Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 3 symmetrische DC-Spannungen erzeugen


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von Gast R. (frontrunner)


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Hallo Fachleute,

ich benötige drei symmetrische Versorgungsspannungen (+-25V, +-20V, 
+-14V). Mit einem jeweiligen konstant Strombedarf zwischen 300-500mA.

Umsetzung:

Nach meiner Vorstellung würde ich das wie in "Variante 1" dargestellt 
umsetzen.
- Am Trafo EINE sekundärseitige symmetrische Ausgangsspannung,
- EINEN Brückengleichrichter,
- Gemeinsame genutzte Kondensatoren,
- und ab hier die Aufteilung für drei symmetrische Spannungen. Umgesetzt 
mit Spannungsreglern.

Gibt es dazu Einwände? Ist das ne saubere Lösung?

Alternativ ist mir die "Variante 2" eingefallen:
- Am Trafo DREI sekundärseitige symmetrische Ausgangsspannungen,
- DREI Brückengleichrichter,
- DREI voneinander unabhängige Kondensatoren,
- DREI symmetrische Spannungen. Umgesetzt mit Spannungsreglern.

Die Variante 2 wäre deutlich umfangreicher und teurer.

Was spricht gegen Variante 1?

von HildeK (Gast)


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Juergen R. schrieb:
> Nach meiner Vorstellung würde ich das wie in "Variante 1" dargestellt
> umsetzen.
 ...
> Gibt es dazu Einwände? Ist das ne saubere Lösung?

Es ist eine saubere Lösung mit dem einzigen Nachteil, dass eben die 
20V-Seite mehr verheizen muss und Gleichrichter und Elkos größer 
dimensioniert werden müssen. Spannungen in Reihe schalten geht damit 
aber nicht.

Juergen R. schrieb:
> Alternativ ist mir die "Variante 2" eingefallen:
> - Am Trafo DREI sekundärseitige symmetrische Ausgangsspannungen,
> - DREI Brückengleichrichter,
> - DREI voneinander unabhängige Kondensatoren,
> - DREI symmetrische Spannungen. Umgesetzt mit Spannungsreglern.
>
> Die Variante 2 wäre deutlich umfangreicher und teurer.

Wie ist die dritte Spannung angeschlossen?
Aber unabhängig davon geht das auch, nur die 20V-Seite verheizt weniger. 
Ansonsten gilt das selbe wie oben.

von Andrew T. (marsufant)


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Juergen R. schrieb:
> Gibt es dazu Einwände? Ist das ne saubere Lösung?
>
> Alternativ ist mir die "Variante 2" eingefallen:
> - Am Trafo DREI sekundärseitige symmetrische Ausgangsspannungen,
> - DREI Brückengleichrichter,
> - SECHS voneinander unabhängige Kondensatoren,  <===
> - DREI symmetrische Spannungen. Umgesetzt mit Spannungsreglern.
>
> Die Variante 2 wäre deutlich umfangreicher und teurer.


Schau Dir bitte mal die Netzteilschaltung vom HP 8112A / 8116A an, da 
siehst Du exakt diese Lösung am Transformator.
Ist wirklich sinnvoll gelöst.


https://www.keysight.com/de/pd-8116A%3Aepsg%3Apro-pn-8116A/50-mhz-pulse-function-generator?pm=PL&nid=-536900193.536900597&cc=DE&lc=ger

von Gast R. (frontrunner)


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Antwort für HildeK:

Bei den Schaltbildern war ich zu faul die dritte symmetrische Spannung 
einzuzeichnen.
In Variante 1 müsste eine weitere geregelte Spannungsversorgung an den 
Kondensatoren hängen.
In Variante 2 hätte der Trafo sekundär drei symmetrische 
Ausgangsspannungen.

Danke für Deine Antwort.
Werde vermutlich Variante 1 wählen.

von Berufsberater (Gast)


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Juergen R. schrieb:
> ich benötige drei symmetrische Versorgungsspannungen (+-25V, +-20V,
> +-14V). Mit einem jeweiligen konstant Strombedarf zwischen 300-500mA.

Juergen R. schrieb:
> Gibt es dazu Einwände? Ist das ne saubere Lösung?

