Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Strom- und Spannungsregelung - geht das so?


von raute (Gast)


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Hallo,

ich habe noch nicht so viel erfahrung mit Analogtechnik. Ich habe vor, 
eine regelbare Spannungsquelle mit Strombegrenzung zu bauen. Ich brauche 
nur Spannungen bis 12V und Ströme bis ~1A.

Ich habe einen LM317 mit nachgeschalteter Strombegrenzung und 
Verpolungsschutz. (s. Anhang) Speziell bei der Schaltung mit der 
Referenzspannung bin ich mir nicht ganz sicher, ob das so geht. Mit SW2 
soll der Ausgang abgeschaltet werden können.

LG,
raute

von MaWin (Gast)


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Theoretisch ja,

der LM358 sollte an dauerhafte Versorgungsspannung und nicht den LM317 
Ausgang,
das Kompensationsnetzwerk R5/C3 ist natürlich nur ein bisheriger 
Schätzwert und noch nicht angepasst,
der MOSFET am Eingang als Verpolschutz sollte mit einem hochohmigen 
Widerstand (z.B. 10k) zwischen G und S definiert abgeschaltet werden 
wenn kein Stecker drin ist (10k verhindert auch daß er eingeschaltet 20V 
UGS bekommt was am absolute maximum Rating liegt) und der Schalter aus 
ist, sonst floatet das Gate und könnte deutlich über 20V bekommen und 
zerstört werden,
den LM336 ersetzt man besser durch einen LM385 (auch nicht teurer aber 
besser),
C1 könnte grösser gewählt werden (z.B. 47uF) weil der nächste gute 
Kondensator wohl weiter weg ist.

ABER:

In der Schaltung sind 2 Regler hintereinander. Wenn der eine abregelt, 
regelt der andere hoch. Wenn beide ungefähr gleich schnell sind, 
schwingt das. Es ist also eine Aufgabe, die Regler mit dem 
Kompensationsnetztwerk R5/C3 so auszulegen, daß das nicht passiert, und 
trotzdem hjalbwegs schnell ist.

von raute (Gast)


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Vielen Dank erstmal für deine wertvollen Hinweise!


Mir ist aber noch nicht ganz klar, wie du das mit der Rückkopplung
meinst. Beim Einschalten steigt ja die Spannung an. Simulatan wird der
Strom konstant gehalten, d.h. der Mosfet verändert seinen Widerstand im
Linearbetrieb. (oder?) Es sollte ja dann kein Feedback an den
Spannungsregler geben - der Ausgangswiderstand verändert sich einfach?

Und mit dem Kompensationsnetzwerk (danke für den Tipp!) - meinst du
bestimmt R6/C3, denn R5 ist ja mit dem Poti nur der Spannungsteiler für
die 100mV Referenz?

Danke,
raute

von Anja (Gast)


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raute schrieb:
> Speziell bei der Schaltung mit der
> Referenzspannung bin ich mir nicht ganz sicher,

zurecht. R4 ist zu hochohmig.
Das Poti zieht 1mA da bleibt kein Strom mehr für die Referenzspannung 
zum regeln übrig.

Gruß Anja

von Blackbird (Gast)


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Ich würde es anders lösen:
Zuerst eine umschaltbare oder einstellbare KSQ mit LM317 und dahinter 
einen LM317 als Spannungsregler.


Blackbird

von MaWin (Gast)


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Dann eben R6

> R4 ist zu hochohmig.
> Das Poti zieht 1mA da bleibt kein Strom mehr für die Referenzspannung
> zum regeln übrig.

Also wenn ich nachrechne bleiben 0.8mA für den LM, und das ist ein guter 
Wert.

> Ich würde es anders lösen.

Ich nicht, denn ich weiss wie sich die Stromaufname des LM317 verhält.

von Michael (Gast)


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Lieber MaWin,
MaWin schrieb:
>> R4 ist zu hochohmig.
>> Das Poti zieht 1mA da bleibt kein Strom mehr für die Referenzspannung
>> zum regeln übrig.
>
> Also wenn ich nachrechne bleiben 0.8mA für den LM, und das ist ein guter
> Wert.

Wäre es zuviel verlangt, wenn du die Rechnung hier zeigst?

Vielen Dank.

Gruß,
Michael

von Hans J. (step_up_mosfet)


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Du stellst mit dem LM336 2.5V her und lässt dieses Spannung dann über 
einen 2.4k Ohm Widerstand zu Out vom LM317 fließen.
Außerdem schließt du deinen LM317 Ausgang über 0.1 Ohm durch den 
Schalter SW2 gegen Masse kurz.
Hast du den Knotenpunkt dort richtig gesetzt?

Du könntest die 2.5V zum zweiten OpAmp (der als Spannungsfolger 
beschaltet ist) gehen lassen und dessen Ausgang könnte man zum 2.4k 
Widerstand + Poti gehen lassen.

von raute (Gast)


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> Ich würde es anders lösen.

Ich habe eben gelesen, dass es über einen LM317 als Stromregler einen 
recht großen Spannungsabfall von 3.5V gibt und zusätzlich der Laststrom 
über das Potentiometer fließen muss. Das wäre also für meine 
Rahmenbedingungen nicht so geeignet.
Als alternative fiele mir höchstens noch eine KSQ mit Schaltregler wie 
hier 
(http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Schaltregler) 
ein. Wüsste aber nicht warum und ist auch nicht weniger kompliziert.

