nie die 1,7V ab, sondern nach allem was man in
der Ausbildung lernt etwa 0,2V, was ja dazu führt, dass sich der Wert an
der Basis von V2 auch ändert?
Sorry, ich finds total verwirrend und ich verstehs wohl einfach nicht.
lg Tom
Auch nicht wichtig, ob Du die Schaltung verstehst. Kein Mensch baut
heute noch einen Spannungsregler wie diesen auf. Man nimmt fertige 3-
Bein-
Regler. Aber wie seit hundert Jahren: Lehrer/ Dozenten etc. sind zu faul
ihren Stoff zu aktualisieren. Warum auch ? Das Gehalt + Pension erhalten
die auch mit ihrer Faulheit....!
Vergiss nicht die (notwendige) Basis-Emitter-Spannung von V1. Bei zu
wenig Spannung leitet V1 nicht, je höher die BE-Spannung wird, desto
besser leitet V1 und mehr Strom kann die die Kollektor-Emitter-Strecke
fließen (in gewisser Weise ein spannungsabhängiger Widerstand). Und
irgendwo dazwischen gibt es einen Gleichgewichtszustand der sich
"automatisch" einstellt...
Frank schrieb:> Auch nicht wichtig, ob Du die Schaltung verstehst. Kein Mensch baut> heute noch einen Spannungsregler wie diesen auf. Man nimmt fertige 3-> Bein-> Regler. Aber wie seit hundert Jahren: Lehrer/ Dozenten etc. sind zu faul> ihren Stoff zu aktualisieren. Warum auch ? Das Gehalt + Pension erhalten> die auch mit ihrer Faulheit....!
boah, du hättest wohl auch beim thema springreiten eine überleitung zu
deinen parolen gegen lehrer und dozenten gefunden...
solche schaltungen sind recht einfach nachvolziehbar und interessant,
weil an ihnen eine regelung bzw. überhaupt erstmal eine gegenkopplung
nachvollziehbar wird.
martin hat schon den entscheidenden hinweis gegeben. zum weiteren
verständnis: stell dir einfach mal vor was passiert, wenn die spannung
u2 (zb bei einem lastwechsel) ansteigt. was passiert dann schritt für
schritt?
3. Lehrjahr schrieb:> Sorry, ich finds total verwirrend und ich verstehs wohl einfach nicht.
Fang mal bei V3 und V1 an. Je mehr V1 leitet, desto niedriger ist die
Basisspannung von V2. Damit sinkt die Ausgangsspannung und infolgedessen
über den Teiler die Basisspannung von V1. Folglich dreht V1 zu und die
Basisspannung von V2 steigt wieder. Daher stellt sich die Basis von V1
auf 3,3V + 0,7V ein.
R2 dient nur dazu, den Strom durch die Z-Diode hinreichend gross zu
halten um die Regelung nicht zu sehr von der Stromabhängigkeit der
Z-Spannung abhängig zu machen.
Vergiss den Schmarrn von Frank. Diese Schaltung ist sehr gut geeignet,
um das Verhalten einer einfachen und nützlichen analogen
Transistorschaltung zu verstehen. Etliche Controller-Bastler steigen
schon bei einfachen Transistorschaltung aus, weil ihnen das elementare
Verständnis fehlt.
Ähnliche Schaltungen findet man auch heute noch in der Regelung von
Quarzöfen, so soder so ähnlich wird so was auch heute noch aufgebaut.
Zur Untersuchung: Am besten die Ströme betrachten, erst in zweiter Linie
die Spannungen an den einzelnen Knoten. Dann irgendwo einen Inkrement
einbauen (am Eingang, am Regelpoti usw.) und sich die Konsequenzen
herleiten. Bei dieser Schaltung geht auch besonders gut ein kleiner
Testaufbau, und einfach mal "herumspielen".
Ich hab im Augenblick gar keine Bauteile da, daher bleibt mir nur
Multisim.
Also, an der Basis von V1 liegen 3,3V + UBE an, versteh ich, ändert sich
auch nicht großartig, wenn man am Potentiometer rumspielt.
