Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik "High Voltage" Referenzspannung mit TL431


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Stefan (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ich würde gerne günstig aus einer Spannung von ca. 42 V DC eine 
Referenzspannung von 5 V erzeugen. Diese soll relativ genau sein, vll 
+/- 10mV bei Raumtemperatur mit einem Temperaturkoeffizienten von <= 100 
ppm/°C. Sie soll gleichzeitig als Versorgung für eine Schaltung mit max. 
ca. 30 mA Stromaufnahme dienen.

Deshalb dachte ich daran, einen Längsregler aus NPN-Transistor als 
Emitterfolger mit einer TL431 Referenz zu nutzen. Die TL431 darf aber 
nur bis ca. 36 V Kathoden-Anoden-Spannung haben.

Wie könnte ich das ganze trotzdem realisieren?

Ich dachte bis jetzt an Folgendes:

1. Spannung an der Kathode mittels Z-Diode in Reihe reduzieren
2. Vor dem Regler mit TL431 einen Regler, ebenfalls aus Emitterfolger + 
z.B. 15V Z-Diode, die eine entsprechende Spannungsfestigkeit hat
3. Im Netz habe ich folgende Schaltung gefunden:

            (npn)

VCC ------ C       E ------
     |      \   /        |
           -----        
 R3  \        | B        \
     /        |          /   R1
     |        |          \
      --------|          /
              |          |
            |/ C         |
  Vref------|   NPN      |
            |\ E         |
              |          |
              |          |
           ------/       |
             \         |
  TL431     /   \---------
            -----        |
              |          /
              |          \  R2
              |          /
              |          |
              |          |
              ------------
              |
           --------
                /

Das ist wohl ebenfalls ein Emitterfolger um die Kathodenspannung zu 
begrenzen? Wie könnte ich Vref erzeugen? Ebenfalls mit einer Z-Diode?

Welche Variante würde funktionieren und wäre sinnvoll?
Was für Möglichkeiten gäbe es sonst noch?

Danke und Gruß Stefan

von Falk B. (falk)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Stefan (Gast)

>Was für Möglichkeiten gäbe es sonst noch?

Nicht zu komplizert denken. Bei 42->5V und 30mA verbrät man 1,1W. Naja. 
Nimm einen 7809 in TO220, der verkraftet das 1W. Dahiner einen LP2950, 
der ist genau und driftarm. Fertig. Vor allem entkoppelt man dadurch die 
Wärmequelle von der genauen Referenz.

MfG
Falk

von MaWin (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Welcher 7809 schafft 42 V ?

Sollte man nicht eine 12V 1.3W Z-Diode vorschalten
oder zwei und dann spart man sich auch noch den 7809 ?

von Falk B. (falk)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Oder eben so.

von Stefan (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke erstmal. Funktioniert das mit ein oder zwei Z-Dioden gut und 
zuverlässig? Ich hatte mit Z-Dioden noch nie etwas zu tun.. Was für 
Probleme könnte es geben?
Meint ihr die Z-Dioden in Serie zum Transistor (zw. VCC und Kollektor, 
am Kollektor abgriff zu TL431), oder nur vor die TL431?

von MaWin (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Zwischen 42V und Schaltungseingang

von andreas6 (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

die Basis eines npn-Längstransistors im Pluszweig einer 
Spannungsregelung liegt nur knapp (max. 1V) über der Ausgangsspannung. 
Dort kann also bedenkenlos eine Tl431-Kathode angelötet werden, solange 
die Ausgangsspannung unter 35 V bleibt. Einzig der Längstransistor sieht 
die Eingangsspannung kollektorseitig, an der Basis ist davon nichts zu 
bemerken.

MfG. Andreas

von Harglbar (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert

von Stefan (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das die Basis im normalen Betrieb ca. 0,7 V über dem Emitter liegt 
dachte ich auch schon. Aber wie ist es im Einschaltmoment? Liegt da die 
volle Eingangsspannung über dem Vorwiderstand an der Kathode der 
Referenz an, bis sich alles eingeregelt hat?

