Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wisst ihr was ich an diesem Spannungsstabilisator falsch gemacht habe?


von Dominic K. (domi1997)


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Guten Tag zusammen
Ich habe als übungsaufgabe den Auftrag erhalten ein 5V netzteil mit 
fixer 100mA Strombegrenzung zu entwickeln. In Multisim habe ich die 
Schaltung wie im Anhang aufgebaut und dimensioniert. Aber irgendwie 
sinkt der Strom zu extrem mit einer Tief ohmigen Last. Denn das Netzteil 
müsste mindestens 50mA liefern laut vorgabe. Dies natürlich auch nur 
wenn der Widerstand dies erlaubt.
Was muss ich noch ändern?

von Pandur S. (jetztnicht)


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C1, R3, D4 sind nicht notwendig. Schmeiss die mal raus.
Der Strombegranz-widerstand von 90 Ohm ist irgendwie unpassend. Wie hoch 
ist der spannungsabfall da bei 100mA ? 9V ? Dann waere die 
Ausgangsspannung ja Null. Mach den mal kleiner. Und allenfalls waere es 
auch gut, etwas an der Basisansteuerung zu aendern. Im jetzigen Ansatz 
wir wenig durch den Laststrom beeinflusst.

von ths (Gast)


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Eine Strombegrenzung der üblichen Art verfügt über einen weiteren 
Transistor, welcher dem vorhandenen Transistor ab einem bestimmten Punkt 
den Basisstrom entzieht.

von Leerling (Gast)


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Dominic K. schrieb:
> mindestens 50mA
Deine Aufgabe!
Rechne mal: 50 mA x 90 Ohm (Wert Rc) = ?? Volt
Was kann dann noch an R1 heraus kommen?

von Dominic K. (domi1997)


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Ich habe ein paar Schaltungen gesehen mit einem 2. Transistor zur 
Strombegrenzung jedoch nie Berechnungsformeln gefunden oder andere wege.

Wenn ich den Rc kleiner Mach würde bei einem Kurzschluss doch weit mehr 
als 100mA fliessen.

: Bearbeitet durch User
von M.N. (Gast)


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Kollektorwiderstand viel zu hoch!

von Dominic K. (domi1997)


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Leerling schrieb:
> Dominic K. schrieb:
>> mindestens 50mA
> Deine Aufgabe!
> Rechne mal: 50 mA x 90 Ohm (Wert Rc) = ?? Volt
> Was kann dann noch an R1 heraus kommen?

rechnet man noch 0,2 über den transistor si erhält  man nur noch 4.3V 
über RL

von Dominic K. (domi1997)


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M.N. schrieb:
> Kollektorwiderstand viel zu hoch!

Aber dieser fungiert hier als Strombegrenzung. Mir sind also die 
Händegebunden.

von Der Andere (Gast)


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Was habt ihr durchgenommen, sprich was ist dein Wissensstand?
So eine Aufgabe bekommt man normalerweise nicht wenn die Lösung nicht 
erarbeitet werden kann.

von Dominic K. (domi1997)


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Transistoren wurden durchgenomen, Spulen auch sind aber für diese 
Aufgabe nicht erlaubt. IC's/Spannungsregler auch nicht.
Der Transistor ist jedoch 3Jahre her und ich verstehe nur noch die 
Funktion als Schalter komplett. Habe mich noch etwas wieder eingelesen 
aber ja ganz verstehe ich die Schaltung nicht

von Dominic K. (domi1997)


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Ich dachte nun an diese: 
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204132.htm
Aber ich verstehe nicht wie hoch ich Rv dimensionieren muss wenn RM die 
strombegrenzung ist.

von Der Andere (Gast)


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Dominic K. schrieb:
> Ich dachte nun an diese:
> http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204132.htm

Passt doch

Dominic K. schrieb:
> Aber ich verstehe nicht wie hoch ich Rv dimensionieren muss wenn RM die
> strombegrenzung ist.

