Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik TL431 Widerstände berechnen


von Wiliam (Gast)


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Ich habe die Follgende Schaltung. Ich möchte von 5V auf 3V an R4 
stabilisieren.
Der strom durch R4 ist somit 1mA.
3v=(1+R1/R2)*2,5 Ergibt ein Verhältnis von R1/R2=0,2. Somit kann ich 
wählen: R1=1k, R25k.


Die Strombegrenzung durch R1 habe ich so berechnet: 
(UV-Ugeregelt)/I(last+10mA)=181,81Ω

Stimmt das so? Und die +10mA sind die richrig gewählt? Das ist 
Kathodenstrom der Laut Datenblatt min 1ma max 100mA sein soll.

Und wie sieht es mit Reference Input Current aus? Ich habe bei mir 50µA 
notiert. Berechne ist das?

von Joe F. (easylife)


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Mit einer LM4040(...)3.0 (auch Texas Instruments) könntest du dir noch 
den (relativ ungenauen) Referenzspannungsteiler sparen...

von Wiliam (Gast)


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Es ist aber eher eine Rechenaufgabe keine Lösung die ich zum aufbauen 
brauche.

von Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)


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Du verwendest LTSpice. LTSpice kommt zwar nicht mit einem TL431, aber 
mit einem LT1431. Den LT1431 kann man wie einen TL431 verschalten (siehe 
Datenblatt). Dann kannst du mit deiner Schaltung ein bisschen in LTspice 
rumspielen.

Der LT1431 ist ein besserer TL431, also nicht alles glauben, was dir die 
Simulation liefert, aber so zum rumspielen reicht es.

von Wiliam (Gast)


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Wie gesagt mir geht es um das korrekte Anwenden der Formeln. Ltspice 
kann mir da auch nicht weiter helfen. Aber danke mit dem Hinweis zu 
lt1431!

von Wolfgang (Gast)


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Wiliam schrieb:
> Und die +10mA sind die richrig gewählt? Das ist
> Kathodenstrom der Laut Datenblatt min 1ma max 100mA sein soll.

Der Bereich ist der empfohlene Betriebsbereich. Wenn dein Laststrom 
konstant 1mA beträgt, gibt es IMHO keinen Grund, den Kathodenstrom so 
hoch anzusetzen.

von Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)


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Wiliam schrieb:
> Wie gesagt mir geht es um das korrekte Anwenden der Formeln. Ltspice
> kann mir da auch nicht weiter helfen.

Na dann halt nicht.

von Joe F. (easylife)


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Wiliam schrieb:
> Ich habe die Follgende Schaltung. Ich möchte von 5V auf 3V an R4
> stabilisieren.
> Der strom durch R4 ist somit 1mA.
> 3v=(1+R1/R2)*2,5 Ergibt ein Verhältnis von R1/R2=0,2. Somit kann ich
> wählen: R1=1k, R25k.

Da ist irgendwie ein Rechenfehler drin.
R2 = 5K  (es fallen 0.5V ab)
R3 = 25K (es fallen 2.5V ab)
würde funktionieren.

>
> Die Strombegrenzung durch R1 habe ich so berechnet:
> (UV-Ugeregelt)/I(last+10mA)=181,81Ω

korrekt.

>
> Stimmt das so? Und die +10mA sind die richrig gewählt? Das ist
> Kathodenstrom der Laut Datenblatt min 1ma max 100mA sein soll.

Ja, 10mA ist ok. R4 wird ja nur eine Ersatzschaltung für eine Last mit 
wechselndem Stromfluss sein.

>
> Und wie sieht es mit Reference Input Current aus? Ich habe bei mir 50µA
> notiert.

Wie kommst du auf 50uA? Im Datenblatt steht 2..4uA

> Berechne ist das?