Wie ist das bei einer Z-Diode im Einschaltmoment? Ist sie hochohmig und 
es fällt viel Spannung über ihr ab, oder ist sie niederohmig? Kann man 
so etwas im Datenblatt sehen?

Danke für die Bauteilhinweise. Vermutlich sind sie aber zu teuer. Gibt 
es vielleicht auch einfach Referenzdioden die bis z.B. 60V erlaubt sind?

von Zenerzeit (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan schrieb:
> Wie ist das bei einer Z-Diode im Einschaltmoment? Ist sie hochohmig und
> es fällt viel Spannung über ihr ab, oder ist sie niederohmig? Kann man
> so etwas im Datenblatt sehen?

Die technischen Daten von Zenerdioden sind unabhängig von der Zeit.

von Stefan (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ok, kann trotzdem noch jemand etwas dazu sagen, wie sich eine Zenerdiode 
im Einschaltmoment verhält? Wann fällt die tatsächliche Zenerspannung an 
ihr ab?

von mhh (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan schrieb:
> Ok, kann trotzdem noch jemand etwas dazu sagen, wie sich eine Zenerdiode
> im Einschaltmoment verhält?

Vorsagen ist nicht.  :)

Spannungsquelle in Reihenschaltung mit DVM (1 o. 10 MOhm Re) ergibt 
Wissen.

Stefan schrieb:
> Wann fällt die tatsächliche Zenerspannung an
> ihr ab?

 < Hier könnte Deine Erkenntnis stehen >

von Mikel (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mit Zener-Dioden kannst du manche Überraschung erleben. Hab gerade erst 
einige Versuche gemacht, mit simultaner Strom- und Spannungsmessung...

Da gibt es Exemplare die machen ab 0,1 mA ihre aufgedruckten 6,2 Volt 
und im selben Wattbereich welche, die machen ihre angegebenen 4,2 Volt 
erst bei 35 mA. Wenn du sicher gehen willst, nimm dir die Zeit und miss 
sie durch, ab welchem Minimalstrom sie ihre Sollspannung anstehen haben.

Soll mir keiner mehr daherkommen von wegen Z-Dioden sind auf 5mA 
normiert... ;-)

von mhh (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Zu zeitig abgedrückt...

Dann reale Aufbauten mit den vorhandenen Kapazitäten durchdenken.

von Fralla (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> wie sich eine Zenerdiode im Einschaltmoment verhält?
Wie ist dein "Einschalten"? Da jede Zenerdiode eine mechanische 
Abmessung von ungleich 0 hat, und somit eine Induktivität besitzt wird 
im Einschaltmomnent ganz sicher mehr als die Zenerspannung abfallen, bis 
sich der Strom eingesellt hat... Doch ist das von Bedeutung?

von mhh (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Fralla schrieb:
> Da jede Zenerdiode eine mechanische
> Abmessung von ungleich 0 hat, und somit eine Induktivität besitzt wird

Zernerdiode und Vorwiderstand, welcher auch eine Induktivität besitzt - 
wer gewinnt...  :)

Es geht eher darum, ob trotz vorgeschalteter Zener die Spannung am 
Regler kurzzeitig zu hoch werden könnte.

von -_- (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Vielleicht kommst mit dem AD584 etwas näher an Dein Ziel.
http://www.pollin.de/shop/downloads/D170125D.PDF

von Falk B. (falk)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Mikel (Gast)

>Da gibt es Exemplare die machen ab 0,1 mA ihre aufgedruckten 6,2 Volt
>und im selben Wattbereich welche, die machen ihre angegebenen 4,2 Volt
>erst bei 35 mA.

