mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Probleme mit LDO Spannungsregler


Autor: Matej K. (dauerloeter)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo zusammen,
hoffe mir kann jemand weiterhelfen.
Ich benötige ein Netzteil mit einer sauberen und stabilen Spannung von 
19 Volt bei einer maximalen Stromentnahme von ca. 2.5 A. Im 
Normalbetrieb sind es ca. 1.3 Ampere (also ca. 24-26 Watt). Verwende zur 
Zeit den LD1084V
http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/datasheet/b7/54/c3/89/22/4b/41/a3/CD00003086.pdf/files/CD00003086.pdf/jcr:content/translations/en.CD00003086.pdf
dabei habe ich mich an die Schematic Application auf S. 6 gehalten.
Der Eingangselko hat 4.700uF, Trafospannung beträgt 19 Volt/AC bei 3.5A, 
den Ausgangselko habe ich mit 47uF dimensioniert. Da laut Datenblatt die 
Störungen am Ausgang geringer werden wenn man noch einen 
Folienkondensator parallel zu R2 legt (C-Adj. Figure 31), habe ich 
diesen auch noch eingesetzt.

Zum testen fahre ich das fertige Netzteil an unterschiedlichen 
Lastwiderständen. Es funktioniert soweit alles recht gut, das Netzteil 
erreicht selbst bei einer Last von 2.5 A nur etwa 45 Grad C, bei den 
geforderten 1,3 A wird es lediglich Handwarm. Problem ist nur, das die 
Spannung nicht stabil ist. So habe ich im Leerlauf etwa 19.35 Volt, bei 
1.3 A sind es 19.0 Volt, bei 2.5 A fällt es auf 18.6 Volt. Die Dropout 
Spannung beträgt bei 2.5 Ampere immer noch 2.3 Volt (garantiert sind 1.5 
Volt bei Vollast, also 5 Ampere), dürfte also locker reichen.

Wo liegt das Problem, was mache ich falsch?

Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Erst mal ist das kein LDO, sondern ein normaler Linearregler.
Wo hast du denn gemessen? Mache die Tests nochmal und messe zwischen dem 
Punkt, an dem R1 an die Ausgangsspannung angeschlossen ist und dem 
Punkt, an dem R2 an Masse angeschlossen ist - und berichte nochmals.
Sollte da alles gut sein (was ich vermute), dann benötigen wir ein Bild 
von deinem Aufbau!

Autor: Harald W. (wilhelms)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
HildeK schrieb:

> Erst mal ist das kein LDO, sondern ein normaler Linearregler.

...wird von ST aber so bezeichnet. Typ. Drop 1,3V bei 5A.
19V DC aus 19V AC ist aber auch mit LowDrop ziemlich knapp.
Da braucht man schon einen ziemlich grossen Ladekondensator.
Ich vermute, das der Kondensator zu klein ist. Zusätzlich
ist möglicherweise der Trafo zu knapp dimensioniert. Bei
19V/2.5A sollte es schon mindestens ein 80W-Typ sein. Ich
würde an seiner Stelle ein fertiges Laptopnetzteil nehmen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Chris F. (chfreund) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Matej K. schrieb:
> Trafospannung beträgt 19 Volt/AC bei 3.5A,

Und Du benötigst 19V DC nachdem das durch den Gleichrichter und den 
Regler ist?

Der Linearregler wird zu schwach gespeist und ist wahrscheinlich schon 
höher eingestellt, weil Du mit der Leerlaufspannung vom Trafo auf einen 
zu hohen Wert kommst.

Autor: Chris F. (chfreund) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Harald W. schrieb:
> HildeK schrieb:
>> Erst mal ist das kein LDO, sondern ein normaler Linearregler.
> ...wird von ST aber so bezeichnet. Typ. Drop 1,3V bei 5A.

Das ist eh ein Schrottbegriff. LDO besagt ja nur, dass die 
Ausgangsspannung niedrig nah an der Eingangsspannung sein kann.

Wie "nah" darf es denn sein damit es ein LDO ist? Das hatte ich mich 
schon immer gefragt.

Autor: Harald W. (wilhelms)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Chris F. schrieb:

> Wie "nah" darf es denn sein damit es ein LDO ist? Das hatte ich mich
> schon immer gefragt.