Berechnen? Also berücksichtigen solltest du dies schon, vor allem, wenn 
dein Referenzteiler recht hochohmig ist.
Diese 4uA fließen zusätzlich zum Strom durch R3 ab.
D.h. ausgehend von einem R3=25K wäre das ein zu R3 parallel geschalteter 
Widerstand mit 625K, also hast du in Wirklichkeit einen Teiler von 
5K/24.038K.
Dadurch erhöhen sich die geregelte Spannung auf 3.02V
Um dies auszugleichen könntest du parallel zu R2 625K/5 = 125K legen.
Bzw. R2 = 4.808K

von Falk B. (falk)


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@ Wiliam (Gast)

>Der strom durch R4 ist somit 1mA.
>3v=(1+R1/R2)*2,5 Ergibt ein Verhältnis von R1/R2=0,2. Somit kann ich
>wählen: R1=1k, R25k.

Ja, aber es ist nicht sonderlich empfehlenswert, die Bezeichungen des 
Datenblatts mit den Bezeichungen deiner Schaltung durcheinander zu 
würfeln.
In deiner Schaltung sind es

R2 = 1k
R3 = 5k

>Die Strombegrenzung durch R1 habe ich so berechnet:
>(UV-Ugeregelt)/I(last+10mA)=181,81Ω

Im Prinzip ja, also 180 Ohm aus der Normreihe.

>Stimmt das so? Und die +10mA sind die richrig gewählt? Das ist
>Kathodenstrom der Laut Datenblatt min 1ma max 100mA sein soll.

Dann reichen 1mA + Angstreserve, irgendwas zwischen 0,5-1mA.

>Und wie sieht es mit Reference Input Current aus? Ich habe bei mir 50µA
>notiert. Berechne ist das?

Das ist der Strom, der in den Referenzeingang fließt und damit deinen 
Spannungsteiler R2/R3 belastet und damit verfälscht. Du hast 1k+5k an 
3V, macht 500uA. Davon gehen 50uA in den Eingang, das verfälscht den 
Spannungsteiler noch nicht allzu sehr.

von Joe F. (easylife)


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Falk Brunner schrieb:
> R2 = 1k
> R3 = 5k

Ach so war "R1=1k, R25k." gemeint...

von Wiliam (Gast)


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Entschuldigung für die Zahlendreher in der Namensgebung.

Joe F. schrieb:
>> Und wie sieht es mit Reference Input Current aus? Ich habe bei mir 50µA
>> notiert.
>
> Wie kommst du auf 50uA? Im Datenblatt steht 2..4uA

Das haben wir in der Vorlesung aufgeschrieben, wundere mich auch das es 
mit dem Datenblatt nicht übereinstimmt.

Falk Brunner schrieb:
> Das ist der Strom, der in den Referenzeingang fließt und damit deinen
> Spannungsteiler R2/R3 belastet und damit verfälscht. Du hast 1k+5k an
> 3V, macht 500uA. Davon gehen 50uA in den Eingang, das verfälscht den
> Spannungsteiler noch nicht allzu sehr.

Würdest du es mir nochmals mit den Richtigen Widerstandsnamen erklären? 
Verstehe die Rechnung nicht ganz.

Danke!

von Joe F. (easylife)


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Na, dir ist der Strom bekannt, der in den Ref Eingang hineinfließt - sei 
es 2..4uA lt. Datenblatt oder der fiktive Wert aus der Vorlesung.
Dieser Strom fließt von Ref nach GND.
Die Spannung am Ref Eingang kennst du auch.
Also kannst du damit ersatzweise einen Widerstand von Ref nach GND 
annehmen (berechnen), der parallel zu deinem externen Widerstandsteiler 
sitzt. So einfach ist das.

von Joe F. (easylife)


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Oder anders ausgedrückt, der Strom der über den Ref Eingang abfließt, 
muss zusätzlich im oberen Teil des Spannungsteiler vorhanden sein, damit 
das Verhältnis von V_out zu V_ref stimmt.

von Gerd E. (robberknight)