Ohne zu wissen welche Art Verbraucher du dran betreiben willst, kann man 
keine vernünftige Aussage treffen was eine saubere Lösung wäre.

Je nach dem was für einen "Müll" die Verbraucher produzieren, wie 
empfindlich die Verbraucher gegenüber den Müll der anderen Verbraucher 
sind, macht eine aufwändigere/teurere Variante vielleicht mehr Sinn.

von Der Andere (Gast)


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Nimm bei Variante-1 C3 und C4 jeweils pro Spannungsregler. Die 
Kondensatoren möglichst dicht an die Regler plazieren.

von qaw (Gast)


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Juergen R. schrieb:
> Mit einem jeweiligen konstant Strombedarf zwischen 300-500mA

Was soll denn das heißen? Konstantstrombedarf könnte heißen "KSQ".
Konstanter Strombedarf bei konstanter Spannung (Spannungsregler...)
wäre konstante Leistung. Das ist mehr Verwirrung als Beschreibung.

Berufsberater schrieb:
> Ohne zu wissen welche Art Verbraucher du dran betreiben willst,...
> keine vernünftige Aussage treffen was eine saubere Lösung wäre.

Bitte hör auf den Berufsberater. Beschreibe die Last(en) so genau wie 
möglich. Zusätzlich auch ausführlich (!) mit eigenen Worten.

von Purzel H. (hacky)


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> Die Variante 2 wäre deutlich umfangreicher und teurer.

Das sind guenstige Kleinteile. Alles nochmals machen zu muessen ist 
teurer.

Ich wuerde nur Variante 1, mit einem Trafo, einer Wicklung, einem 
Gleichrichter verwenden, wenn ich mit einen gemeinsamen GND leisten 
kann.

Bei keiner der Varianten vergessen, dass die Leerlaufspannung am 
Kondenser je nach Leistung hoeher wie Wurzel 2 der Wicklungsspannung 
sein wird.
Bei kleinen Trafos kann das Faktor zwei sein. Das merkt man spaetestens 
daran, dass die Elkos abblasen, und der Spannungsregler explodiert.

von Gast R. (frontrunner)


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OK. Jetzt was zu den Verbrauchern:

Die Verbraucher sind in Class-A geführte Audio Verstärkerstufen (LTP und 
VAS). Bislang werden diese zusammen mit der Ausgangsstufe unreguliert 
mit Spannung versorgt.

Antwort für "Der Andere":  Danke für den C3 & C4 Tipp. Das werde ich so 
umsetzen!

von Michael B. (laberkopp)


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Juergen R. schrieb:
> Ist das ne saubere Lösung?

Ja, achte aber auf ausreichende Trafospannung, schliesslich schwankt die 
Netzspannung um +/-10% und die Ladeeelkos verlieren auch etwas Spannung 
pro Halbwelle (Ripple).

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9

Juergen R. schrieb:
> Was spricht gegen Variante 1?

Leicht höhere Verluste.

von HildeK (Gast)


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Juergen R. schrieb:
> Bei den Schaltbildern war ich zu faul die dritte symmetrische Spannung
> einzuzeichnen.

Akzeptiert! :-)

von Dieter (Gast)


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Ist die Frage erlaubt, warum Du mit der unstabilisierten Versorgung 
unzufrieden warst?

von Gast R. (frontrunner)


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Von unzufrieden kann nicht die Rede sein. Mein Antrieb ist es den 
aktuellen Zustand zu verbessern. Ob es dann etwas bringt wird sich 
zeigen...

von Codix (Gast)


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Bei allem fehlen die Widerstände für die Mindestlast der LM317. Siehe 
Datenblatt. Sonst können diese das fröhliche Schwingen anfangen.

von Gast R. (frontrunner)


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Danke für die Info mit der Mindestlast. In der späteren Anwendung sind 
LEDs nach den Spannungsreglern vorgesehen, zudem sind die Verbraucher 
fest mit der Spannungsversorgung verbunden.

Euch allen vielen Dank für Eure Ratschläge!!

von HildeK (Gast)


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Codix schrieb:
> Bei allem fehlen die Widerstände für die Mindestlast der LM317. Siehe
> Datenblatt.