Eigentlich heisst es eher, das das IC eine P-Endstufe hat.
Dadurch ist ein solcher Regler auch wesentlich empfindlicher
gegen Schwingungen als andere Regler. Man sollte sie deshalb
nur einsetzen, wenn es unbedingt sein muss.

Autor: Thomas E. (picalic)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Matej K. schrieb:
> Die Dropout
> Spannung beträgt bei 2.5 Ampere immer noch 2.3 Volt

Wie gemessen? Mit einem Voltmeter oder Oszilloskop?

Autor: Der Andere (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Matej K. schrieb:
> Der Eingangselko hat 4.700uF,

Matej K. schrieb:
> Last von 2.5 A

Das macht schon bis ca. 5V Ripplespannung.

Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Harald W. schrieb:
> Chris F. schrieb:
>
>> Wie "nah" darf es denn sein damit es ein LDO ist? Das hatte ich mich
>> schon immer gefragt.
>
> Eigentlich heisst es eher, das das IC eine P-Endstufe hat.
> Dadurch ist ein solcher Regler auch wesentlich empfindlicher
> gegen Schwingungen als andere Regler. Man sollte sie deshalb
> nur einsetzen, wenn es unbedingt sein muss.

Das wäre auch meine bevorzugte Definition - der hier hat eine 
N-Endstufe. Zugegeben, er hat weniger Drop als ein LM317, aber immerhin 
noch max. 1.5V.
Aber darum ging es hier nicht ...

Autor: Matej K. (dauerloeter)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Leute,
danke für die vielen Antworten. So gut wie alle Einwände von eurer Seite 
habe ich auch schon durchgespielt, aber der Einwand von HildeK kommt dem 
ganzem wohl am nächsten.
Die Spannung habe ich bisher immer am Verbraucher gemessen, was in mir 
schon den Verdacht aufkommen ließ das Übergangswiderstände innerhalb des 
provisorischen Versuchsaufbaus die Ursache wären, war aber bisher zu 
faul das zu ändern. Und manchmal hat man auch einfach ein Brett vorm 
Kopf.

Habe jetzt zwar nicht direkt am Regler gemessen - Gerät ist recht 
kompakt aufgebaut - sonderm am Ausgang. Es liegen also noch etwa 25cm 
Kabel mit einem Querschnitt von 0,75mm2 dazwischen, aber ich messe jetzt 
eine Abweichung von etwa 0,12Volt zwischen einer Belastung von 1.3 A und 
2.6 A (die durchschnittliche Abnahme liegt bei 1.3 A). Das kommt den 
Angaben im Datenblatt schon deutlich näher.

Jetzt werde ich erst mal die Dimensionierung ändern um wieder auf die 
geforderte Voltzahl zu kommen. Die Leitung zum Ausgang etwas dicker 
wählen, und Messleitungen am Regler anbringen. Dann werde ich wieder 
berichten.

Zu den anderen Einwänden: leider habe ich zur Zeit kein 
funktionstüchtiges Osziolskop zur Hand. Habe aber zuvor schon den Regler 
MIC29752 im Einsatz, mit dem gleichem Problem. Schwingungen waren soweit 
nicht sichtbar. Ich weis auch das der Elko mit 4.700uF etwas knapp 
bemessen ist. Da bin ich noch auf der Suche nach einem Ersatz - bisher 
ist es ein KYB von United Chemicon. Viel Platz habe ich jedoch nicht.

Autor: Harald W. (wilhelms)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Matej K. schrieb:

> Und manchmal hat man auch einfach ein Brett vorm Kopf.

Wenn Du ein "Brettbord" benutzt, wären Übergangswiderstände
kein Wunder. :-)

Autor: Helmut S. (helmuts)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Zu den anderen Einwänden: leider habe ich zur Zeit kein
funktionstüchtiges Oszilloskop zur Hand.

Dann wird es aber höchste Zeit eines auszuleihen. Es könnte ja sein, 
dass die Eingangsspannung am Reglereingang zu weit absinkt.