Selbe Spiel ist ja dann an der Basis von V2, da hab ich ja 5,7V.
Also kurz gesagt, die Basis-Emitterspannung - 0,7V ergibt in jedem Fall
die Ausgangsspannung?
Eine Sache versteh ich aber irgendwie immernoch nicht so ganz:
Bipolare Transistoren sind ja stromgesteuert, wenn man also den
Stromfluss über R3 und R5 erhöht, also das Potentiometer bildlich nach
oben schiebt leitet auch V1 mehr. Demzufolge sinkt der Spannungsabfall
über die Kollektor Emitterstrecke von V1, also sinkt wie ihr gesagt
habt, die Spannung zwischen der Basis von V2 und GND.
Laut Multisim führt das aber zu einer Erhöhung der Spannung am Ausgang,
obwohl doch eigentlich der Basis-Emitterstrom von V2 kleiner wird und
der Widerstand von V2 somit doch größer werden sollte.
Transistoren sind zwar stromgesteuert, aber der Versuch, die Schaltung
über den Basisstrom von V1 zu verstehen, ist anfangs nicht wirklich
hilfreich. Zumal der bei der Regelung tatsächlich eher stört als hilft.
Es könnte dem Verständnis eher dienen, wenn du dich auf die
Basisspannung von V1 konzentrierst und seinen Basisstrom
vernachlässigst. Auch wenns genau genommen nicht stimmt, denk dir für
den Moment mal V1 als spannungsgesteuert, im Bereich 0,6V-0,7V Ube.
Betrachte also die Widerstände an der Basis von V1 als unbelasteten
Spannungsteiler.
Wenn du auf dieser Grundlage das Regelungsprinzip mal verstanden hast,
dann kannst du überlegen, wie der reale Basisstrom die Regelung
beeinflusst.
also ich bin jetzt im zweiten Lehrjahr, ich beschäftige mich auch grad
mit Linearregler, ich denke dem TO und mir würde es eher helfen, wenn
man versteht, was am Anfang, wenn sich die 12V aufbauen, passiert.
Da dürfte V2 doch eigentlich im ersten Moment noch garnicht leitend
sein, da UBE keine 0,7V sein können?
Demzufolge hätte man aber auch kein Stromfluss durch V1 und V3.
Was würdet ihr denn auf die Frage antworten, wenn ihr diese Schaltung
mit der einer Z-Diode + Widerstand vergleichen müsstet?
Ich würd sagen, sie ist stabiler und widerstandsfähiger gegen äußere
Einflüsse ?
Hallo,
>> Ich würd sagen, sie ist stabiler und widerstandsfähiger gegen äußere>> Einflüsse ?
Genau. Störgrössen werden besser ausgeregelt. Dies bewirkt die
Verstärkung von Abweichungen zur Sollgrösse durch V1. Es treten
geringere Leerlaufverluste auf. Der Bereich der Eingangsspannung kann
viel grösser sein, d.h. sie kann kleiner und auch grösser sein, der
Querstrom spielt keine massgebliche Rolle mehr.
Gruss Klaus.
>Transistoren sind zwar stromgesteuert
Herr Ebers-Moll sieht das aber ganz anders.
>Auch wenns genau genommen nicht stimmt, denk dir für>den Moment mal V1 als spannungsgesteuert, im Bereich 0,6V-0,7V Ube.
Ein bipolarer Transistor ist genau das: spannungsgesteuert. Dass die
vereinfachte Formel IC=beta*IB für viele Zwecke ausreicht widerspricht
dem allerdings nicht.
Anfängerfuchs schrieb:> Da dürfte V2 doch eigentlich im ersten Moment noch garnicht leitend> sein, da UBE keine 0,7V sein können?
Im ersten Moment wird über R1 der V2 aufgesteuert. Damit steigt die
Ausgangsspannung an. Soweit, bis über den Spannungsteiler um R5 am
Potiabgriff etwa 4V sind. Die 4V ergeben sich aus V3 und UBE von V1.
