Kurz mal eben Konstantspannungsquelle

[Frank (Gast)]

Hi Leute!

Ich muss mal kurz ne Konstantspannungsquelle für ca. 3A basteln, habe 
aber keinen PNP-Transistor hier rumfliegen.

Spricht was gegen die gezeigte Schaltung? In der Simulation funktioniert 
es ja einwandfrei. Von der Verlustleistung jetzt mal abgesehen, geht nur 
ums Prinzip.

Aber wo wir grad dabei sind: Wieso sind Spannungsregler denn i.d.R. 
intern mit einem PNP aufgebaut? Wird ja nen Grund haben.

Gruß, Frank

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

> Spricht was gegen die gezeigte Schaltung?
Nicht, wenn du die Last potentialfrei anschliessen kannst. Wenn die Last 
mit einer Seite an Masse hängen muss, dann ginge die Schaltung so nicht. 
Zeichne doch mal die Last mit ein...

> Von der Verlustleistung jetzt mal abgesehen
Du hast bei einer linearen Regelung auch mit einem PNP-Transistor die 
selbe Verlustleistung. Das liegt am Prinzip.

[Frank (Gast)]

Oder halt so.

[Frank (Gast)]

Lothar Miller schrieb:
> Zeichne doch mal die Last mit ein...

Die Last ist der Widerstand.

Lothar Miller schrieb:
> Wenn die Last
> mit einer Seite an Masse hängen muss, dann ginge die Schaltung so nicht.

Das tut sie aber doch. Oder was verstehe ich da grad falsch?

Lothar Miller schrieb:
> Du hast bei einer linearen Regelung auch mit einem PNP-Transistor die
> selbe Verlustleistung.

Klar, von der Verlustleistung ist es dasselbe. Nur von der Schaltung an 
sich. Der PNP wird ja seinen Grund haben. Aber ich verstehe auch grad 
nicht, was du mit

Lothar Miller schrieb:
> Wenn die Last
> mit einer Seite an Masse hängen muss

meinst.

[Frank (Gast)]

Also was mir ja noch einleuchtet, ist, dass wenn ich letztere Variante 
nehmen würde und bei einem nFet jetzt eine Spannung von z.B. 9V regeln 
wollen würde, ich hier mit der Gate-Spannung auf dem Schlauch stehen 
würde.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Frank schrieb:
> Die Last ist der Widerstand.
Da passt alles, ich hatte gemeint, du willst eine Stromquelle basteln...

Frank schrieb:
> ich hier mit der Gate-Spannung auf dem Schlauch stehen würde.
Ein FET mit einer Ugsth von 2V könnte das noch, wenn du einen R2R OP 
verwendest, der tatsächlich an die Versorgung hochkommt.
Und jetzt hast du schon das Hauptargument für den üblicherweise 
verwendeten PNP-Transistor gefunden: auf Masse ziehen kannst du die 
Basis immer...

[ArnoR (Gast)]

> wenn ich letztere Variante
> nehmen würde und bei einem nFet jetzt eine Spannung von z.B. 9V regeln
> wollen würde, ich hier mit der Gate-Spannung auf dem Schlauch stehen
> würde.

Dann nimm halt einen pFet und vertausche die OPV-Eingänge dann hast du 
fast die volle Betriebsspannung am Ausgang zur Verfügung. Und sieh zu, 
dass die Schaltung dynamisch stabil ist.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Frank schrieb:

> Aber wo wir grad dabei sind: Wieso sind Spannungsregler denn i.d.R.
> intern mit einem PNP aufgebaut? Wird ja nen Grund haben.

Wer sagt denn, daß sie das sind?

Schon "Spannungsregler" allein ist ein weites Feld. Beschränken wir uns 
mal auf lineare Längsregler, dann gibt es immer noch 2 unterschiedliche 
Topologien. Betrachten wir den Spannungsregler als Blackbox mit 2 
Eingangs- und 2 Ausgangsklemmen:

      Positiv-Regler                     Negativ-Regler
        .........                          .........
  +    o--Regel--o   +               +    o---------o   +
 Uin   :  Glied  :  Uout            Uin   :  Regel  :  Uout
  -    o---------o   -               -    o--Glied--o   -
        .........                          .........