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Ich würde parallel zu R4 noch einen Kondensator setzen um den ganzen 
Regler stabiler zu bekommen. Dabei aber unbedingt das 
Stabilitätsdiagramm aus dem Datenblatt von DEINEM TL431 beachten 
(jeder Hersteller hat da etwas andere Daten, über 10µF geht aber 
meistens).

von Wiliam (Gast)


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Gerd E. schrieb:
> Ich würde parallel zu R4 noch einen Kondensator setzen um den ganzen
> Regler stabiler zu bekommen. Dabei aber unbedingt das
> Stabilitätsdiagramm aus dem Datenblatt von DEINEM TL431 beachten
> (jeder Hersteller hat da etwas andere Daten, über 10µF geht aber
> meistens).

Werde ich, beachten wenn ich die Schaltung aufbauen sollte, danke!

Joe F. schrieb:
> Oder anders ausgedrückt, der Strom der über den Ref Eingang abfließt,
> muss zusätzlich im oberen Teil des Spannungsteiler vorhanden sein, damit
> das Verhältnis von V_out zu V_ref stimmt.

Also wenn ich von den 50µA  und Vref=2,5V ausgehe bedeutet es 
2,5V/50*10^-6A=50kΩ.
(50kΩ||R3)=4545Ω.
Das bedeutet ich muss mein R3 nicht 5kΩ machen sondern 4545Ω, war das so 
gemeint?

von Trottel (Gast)


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Wiliam schrieb:
> Ich habe die Follgende Schaltung. Ich möchte von 5V auf 3V an R4
              AUA!
> stabilisieren.
> Der strom durch R4 ist somit 1mA.
     (AUA!)
> 3v=(1+R1/R2)*2,5 Ergibt ein Verhältnis von R1/R2=0,2. Somit kann ich
                   (Aua)
> wählen: R1=1k, R25k.
>
> Die Strombegrenzung durch R1 habe ich so berechnet:
> (UV-Ugeregelt)/I(last+10mA)=181,81Ω
    AUA            (AUA)
>
> Stimmt das so? Und die +10mA sind die richrig gewählt? Das ist
                                        AUA
> Kathodenstrom der Laut Datenblatt min 1ma max 100mA sein soll.
                    (AUA)               (AUA)
>
> Und wie sieht es mit Reference Input Current aus? Ich habe bei mir 50µA
> notiert. Berechne ist das?
           AUA      AUA AUA

Lies dir doch deinen Scheiß wenigstens einmal durch vor dem 
Abschicken!
Ist das von einem Gast zu viel verlangt?
TI liefert die übrigens ein xls Arbeitsblatt, guck doch da nach.

von Joe F. (easylife)


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Wiliam schrieb:
> 2,5V/50*10^-6A=50kΩ.
> (50kΩ||R3)=4545Ω.
> Das bedeutet ich muss mein R3 nicht 5kΩ machen sondern 4545Ω, war das so
> gemeint?

Nein.
Du muss R3 so dimensionieren, dass R3||50K den ursprünglich geplanten 
Wert für R3 ergeben.

von Wiliam (Gast)


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Joe F. schrieb:
> Du muss R3 so dimensionieren, dass R3||50K den ursprünglich geplanten
> Wert für R3 ergeben.

Achso, und wie kann ich das mathematisch berechnen? Durch die 
spannungsteilerformel komme ich nicht ans ziel.

von Bastler (Gast)


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Joe F. schrieb:
> Ja, 10mA ist ok. R4 wird ja nur eine Ersatzschaltung für eine Last mit
> wechselndem Stromfluss sein.

Wenn "1mA" bedeutet, "zwischen 0 und 9mA" hättest du wohl recht. Aber 
...

Wiliam schrieb:
> Wie gesagt mir geht es um das korrekte Anwenden der Formeln.

Trottel schrieb:
>> Der strom durch R4 ist somit 1mA.
>      (AUA!)

Nomen est Omen.