Steht doch direkt darunter. Zitat:
"Der Strom IRM erzeugt am Widerstand RM die Basis-Emitter-Spannung UBE 
für den Transistor T2. Erreicht die Spannung an RM ca. 0,7 V wird der 
übrige Basisstrom am Transistor T1 über die Kollektor-Emitter-Strecke 
von T2 vorbei geleitet. Dadurch kann der Strom IRM nicht mehr größer 
werden. Dem Transistor T1 wird der Basisstrom entzogen. Er liefert somit 
einen maximalen Strom, der nicht überschritten wird."

Weiter unten nochmal als Formel.
Was ist daran unverständlich?

von M.N. (Gast)


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Dominic K. schrieb:
> Ich dachte nun an diese:
> http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204132.htm

Gut!

Rv sollte in etwa so hoch bemessen sein, dass er:
* genug Strom für die Z-Diode liefert, um eine stabile Spannung zu 
generieren
* genug Strom für die Basis von T1, um auf den max. Ausgangsstrom zu 
kommen
* nicht zu allzuviel Strom über T2 abfließen lässt

Das ganze ist sowieso stark Abhängig von der Temperatur und Toleranzen 
der Transisor-Parameter.

Sagen wir, T1 hat ein beta von 100 und die Z-Diode einen Iz von 5 mA, wo 
sie stabilisiert.
Dann müsstest du Rv für ca. 6 mA dimensionieren, also irgendwas um die 
560 Ohm.

Wie gesagt, das ganze ist eh eher "weich".

von Der Andere (Gast)


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Dominic K. schrieb:
> wie hoch ich Rv dimensionieren muss

Ah, stopp ich habe deine Frage missverstanden.
Rv hat mit der Strombegrenzung nichts zu tun.
Zur Erklärung:
Wenn die Strombegrenzung aktiv wird fliesst der Strom über Rv nicht mehr 
durch die Z-Diode, sondern mehr über den Transistor T2 und RL.

Rv muss also klein genug sein, daß genügend Strom für T1 da ist, und 
groß genug, daß er auch wenn die volle Ue an ihm abfällt nicht zu heiss 
wird.

von Der Andere (Gast)


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Du hast doch Multisim. Spiel mal damit herum und schaue was passiert.

von Dominic K. (domi1997)


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Also lautet die Formel RM= 0.7v/imax= 0.7v/100mA= 7 ohm?
Habe nun für Rv 560 ohm und RM 90hm eingestellt Strom wird bei 95 
Begrenzt bei 0 Ohm RL was soweit gut ist. Doch wenn ich RL auf 100 Ohm 
stelle( Punkt an dem die 50mA sein sollten, habe ich nur noch 4.45V und 
dan entsprechend 44mA Habe mit Rv und Rm gespielt ohne erfolg

: Bearbeitet durch User
von Der Andere (Gast)


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M.N. hat dir ja gesagt das das nicht ideal ist.

M.N. schrieb:
> Wie gesagt, das ganze ist eh eher "weich".

Deshalb nimmt man in echten Netzteilen auch Operationsverstärker mit 
Leerlaufverstärkungen im Bereich von mehreren 100000.

Probiere mal aus was passiert wenn du als T1 einen Darlington nimmst.

von M.N. (Gast)


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Also ich hab das mal eben durchgespiced und es verhält sich eigentlich 
so, wie gewünscht.
N.B: R1 habe ich bisschen angepasst und hatte nur ne 6.2 V-Zener zur 
Hand, aber man sieht deutlich, dass für "große" Lastwiderstände von 100 
Ohm bis 10 kOhm die Spannung relativ konstant ist zwischen 4,8 und 5,6 V 
und unter 50 Ohm die Strombegrenzung hart eingreift und den Strom auf 
ca. 102 mA begrenzt.

Wie gesagt, Wunder darf man nicht erwarten von einer 
2-Transistor-Schaltung.
Aber es geht ja darum, das Prinzip zu verstehen.

von M.N. (Gast)


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Übrigens, der BC546 ist dafür unterdimensioniert.
Der max. Kollektorstrom von 100 mA ist knapp überschritten und im 
Kurzschlussfall muss das arme Kerlchen 900 mW verbraten, was zu viel 
ohne Kühlkörper ist (max. 625 mW bei 25°C T_Ambient).
Für die Simulation mags noch so gehen, in der Praxis würde man eher 
einen BD135 oder so nehmen für Q1.

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