Autor: Der Andere (Gast)
Datum:

Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
19Vac * 1,4 = 26,6VSpitzenspannung. Da er den Trafo schon fast 
überlastet ist der Stromflusswinkel nicht ganz klein, also eher 26V.
Minus 10% zulässige Netzunterspannung bleiben ca. 23,5V
Minus 2V für die Gleichrichtung bleiben 21,5V
Minus 5V Rippel bleiben 16,5V
Minus 1,5V Drop des Reglers = 15V

Entweder ich habe mich verrechnet oder die Schaltungsauslegung ist 
völlig Banane.
Also zeige mir meinen Fehler oder lege deine Schaltung sauber aus

Dein

Matej K. schrieb:
> aber ich messe jetzt
> eine Abweichung von etwa 0,12Volt zwischen einer Belastung von 1.3 A und
> 2.6 A

ist dein allergeringstes Problem!

Autor: Matej K. (dauerloeter)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der Andere schrieb:
> 19Vac * 1,4 = 26,6VSpitzenspannung. Da er den Trafo schon fast
> überlastet ist der Stromflusswinkel nicht ganz klein, also eher 26V.
> Minus 10% zulässige Netzunterspannung bleiben ca. 23,5V
> Minus 2V für die Gleichrichtung bleiben 21,5V
> Minus 5V Rippel bleiben 16,5V
> Minus 1,5V Drop des Reglers = 15V
>
> Entweder ich habe mich verrechnet oder die Schaltungsauslegung ist
> völlig Banane.
> Also zeige mir meinen Fehler oder lege deine Schaltung sauber aus

Wieso wird der Trafo fast überlastet, wenn der 3.5 A liefern kann?
Im Normalbetrieb werden 1.25 A gezogen, kann zwischenzeitlich auf 1.69 A 
gehen (eher selten). Ich sehe da keine Überlastung.

Habe jetzt die Dimensionierung der Ausgangsspannung überarbeitet und den 
Kabelquerschnitt zum Ausgang verdoppelt.
Die Messungen sehen jetzt wie folgt aus:
1.25 A - 19.03 V/Ausgang - vor Regler 23.8 V/ nach Regler 19.05 V
1.69 A - 19.00 V/Ausgang - vor Regler 23.0 V/ nach Regler 19.03 V
2.52 A - 18.94 V/Ausgang - vor Regler 21.7 V/ nach Regler 18.97 V

abgesehen von der -10% Reserve bezüglich Netzunterspannung sehe ich da 
kein Problem.

Die Schaltung ist auf einer fertigen Platine in 70um/zweiseitig, mit 
relatv breiten Leiterbahnen (0.076") aufgebaut. Ist ein Prototyp, kann 
ich immer noch ändern. Und es ist noch Platz für einen 2. Elko.

Autor: Harald W. (wilhelms)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Matej K. schrieb:

> Wieso wird der Trafo fast überlastet, wenn der 3.5 A liefern kann?

Das ist der Sinusstrom. Der lieferbare Gleichstrom liegt um
30...50% darunter. Und oben hast Du von 2,5 A gesprochen.
Natürlich kann man einen Trafo auch mal für ein paar Minuten
überlasten. Das geht aber auf die Lebensdauer.

Autor: Matej K. (dauerloeter)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Harald W. schrieb:
> Matej K. schrieb:
>
>> Wieso wird der Trafo fast überlastet, wenn der 3.5 A liefern kann?
>
> Das ist der Sinusstrom. Der lieferbare Gleichstrom liegt um
> 30...50% darunter. Und oben hast Du von 2,5 A gesprochen.
> Natürlich kann man einen Trafo auch mal für ein paar Minuten
> überlasten. Das geht aber auf die Lebensdauer.

Ok, die 2.52 A sind lediglich ein Testpunkt an der Grenze, mehr nicht. 
Lief aber auch schon gute 10h im Testbetrieb, die Erwärmung hielt sich 
in annehmbaren Grenzen. Aber wie man an den Spannungen ablesen kann, ist 
es bei 2.52 A auch nicht für den Dauerbetrieb geeignet. Ausgelegt ist 
das Teil für ca. 1.3 A Dauerstrom, da wird es gerade mal Handwarm.

: Bearbeitet durch User
Autor: Thomas E. (picalic)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Matej K. schrieb:
> 2.52 A - 18.94 V/Ausgang - vor Regler 21.7 V/ nach Regler 18.97 V

21,7 V, ohne Oszilloskop also mit dem Voltmeter gemessen, ist aber nur 
der Mittelwert. In den "Tälern" der unter Last pulsierenden Spannung am 
Elko ist die Spannung deutlich kleiner!