> der MOSFET am Eingang als Verpolschutz sollte mit einem hochohmigen
Widerstand (z.B. 10k) zwischen G und S definiert abgeschaltet werden

Ich habe jetzt einfach eine Zenerdiode zwischen G und S geschaltet, um 
die Spannung am G zu limitieren.

von raute (Gast)


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Hans Jelt schrieb:
> Du stellst mit dem LM336 2.5V her und lässt dieses Spannung dann über
> einen 2.4k Ohm Widerstand zu Out vom LM317 fließen.
> Außerdem schließt du deinen LM317 Ausgang über 0.1 Ohm durch den
> Schalter SW2 gegen Masse kurz.
> Hast du den Knotenpunkt dort richtig gesetzt?
>
> Du könntest die 2.5V zum zweiten OpAmp (der als Spannungsfolger
> beschaltet ist) gehen lassen und dessen Ausgang könnte man zum 2.4k
> Widerstand + Poti gehen lassen.

Du hast völlig recht, dort ist eine Verbindung, wo keine sein sollte! 
Die Schaltung habe ich eingentlich so von Wiki und 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor 
. Die sollte also funktionieren. Ich habe nur die Referenz hinzugefügt.

Der Schalter SW2 soll den +-Eingang des OP auf GND ziehen, damit der 
Ausgangstransistor voll sperrt und kein nennenswerter Strom mehr fließt.

Anstelle von R6 habe ich einen kleinen Trimmer eingefügt.

Danke,
raute

von raute (Gast)


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Verdammt, schon wieder falsch. Ich bin heute echt unkonzentriert. 
Entschuldigung für den Tripel-Post! Der OP soll natürlich 2,5V bekommen, 
weil die zwischen der Eingangsspannung und GND liegen, und er dann schön 
ruhig ist ;)

von Harald W. (wilhelms)


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raute schrieb:
>> Ich würde es anders lösen.
>
> Ich habe eben gelesen, dass es über einen LM317 als Stromregler einen
> recht großen Spannungsabfall von 3.5V gibt und zusätzlich der Laststrom
> über das Potentiometer fließen muss. Das wäre also für meine
> Rahmenbedingungen nicht so geeignet.

Dann nimm doch einen L200.
Gruss
Harald

von M. K. (sylaina)


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Na das ist doch zu naheliegend. Am Ende empfiehlt hier noch einer auch 
noch eine der Beispielschaltungen aus dem Datenblatt des L200 zu 
verwenden. Das verliert ja jedweden Reiz an der Sache. :D

von (prx) A. K. (prx)


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Wenn beim Strom - wie oft der Fall - einige Stufen ausreichen, dann ist 
der L200 dafür ideal. Stufenlos klappt mit dem allerdings weniger gut,

von MaWin (Gast)


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> Wäre es zuviel verlangt, wenn du die Rechnung hier zeigst?

+20V
 |
10k
 |
 +---+ 2.5V
 |   |
 |  2k4
LM   |
 | 100R
 |   |
 Masse

Durch 2k5 fliesst 1mA (sagte schon Anja)

Durch 10k fliessen 17.5mA.

Bleiben 0.75mA für den LM.

Der LM336 (400uA-10mA) und LM385 (10uA-20mA) sind damit wunderbar 
zufrieden.

Sind kirchhoff'sche Knoten- und Maschenregeln und Mathematik auf 
Grundschulniveau hier wirklich unbekannt ?

von MaWin (Gast)


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> Durch 10k fliessen 17.5mA.

1.75 natürlich

von Michael (Gast)


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MaWin schrieb:
> Sind kirchhoff'sche Knoten- und Maschenregeln und Mathematik auf
> Grundschulniveau hier wirklich unbekannt ?
Ich hatte Probleme damit, die Schaltung im Ausgangspost auf die von dir 
gezeigte Schaltung zu reduzieren.

Vielen Dank für deine Erklärung.

von Anja (Gast)


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> Sind kirchhoff'sche Knoten- und Maschenregeln und Mathematik auf
> Grundschulniveau hier wirklich unbekannt ?

Nö, aber ich habe im Schaltplan die +12V gesehen (max 20V) und da wird 
die Referenz noch ein bischen Strom zuschießen müssen.

Gruß Anja

von Hans J. (step_up_mosfet)


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Nutz doch den 2. OpAmp wenn er schon da ist.

von Harald W. (wilhelms)


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A. K. schrieb:

> Wenn beim Strom - wie oft der Fall - einige Stufen ausreichen, dann ist
> der L200 dafür ideal. Stufenlos klappt mit dem allerdings weniger gut,

Vielleicht könnte man ja auch hier einen LM358 verwenden, um die
Spannung am Shunt zu verstärken. Um einen sorgfältigen Abgleich
der Offsetspannung wird man natürlich nicht drumherum kommen.
Gruss
Harald

von MaWin (Gast)


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> Nö, aber ich habe im Schaltplan die +12V gesehen

+12V sollen rauskommen,
reingehen muss also schon ein bischen mehr, so 16V mindestens.

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