Sollte die Ausgangsspannung UA weiter steigen, wird V1 aufgesteuert und
verringert so an V2 die Spannung an der Basis. Beim Absinken von UA
verringert sich der Strom durch V1 und V2 erhält wieder mehr Basisstrom.
Das ist die Regelung.
Bleibt nur noch R2. Der liefert für V3 einen ausreichenden großen Strom,
so dass die Z-Spannung nicht ausschließlich abhängig ist von dem Strom
durch V1.
So eine Schaltung kann durchaus mal nützlich sein, z.B. für eine
Vorregelung bei höheren Spannungen, um z.B. im Leerlauf nicht über die
max. Eingangsspannung eines IC-Reglers zu kommen.
Besser ist dafür aber eine Variante mit einem PNP-Transistor geeignet,
weil in solchen Schaltungen der Transistor im normalen Lastfall in die
Sättigung gebracht werden kann. Prinzip eines Low-Drop-Reglers.
Anfängerfuchs schrieb:> also ich bin jetzt im zweiten Lehrjahr, ich beschäftige mich auch grad> mit Linearregler, ich denke dem TO und mir würde es eher helfen, wenn> man versteht, was am Anfang, wenn sich die 12V aufbauen, passiert.>> Da dürfte V2 doch eigentlich im ersten Moment noch garnicht leitend> sein, da UBE keine 0,7V sein können?>> Demzufolge hätte man aber auch kein Stromfluss durch V1 und V3.
Genau, am Anfang ist U2 0V und daher können V1 und V3 nicht leiten. Über
R1 V2-BE, R2,R3,R5,R6,V1,V3 kann aber Strom fließen, und V2 schaltet
durch. Die Spannung U2 baut sich also langsam auf (denkt euch einen
Kondensator...). Über R2 und V3 stellt sich am Emitter von V1 die
bekannten 3.3V ein. U2 steigt weiter, so dass über R3,R5,R6 an der Basis
irgendwann die 4V anliegen, damit V1 mit 0,7V anfängt zu leiten (hier
nicht schalten denken sondern ein kontinuierlich höherer Stromfluss).
Sobald V2 leitet, wird Strom von R1 über V1 nach Masse geleitet, so dass
V2 weniger abbekommt und auch weniger leitet. Die Spannung U2 steigt
also langsamer. Je nach Regelgeschwindigkeiten usw. kommt es eventuell
zu einer kleinen Überspannung, so dass V1 stärker leitet als im späteren
Gleichgewicht, V2 leitet fast nicht mehr, und die Spannung U2 bricht
ein. Ist sie zu niedrig, fließt weniger Strom durch V1, so dass V2
besser leitet, ist sie zu hoch, wird V2 über V1 etwas gesperrt.
Das ist das dynamische Verhalten. Warum stellen sich am Ausgang 5V ein?
Die Spannung an der Basis von V1 ist entscheidend - über 4V leitet V1 zu
stark und V2 wird gedrosselt, unter 4V wird V2 entsprechend weiter
geöffnet. D.h. im Gleichgewichtszustand werden genau 4V anliegen. Wenn
dort aber 4V anliegen (und über die Regelung aktiv dort gehalten wird),
dann kann man über den Spannungsteiler R3,R5,R6 ausrechnen, welche
Spannung U2 haben muss damit eben genau diese 4V zustande kommen.
Hoffe das hilft dem Verständnis...
Grüße!
>Was würdet ihr denn auf die Frage antworten, wenn ihr diese Schaltung>mit der einer Z-Diode + Widerstand vergleichen müsstet?>Ich würd sagen, sie ist stabiler und widerstandsfähiger gegen äußere>Einflüsse ?
Die Schaltung ist ein Reihenregler (weil der Regeltransitor in Reihe zum
Verbraucher liegt - also quasi Spannung vernichtet), während z-Diode+R
ein Parallelregler ist (wenn man das als Regler mal ansehen will), der
die Spannung durch Abzweigen von überschüssigem Strom nach Masse regelt
(also Strom vernichtet ;-)
Das wäre für mich erstmal der wesentlichste Unterschied, der sich dann
natürlich in unterschiedlichem Verhalten äusert.
Schaltung.jpg
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