Tja, da hast du gerade ungünstige Zahlen erwischt. Z-Dioden unter ca. 
6,8V sind eher schaff, der Knick der Kennlinie ist rundgelutscht. 
Darüber ist er scharf bis sehr scharf. Das liegt an den 
unterschiedlichen Halbleitereffekten, die das zum Tragen kommen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Z-Diode

Ich hatte auch schon Z-Dioden mit 10V oder 15V, die zwischen 1µA 
(MIKROampere) und 1mA vielleicht 200mV Spannungsdifferenz hatten.

von Stefan (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke, der AD584 kann aber auch nur max. 40V .
Was ich wissen wollte war, wie oben jemand bemerkte, "Es geht eher 
darum, ob trotz vorgeschalteter Zener die Spannung am
Regler kurzzeitig zu hoch werden könnte."
Dann werd ich wohl versuchen das ganze mal zu messen.

von Falk B. (falk)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Stefan (Gast)

>darum, ob trotz vorgeschalteter Zener die Spannung am
>Regler kurzzeitig zu hoch werden könnte."

Eher nicht. Wer Angst hat, packt noch 100nF direkt an den Reglereingang, 
die braucht man sowieso. Die schlucken im Einschaltmoment Strom und 
begrenzen damit die Eingangsspannung.

MfG
Falk

von mhh (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Falk Brunner schrieb:
> Eher nicht. Wer Angst hat, packt noch 100nF direkt an den Reglereingang,
> die braucht man sowieso. Die schlucken im Einschaltmoment Strom und
> begrenzen damit die Eingangsspannung.

Er sollte das selber durch messen herausfinden, ob das geht oder nicht.

Folgendes z.B. führte bei einem PA Hersteller zu Ausfällen der 7815/7915 
Regler (die 7915 versagten schneller und häufiger):

ca. 60 V ---- R ----|---- 7x15 ----|------ Vorstufen-OPVs
                    |              |
                    C              C
                    |              |
                   GND            GND

ohne weitere Ausfälle, nachdem es dann so geändert wurde:

ca. 60 V ---- R ----|---- 7x15 ----|------ Vorstufen-OPVs
                    |              |
                 Zener||C          C
                    |              |
                   GND            GND

Die Probleme entstanden, da die Stromaufnahme mit der Signalaussteuerung 
logischerweise schwankte und in diesem Rhythmus die geringere Last den 
Spannungsabfall am Vorwiderstand zu weit verringerte. Bei Zenerdioden 
kann das auch auftreten bei zu geringen Strömen.

von Falk B. (falk)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  mhh (Gast)

>ca. 60 V ---- R ----|---- 7x15 ----|------ Vorstufen-OPVs
>                    |              |
>                    C              C
>                    |              |
>                   GND            GND

Ist logischerweise Murks.

>Spannungsabfall am Vorwiderstand zu weit verringerte. Bei Zenerdioden
>kann das auch auftreten bei zu geringen Strömen.

LM317, 78xx & Co brauchen um die 3-5mA als Minimalstrom, da ist jede 
Z-Diode schon voll dabei.

MfG
Falk

von Stefan (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Da ich zugegebener Maßen nicht viel Ahnung von Schaltungstechnik habe, 
dachte ich, frag ich erstmal nach. Ohne Erfahrung kann ich noch nicht 
wirklich einschätzen, ob eine Idee sinnvoll ist, in der Praxis 
eingesetzt werden kann, oder ob es vielleicht Haken an der Sache gibt, 
über die ich noch gar nicht nachgedacht habe.
Aber die Sache mit Messungen, je nach genauer Anwendung, klingt 
einleuchtend.
Danke für die Hinweise und Tips!

von Harald W. (wilhelms)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mikel schrieb:
> Da gibt es Exemplare die machen ab 0,1 mA ihre aufgedruckten 6,2 Volt
> und im selben Wattbereich welche, die machen ihre angegebenen 4,2 Volt
> erst bei 35 mA. Wenn du sicher gehen willst, nimm dir die Zeit und miss
> sie durch, ab welchem Minimalstrom sie ihre Sollspannung anstehen haben.
>
> Soll mir keiner mehr daherkommen von wegen Z-Dioden sind auf 5mA
> normiert... ;-)

Das ist mit Z-Dioden genauso wie mit LEDs: Die Spannungen haben
eine gewisse Toleranz. Wieviel steht im Datenblatt. :-)
Gruss
Harald

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.