Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Linearregler mit OpAmp Spannungsregelung


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von Georg (Gast)


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Hallo, ich habe ein Frage zum Schaltplan oben. Ich verstehe nicht wie 
die Regulierung der Spannung in diesem Labornetzteil funktioniert.

Erste Frage: Wie funktioniert der Spannungsteiler R18 - R23? Da 
Schaltungsmasse auf dem Ausgang (+) liegt, fließt doch nichts durch R19 
und somit ist das Poti doch nutzlos oder?

Zweite Frage: Welchen Sinn haben D3 und D4? Ist das eine Art 
Schutzschaltung für den OpAmp?

Dritte Frage: Wofür ist R13? In den Eingang eines OpAmps fließt ja kein 
Strom, wofür braucht man da einen Widerstand?

Es wäre schon wenn mir jemand weiter helfen könnte :)
Einen schönen Abend!

von THOR (Gast)


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Georg schrieb:
> Dritte Frage: Wofür ist R13? In den Eingang eines OpAmps fließt ja kein
> Strom, wofür braucht man da einen Widerstand?

Aber über C7.

von Ach Du grüne Neune (Gast)


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Georg schrieb:
> Erste Frage: Wie funktioniert der Spannungsteiler R18 - R23? Da
> Schaltungsmasse auf dem Ausgang (+) liegt, fließt doch nichts durch R19
> und somit ist das Poti doch nutzlos oder?

R18 falls der Schleifer von R19 auf Minus steht, R23 dient nur zum 
besseren Abgleich.

Georg schrieb:
> Zweite Frage: Welchen Sinn haben D3 und D4? Ist das eine Art
> Schutzschaltung für den OpAmp?

Ja.

von Georg (Gast)


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Danke für eure Antworten Fragen 2 und 3 verstehe ich jetzt aber
Ach Du grüne Neune schrieb:
> Georg schrieb:
>> Erste Frage: Wie funktioniert der Spannungsteiler R18 - R23? Da
>> Schaltungsmasse auf dem Ausgang (+) liegt, fließt doch nichts durch R19
>> und somit ist das Poti doch nutzlos oder?
>
> R18 falls der Schleifer von R19 auf Minus steht, R23 dient nur zum
> besseren Abgleich.

verstehe ich nicht.

von Max M. (jens2001)


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Georg schrieb:
> In den Eingang eines OpAmps fließt ja kein
> Strom

Träum weiter oder RTFM!

von Georg (Gast)


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Max M. schrieb:
> Georg schrieb:
>> In den Eingang eines OpAmps fließt ja kein
>> Strom
>
> Träum weiter oder RTFM!

Der Strom der da reinfließt ist ja eigentlich zu vernachlässigen...

von THOR (Gast)


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Georg schrieb:
> Max M. schrieb:
>> Georg schrieb:
>>> In den Eingang eines OpAmps fließt ja kein
>>> Strom
>>
>> Träum weiter oder RTFM!
>
> Der Strom der da reinfließt ist ja eigentlich zu vernachlässigen...

Isser auch. Gewöhn dich dran, Leute hier verzapfen nicht nur Stuss, die 
vermarkten ihren Stuss auch noch extrem aggressiv.

Als ob dich einer anruft und dir ins Ohr schreit "KAUF MEINE SCHEISSE".

von HumDiDum (Gast)


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Uuuh, eine fiese Frage. Das hat einen recht komplexen Hintergrund. Im 
Endeffekt ist das Regelungstechnik, genauer die Kompensation des 
U-Reglers. TI kann besser als ich erklären, warumwaswie:
http://www.ti.com/lit/an/snva020b/snva020b.pdf

Kurz gesagt:
R16 und C7 wirken wie ein Tiefpass. Ungefähr ab der Frequenz, wo C7 10k 
Impedanz hat (das sind hier 700kHz) überwiegt das über C7 vom Ausgang 
zum Eingang zurückgekoppelte Signal.
Eigentlich bekommt der OPV sein Feedback ja über diesesn Spannungsteiler 
von der Ausgangsspannung, wo "Set U" steht, aber bei steigender Frequenz 
überwiegt immer mehr das direkt vom Ausgang zurückgekoppelte Signal.

Mit dem Effekt, das Effektiv die Verstärkung vom gesamten U-Regler mit 
steigender Frequenz sinkt. Das ist zwingend, sonst würde der beginnen zu 
schwingen.

Was den Eingangsstrom angeht:
Der ist beim LM324 max. 100nA, das bewirkt am 10k wenig (hier reden wir 
von 1mV oder weniger). Es ist also zu vermuten, dass R13 nichts damit zu 
tun hat ;-)

von Ach Du grüne Neune (Gast)


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Georg schrieb:
> verstehe ich nicht.