Die 240R zwischen Ausgang und Adj. am LM317 sind bereits die 
Mindestlast!
Deshalb darf dieser Teiler auch nicht hochohmiger gemacht werden.
Bei manchen Ausführungen muss der Widerstand 120R haben wegen erhöhter 
Forderung nach Mindestlast.

von Elektrofan (Gast)


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> Deshalb darf dieser Teiler auch nicht hochohmiger gemacht werden.

Es sei denn, die nachgeschaltete Last braucht mehr.-
Ganz oben steht:

>> .. ich benötige drei symmetrische Versorgungsspannungen
>> (+-25V, +-20V, +-14V).
>> Mit einem jeweiligen konstant Strombedarf zwischen 300-500mA.

von Felsentreu (Gast)


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Moin,
HildeK schrieb:
> Die 240R zwischen Ausgang und Adj. am LM317 sind bereits die
> Mindestlast!

die Widerstände sind um den Faktor 10 zu klein. Bei den 25 Volt beträgt 
der Querstrom schon 100mA.

Grüße

von Andrew T. (marsufant)


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Felsentreu schrieb:
> Moin,
> HildeK schrieb:
>> Die 240R zwischen Ausgang und Adj. am LM317 sind bereits die
>> Mindestlast!
>
> die Widerstände sind um den Faktor 10 zu klein. Bei den 25 Volt beträgt
> der Querstrom schon 100mA.
>
> Grüße

Leider irrst Du komplett mit Deiner Aussage. Der Querstrom zu 25V ergibt 
sich nicht aus den 240 Ohm. Er ergibt sich aus den 1.25V (nominell).

HIER:

Der Beitrag von HildeK hat es bereits korrekt dargestellt.

Das DaBla des LM317 weist 5mA als Aindestlast aus,
siehe dazu auch die Applikation unter
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm317.pdf
(z.B. gleich auf der ersten Seite).


Das Thema mit der den minimalen 5mA am Ausgang der LM317 hatten wir hier 
im Forum doch bereits oft genug diskutiert in Dutzenden anderer 
Beiträge.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Codix schrieb:
> Bei allem fehlen die Widerstände für die Mindestlast der LM317.
Und nicht vergessen: ein dicker Kühlkörper. Bei 16V Spannungsabfall und 
500mA sind das immerhin 8W. Es gibt welche, die damit löten.

Aber wer mit Class-A Verstärkern rummacht, hat eh' keine Angst vor 
Wärme... ;-)

: Bearbeitet durch Moderator
von Felsentreu (Gast)


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mahlzeit,
Andrew T. schrieb:
> Leider irrst Du komplett mit Deiner Aussage. Der Querstrom zu 25V ergibt
> sich nicht aus den 240 Ohm. Er ergibt sich aus den 1.25V (nominell).

23,75 Volt geteilt durch 240 Ohm macht bei mit ca. 98 mA; wo kommen die 
her und wo fließen die hin?

Grüße

von Andrew T. (marsufant)


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Felsentreu schrieb:
> mahlzeit,
> Andrew T. schrieb:
>> Leider irrst Du komplett mit Deiner Aussage. Der Querstrom zu 25V ergibt
>> sich nicht aus den 240 Ohm. Er ergibt sich aus den 1.25V (nominell).
>
> 23,75 Volt geteilt durch 240 Ohm macht bei mit ca. 98 mA; wo kommen die
> her und wo fließen die hin?
>
> Grüße

Bist Du dumm?

Hast Du ein Problem zu erkennen das nirgendwo 24V an 240 Ohm liegen?

Trollst Du?

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Felsentreu schrieb:
>
> 23,75 Volt geteilt durch 240 Ohm macht bei mit ca. 98 mA

Nur daß keine 23,75V an dem 240 Ohm Widerstand anliegen. Die 25V teilen 
sich auf in 1,25V an 240R und 23,75V an R4 bzw. R5.

von Berufsberater (Gast)



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Felsentreu schrieb:
> 23,75 Volt geteilt durch 240 Ohm macht bei mit ca. 98 mA; wo kommen die
> her und wo fließen die hin?

nix - 24V ... s. Anhang.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Axel S. schrieb:
> Die 25V teilen sich auf in 1,25V an 240R
Und (Tusch, Tadaa) 1,25V/240R = die magischen und immer wieder erwähnten 
5mA!