Nenn mal irgendeinen Grund, warum bei 3V durch einen Widerstand von 3kΩ 
nicht genau 1mA fließen sollte.

Bisher hat sich das Ohmsche Gesetz bei Widerständen, die sich wie ein 
Ohmscher Widerstand verhalten, als recht zutreffend erwiesen ;-)

von Harald W. (wilhelms)


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Wiliam schrieb:

> Achso, und wie kann ich das mathematisch berechnen? Durch die
> spannungsteilerformel komme ich nicht ans ziel.

Dann such Dir die Formel für den belasteten Spannungsteiler.

von Wiliam (Gast)


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Bastler schrieb:
> Joe F. schrieb:
>> Ja, 10mA ist ok. R4 wird ja nur eine Ersatzschaltung für eine Last mit
>> wechselndem Stromfluss sein.
>
> Wenn "1mA" bedeutet, "zwischen 0 und 9mA" hättest du wohl recht. Aber
> ...
>
> Wiliam schrieb:
>> Wie gesagt mir geht es um das korrekte Anwenden der Formeln.

Habe ich hier einen Fehler?

Harald Wilhelms schrieb:
> Wiliam schrieb:
>
>> Achso, und wie kann ich das mathematisch berechnen? Durch die
>> spannungsteilerformel komme ich nicht ans ziel.
>
> Dann such Dir die Formel für den belasteten Spannungsteiler.

Ok und welchen Widerstand nehme ich für den tl431 um R3 parallel tl431 
auszurechnen?

von Joe F. (easylife)


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1
-+-------- 3.0V
2
 |
3
+++
4
| |
5
| | R2
6
+++
7
 |
8
 +--------+--- 2.5V REF
9
 |        |
10
+++      +++
11
| |      | |
12
| | R3a  | | R3b     R3 = R3a||R3b 
13
+++      +++
14
 |        |
15
-+--------+---- GND 
16
 
17
 
18
19
(1) R3 = 5 * R2
20
21
(2) R3 = 1 / (1/R3a + 1/R3b) 
22
23
(3) R3b = 2.5V / I_input = 2.5V /  50uA = 50K
24
25
26
(3) in (2):
27
28
R3 = 1 / (1/R3a + 1/50K)
29
-> 1 / R3a = 1 / R3 - 1/50K
30
-> 1 / (1/R3 - 1/50K) = R3a (4)
31
   
32
(1) in (4):
33
34
1 / (1/(5*R2) - 1/50K) = R3a
35
36
37
R2 einsetzen (R2=1K): 
38
39
-> R3a = 1 / (1/5K - 1/50K) 
40
-> R3a = 5.556K
41
   ============

von Trottel (Gast)


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Trottel schrieb:
> AUA

Ich bezog mich allein auf deine Rechtschreibung, die noch nicht einmal 
als Linksschreibung durchgeht.
Mensch lies mal ein Buch und lerne Groß- und Kleinschreibung.
Ich finde es zum Kotzen wenn außer Tippfehlern auch noch so viele 
orthografische Fehler drin sind, dass man selbst mit guten Willen nicht 
mehr erkennen kann, was einem der Schreiber überhaupt mitteilen will.

Bei dir ist Hopfen und Malz verloren, du erkennst nicht was ich 
überhaupt bemängelt habe.

von 0815 (Gast)


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Trottel schrieb:
> Mensch (aua) lies mal ein Buch und lerne Groß- und Kleinschreibung.
> Ich finde es zum Kotzen (aua) wenn außer Tippfehlern auch noch so viele
> orthografische Fehler drin sind, dass man selbst mit guten Willen nicht
> mehr erkennen kann, was einem der Schreiber überhaupt mitteilen will.
>
> Bei dir ist Hopfen und Malz verloren, du erkennst nicht (aua) was ich
> überhaupt bemängelt habe.


Macht anderthalb Punkte, bei dem kurzen Text leider nur Note 3.

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