Wenn der Schleifer hoch gedreht wird, liegt ohne R18 die volle Spannung 
an der Diode D4 und es fließt fast ein Kurzschlussstrom.

von Georg (Gast)


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HumDiDum schrieb:
> Kurz gesagt:
> R16 und C7 wirken wie ein Tiefpass. Ungefähr ab der Frequenz, wo C7 10k
> Impedanz hat (das sind hier 700kHz) überwiegt das über C7 vom Ausgang
> zum Eingang zurückgekoppelte Signal.
> Eigentlich bekommt der OPV sein Feedback ja über diesesn Spannungsteiler
> von der Ausgangsspannung, wo "Set U" steht, aber bei steigender Frequenz
> überwiegt immer mehr das direkt vom Ausgang zurückgekoppelte Signal.

Kann es sein das du die Bauteilnummern irgendwie falsch abgetippt hast? 
R16 ist Teil des Strom-Reglers und C7 ist Teil der Spannungsregelung.
Funktioniert das so, wie ich es aufgezeichnet (Anhang) habe?

HumDiDum schrieb:
> Was den Eingangsstrom angeht:
> Der ist beim LM324 max. 100nA, das bewirkt am 10k wenig (hier reden wir
> von 1mV oder weniger). Es ist also zu vermuten, dass R13 nichts damit zu
> tun hat ;-)

Also ist R12 dann ja unsinning, da der Widerstand eh nichts bewirkt.

von Lurchi (Gast)


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R13 ist wegen des Kondensators schon wichtig. Den Widerstand R12 könnte 
man sich aber ggf. sparen, denn da hängt nichts weiter am Eingang. Für 
den Gleichspannungsfehler ist der Widerstand auch noch zu niedrig, dass 
man da auf eine gleiche Impedanz an beiden Eingängen achten müsste. Wenn 
überhaupt dann auch konsequent R12 = R11, also 22 K.

D3 und D4 sind als Schutz für den OP. Sie helfen aber auch, um ein 
Überschwingen der Spannung für dem Übergang vom Konstantstrom zur 
Spannungsbegrenzung.

Der Kondensator C10 am Ausgang ist deutlich zu klein. So besteht die 
Gefahr, das der Regler zum schwingen neigt. C6 und C7 sind so klein, 
dass man sie kaum bemerken wird. Da ist also bei der Kompensation noch 
einiges im Argen.

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Georg schrieb:
> Hallo, ich habe ein Frage zum Schaltplan oben. Ich verstehe nicht wie
> die Regulierung der Spannung in diesem Labornetzteil funktioniert.
Ich versuche es mal.

> Erste Frage: Wie funktioniert der Spannungsteiler R18 - R23? Da
> Schaltungsmasse auf dem Ausgang (+) liegt, fließt doch nichts durch R19
> und somit ist das Poti doch nutzlos oder?
R18 hat nichts mit Spannungsteilung zu tun, das ist nur ein 
Reihenwiderstand vom OPV-Eingang, der vor allem als Strombegrenzung 
funktioniert, damit D3 und D4 nicht überlastet werden.

Der Spannungteiler setzt sich aus R23 und dem Poti R19 gegen -Out und 
dem Widerstandsnetzwerk R20,R21,R22 gegen +5V zusammen.
Die Regelung versucht am Eingang von U3.2 die Differenzspannung auf 0V 
zu halten.

Wie es aussieht, kann man aber mit dieser Schaltung aber so nicht auf 0V 
runter regeln. Das würde ich bei einem Labornetzteil als nicht annehmbar 
ansehen. Mir kaommt das os nicht plausibel vor.
Ich vermute aber, dass in dem Netzwerk R21, R22 und Poti R20 die 
Schaltung nicht ganz stimmt oder zumindest Werte nicht passen.
Dieser Schaltungteil sollte eher so ähnlich wie oben die 
Refenzspannungsvorgabe für die Stromregelung aussehen.

> Zweite Frage: Welchen Sinn haben D3 und D4? Ist das eine Art
> Schutzschaltung für den OpAmp?
Im Normalfall, wenn die Regelung ausregelt, ist die Differenzspannung an 
U3.2 = 0V. Damit im Fehlerfall die Eingänge nicht durch Überspannung 
(z.B. durch Fremdspannung von -Out zerstört werden können, werden diese 
mit den Dioden auf max. 0,5...0,6V geklemmt. Dafür bedarf es eben der 
Strombegrenzung mit R18.