Du beziehst dich anscheinend auf den Positiv-Regler. Schauen wir uns 
gleich mal deine Schaltung an. Über dem Regelglied muß für die sichere 
Funktion der Schaltung eine Mindestspannung (Differenz Uin-Uout) 
anliegen. In deiner Schaltung ist das zum einen die Sättigungsspannung 
der OPV-Ausgangsstufe und zum anderen die Summe der Basis-Emitter- 
Spannungen der Regeltransistoren. So kommt man typisch auf ca. 3V.
Kommt dir der Wert irgendwie bekannt vor?

Gleichzeitig verheizt so ein Regler gerade die Differenz aus Uin und 
Uout, multipliziert mit dem Laststrom. Deine Schaltung verheizt bei 3A 
also mindestens 9W.

Weiter: eine typische Spannungsversorgung besteht aus Trafo, Gleich- 
richter, Lade-Elko und dahinter dem Spannungsregler. Die Spannung am 
Lade-Elko pulsiert mit einem 100Hz Sägezahn (ca.). Für korrekte Funktion 
darf der untere Spannungswert des Sägezahns nicht niedriger werden als 
Uout + besagte 3V.

Nehmen wir an, wir können den Trafo passend wickeln (lassen). Dann ist 
die mittlere Spannung über dem Spannungsregler aber nicht mehr 3V, 
sondern ca. 3V + Uripple/2. Mit 2V Ripple verheizt du dann schon 12W.

Wenn man besser werden will, muß man offensichtlich die Mindestspannung 
über dem Regelglied verringern und kommt so zu einem Low-Drop- 
Spannungsregler. Für einen Positivregler bietet es sich dann an, einen 
pnp-Regeltransistor zu verwenden. Dessen Basisstrom kommt von der 
GND-Seite. Der Mindestbedarf vom 3V fällt dan zwischen Uin und GND an 
und ist i.d.R. problemlos zu gewährleisten.

Worauf ich aber noch hinaus will: für Negativregler kehrt sich das ganze 
um: aus npn wird pnp und umgekehrt. Deswegen ist es Unsinn zu sagen, 
Spannungsregler würden prinzipiell mit einen pnp-Transistor gebaut.

Aber weil es im Leben nichts umsonst gibt, haben Low-Drop-Regler dafür 
wieder andere Probleme. Mit der Regelstabilität nämlich. Darüber reden 
wir aber ein anderes Mal.


XL

[Tom (Gast)]

??
Warum muss eine Differenzspannung anliegen.
der Op regelt doch so dass am Ausgang die gleiche Spannung entsteht wie 
am Eingang!?

[Udo S. (urschmitt)]

Tom schrieb:
> Warum muss eine Differenzspannung anliegen.
> der Op regelt doch so dass am Ausgang die gleiche Spannung entsteht wie
> am Eingang!?

Was wäre die Ausgangsspannung wenn an einem offsetfreien OP die 
Differenzspannung 0 anliegt?

[Fritz (Gast)]

Frank schrieb:
> Ich muss mal kurz ne Konstantspannungsquelle für ca. 3A basteln, habe
> aber keinen PNP-Transistor hier rumfliegen.

Was eigentlich jetzt?
Konstantstrom oder Konstantspannung?

Wie du die Schaltung gezeichnet hast fließen da nämlich 15A!

[Tom (Gast)]

Hm, hab jetzt verstanden, die Versorgungsspannung V1 muss größer sein 
als vout...

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Tom schrieb:
> ??
> Warum muss eine Differenzspannung anliegen.

Beziehst du dich auf mich?

Wenn zwischen Eingang und Ausgang eines Spannungsreglers keine 
Spannungsdifferenz ist, was regelt der dann? Wenn nirgendwo in der 
Schaltung eine höhere Spannung anliegt als am Ausgang (Emitter von Q1) 
wo kommt dann der Basisstrom für Q1 her?

> der Op regelt doch so dass am Ausgang die gleiche Spannung entsteht wie
> am Eingang!?

Nein. Ein OPV versucht, die Spannungsdifferenz zwischen seinen 
Eingängen auf 0 zu regeln (natürlich nicht auf exakt Null, aber so 
nahe ran, wie seine open-loop Verstärkung hergibt).


XL

[Ottmar K. (wil1)]

Hallo
wäre das im Prinzip eine  "einfache" KSQ 3A "auf die Schnelle"? Die 
Feinheiten Siebung, Unterdrückung Schwingneigung usw fehlen noch.
Bei 12V Versorgungsspannung werden 3A an bis zu knapp 3 Ohm (max. ULast 
ca. 7-8V möglich.
Das ASC-File für LTSpice hänge ich mal zum weitertesten an.

mfg Ottmar