Schließe doch mal einen Lautsprecher (über einen Entkoppelkondensator!) 
an Deinen belasteten Ausgang an, wenn's deutlich mit 100Hz brummt, ist 
Deine Eingangsspannung zu knapp.

: Bearbeitet durch User
Autor: Der Andere (Gast)
Datum:

Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Matej K. schrieb:
> Wieso wird der Trafo fast überlastet, wenn der 3.5 A liefern kann?

Grundrechenarten:

19V * 3,5A = 66,5VA

Durch Gleichrichtung und Siebung hast du aber:
19*1,41*2,5A = 66,9W

Also wird der Trafo grenzwertig überlastet, zumal du keine sinusförmige 
Belastung hast, sondern einen kleinen Stromflusswinkel und damit höhere 
Ohmsche Verluste (P ~ I²) und zusätzliche höhere Kernverluste durch 
Oberwellen.
Von den höheren Verlusten bei 10% erlaubter Netzüberspannung will ich 
gar nicht reden, das interessiert dich ja sowiso nicht, siehe meine 
Rechnung oben.

Matej K. schrieb:
> Ist ein Prototyp,

Soll das in Serie gehen?
Ich glaube so langsam MaWin hat mit seinem "Chinesische Ings sind 
besser" langsam wirklich recht. :-(

Autor: Der Andere (Gast)
Datum:

Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Thomas E. schrieb:
> Schließe doch mal einen Lautsprecher (über einen Entkoppelkondensator!)
> an Deinen belasteten Ausgang an, wenn's deutlich mit 100Hz brummt, ist
> Deine Eingangsspannung zu knapp.

Sinnlos, ich habe es ihm oben vorgerechnet, keinerlei Einsicht.

Autor: Karl B. (gustav)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der Andere schrieb:
> Matej K. schrieb:
>> Wieso wird der Trafo fast überlastet, wenn der 3.5 A liefern kann?
>
> Grundrechenarten:
>
> 19V * 3,5A = 66,5VA
>
> Durch Gleichrichtung und Siebung hast du aber:
> 19*1,41*2,5A = 66,9W
>
> Also wird der Trafo grenzwertig überlastet, zumal du keine sinusförmige
> Belastung hast, sondern einen kleinen Stromflusswinkel und damit höhere
> Ohmsche Verluste (P ~ I²) und zusätzliche höhere Kernverluste durch
> Oberwellen.

Hi,
habe noch so ein schönes Rechenprogramm gefüttert:
da müsste der Trafo sogar ca. 91 VA  haben.

ciao
gustav

: Bearbeitet durch User
Autor: Matej K. (dauerloeter)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Für alle, die noch immer auf den 2.5 A rumreiten, hier nochmal ein Zitat 
von mir:

Matej K. schrieb:

> Ok, die 2.52 A sind lediglich ein Testpunkt an der Grenze, mehr nicht.
> Lief aber auch schon gute 10h im Testbetrieb, die Erwärmung hielt sich
> in annehmbaren Grenzen. Aber wie man an den Spannungen ablesen kann, ist
> es bei 2.52 A auch nicht für den Dauerbetrieb geeignet. Ausgelegt ist
> das Teil für ca. 1.3 A Dauerstrom, da wird es gerade mal Handwarm.

Und selbst in meinem Eröffnungsbeitrag steht was von geforderten 1.3 A. 
Lasst also die 2.5 A mal bitte gutsein.

Der Kern meiner Frage bezog sich auf den Spannungsregler, habe zwar 
schon so gut wie alle Linearregler durch, habe jedoch noch nie mit LDO 
Reglern zu tun gehabt. Deshalb die Verunsicherung, und deshalb wohl auch 
das Übersehen des falschen Messpunktes.

Da ich zur Zeit kein Osziloskop zur Hand habe, möchte ich mich ausserdem 
noch ausdrücklich für den Tip mit dem Lautsprecher bedanken (hat 
übrigens nur in der 2.5 A Messung gebrummt, 1.7 und 1.3 waren sauber)

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.