> Dritte Frage: Wofür ist R13? In den Eingang eines OpAmps fließt ja kein
> Strom, wofür braucht man da einen Widerstand?

Ohne R13 wäre C7 als Intergations-C nicht wirksam.
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0412061.htm
C7 würde sonst ja einfach nur als Last-C am Ausgang gegen Masse wirken.
C6 und C7 sind notwenig, um die Schaltung stabil zu bekommen. Die würden 
sonst schwingen oder zumindest deutlich überschwingen.

Gruß Öletronika

von Georg (Gast)


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Danke, Öletronika du hast meine Fragen bis auf eine geklärt :)

Die an R20 und R21 anliegenden 5V sind ja sozusagen im Bezug zu +Out und 
nicht -Out. Also fließt ja nichts von +5V bis R19 und die verschiedenen 
Spannungsteiler können nicht ihre Aufgabe erfüllen, und Spannung 
abfallen lassen/ Spannung verkleinern/ also quasi die Referenzspannung 
erzeugen. Da stehe ich gerade noch auf dem Schlauch :). Oder hat einfach 
keiner gemerkt, das sich die +5V auf +OUT "beziehen".

von BobDylan (Gast)


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Ich möchte mich bitte mit einer Frage reindrängeln dürfen: ist das Gerät 
eigentlich kurzschlussfest? Mir dünkt, dass nicht...

Gruß Achim.

von Flow (Gast)


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Georg hat das alte ELV-Netzteil 22568 gefunden.

von BobDylan (Gast)


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Flow schrieb:
> Georg hat das alte ELV-Netzteil 22568 gefunden.

Jo, ich jetzt auch. Habe mir den Artikel dazu zwar noch nicht 
durchgelesen, könnte mir aber gut vorstellen, dass darin die von Georg 
gestellten Fragen weitestgehend erklärt sind.

Gruß Achim.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Habe das alte ELV-Netzteil mal aufgebaut. Es funktioniert tatsächlich, 
neigt aber zum Überschwingen beim Übergang von CC auf CV -Betrieb.

Mit freundlichem Gruß

von Lurchi (Gast)


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Das Überschwingen beim CC-CV Übergang wird zum Teil durch C12 
verursacht. Ohne C12 sollte es deutlich besser werden. Man bekommt damit 
aber auch etwas mehr Rauschen von der "Referenzspannung".

Die Ausregelung ist von der eingestellten Spannung abhängig. Im Prinzip 
wäre es besser die Funktion vom Poti für die Einstellung und den 
Maximalwert zu vertauschen: also oben auf der Refspannungsseite die 
Spannung einstellen und unten einen quasi festen Wert haben, so dass 
auch C9 passt. C9 könnte ggf. auch etwas größer.

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Georg schrieb:
> Die an R20 und R21 anliegenden 5V sind ja sozusagen im Bezug zu +Out und
> nicht -Out. Also fließt ja nichts von +5V bis R19 und die verschiedenen
> Spannungsteiler können nicht ihre Aufgabe erfüllen, und Spannung
> abfallen lassen/ Spannung verkleinern/ also quasi die Referenzspannung
> erzeugen. Da stehe ich gerade noch auf dem Schlauch :). Oder hat einfach
> keiner gemerkt, das sich die +5V auf +OUT "beziehen".
doch, das hat schon seine Richtigkeit.
Die Schaltungmasse für die Regelung ist eine sogenannte schwimmende 
Masse, die eben immer mit +Out mitgeht, wenn man das in Bezug auf die 
Spannung am Ladeelko C11 sieht.

Damit für eine eingeschwungene Spannungsregelung am +Eingang von U3.2 
ein Pegel von 0V gegen diese Masse erreicht wird, muß die Referenz 
demgegenüber positiv sein, wenn der Istwert von -Out kommt.

Und dann fließt natüelich auch Strom über die Widerstände R19...R23
Gruß Öletronika

von Georg (Gast)


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Danke für die Erklärung Öletronika, hat mir sehr geholfen.

BobDylan schrieb:
> Flow schrieb:
>> Georg hat das alte ELV-Netzteil 22568 gefunden.
>
> Jo, ich jetzt auch. Habe mir den Artikel dazu zwar noch nicht
> durchgelesen, könnte mir aber gut vorstellen, dass darin die von Georg
> gestellten Fragen weitestgehend erklärt sind.
>
> Gruß Achim.

Hab mir die Anleitung davon mal angeschaut und ich werde das U 
Widerstandsnetzwerk von dort übernehmen. Danke für den Hinweiß :)

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