Das war übrigens mein erster Gedanke, als ich den LM317 im letzten 
Jahrtausend das erste Mal einsetzte: warum so ein unmöglicher Widerstand 
mit 240 Ohm, der nicht in dem in meinem Besitz befindlichen 
E12-Sortiment zu finden ist?

Und nach ein wenig Nachdenken und dem Lesen der Passage mit dem 
Iadj=50µA habe ich dann dort 1kOhm eingesetzt, weil ich den 
Spannungsregler ja sowieso nicht ohne Last betreiben will.

: Bearbeitet durch Moderator
von Andrew T. (marsufant)


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Lothar M. schrieb:
> nd nach ein wenig Nachdenken und dem Lesen der Passage mit dem
> Iadj=50µA habe ich dann dort 1kOhm eingesetzt, weil ich den
> Spannungsregler ja sowieso nicht ohne Last betreiben will.

Und wenn Du etwas weitergelesen hättest, wäre dir aufgefallen warum der 
Querstrom im Spannungsteiler deutlich höher spezifiziert ist:

Wenn die Spannungsdifferenz über dem 317 bzw. 337 groß ist, kann der 
Regler ohne genügende Grundlast nicht ausregeln.
Das Du damals Glück gehabt hast und es funktioniert: Schön.
Evtl. waren noch weitere Grundlasten in Deiner Applikation, damit ist 
das mit den 240 Ohm natürlich änderbar.


Damit aber die nächsten Generationen die hier mitlesen nicht in Probleme 
laufen, nochmals ganz deutlich und zum eintätowieren:

Grundlast 317 mind 5mA, bei hoher Spannungsdifferenz sogar 10mA vom 
HERSTELLER im DaBla gespekt.

Wie ihr die Grundlast erzeugt (via 240 Ohm/R2 Spannungsteiler) oder 
anders: Ist verhandelbar :)

Nachtrag: Wie ich sehe haben  sich unsere Posts überschnitten:
> weil ich den
Spannungsregler ja sowieso nicht ohne Last betreiben will.

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Danke, dass ihr den Herrn Felsentreu auf die richtige Spur gebracht 
habe.

Wundern tu ich mich selber ein wenig über die Datenblätter:
- für den LM317 stehen als max. Mindestlast 10mA drin, nicht nur im 
TI-DB. (ich beziehe mich auf http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm117.pdf) 
Das würde einen R von 120Ω notwendig machen.
- für den LM117 stehen die max. 5mA im DB.

Ich hatte das von früher umgekehrt in Erinnerung. Und interessanterweise 
sind viele Applikationsbeispiele mit den 240R gezeichnet, sowohl für den 
LM117 als auch für den 317. Manchmal aber auch mit 120R.
Der Mindeststrom ist wohl eher deshalb notwendig, um die Einflüsse der 
Schwankungen des Adj.-Stromes über Temperatur, Spannungsdifferenz über 
dem Regler und Exemplarstreuung der Bauteile in Grenzen zu halten und 
auch um zu verhindern, dass im Leerlauf die Spannung deutlich zu hoch 
sein kann. Der Temperaturgang ist relativ gering, die Exemplarstreuung 
könnte man im Einzelfall abgleichen - je nach Anforderung an die 
Bedingungen der versorgten Schaltung.

von Andrew T. (marsufant)


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HildeK schrieb:
> - für den LM317 stehen als max. Mindestlast 10mA drin, nicht nur im
> TI-DB. (ich beziehe mich auf http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm117.pdf)

Schau bitte mal was als Hinweis dabei steht: Vin - Vout = 40V.

D.h. worst case für die Belastung des Langstransisotrs, Annahme größter 
Ice0 .


Da DaBla enthält stets die garantiertneeMaximalwerte -- und das ist für 
Serien-Produktion ein sehr wichtiges Kriterium.

Das Einzelstücke, geringe Vin-Vout  einfacheres Design ermöglichen: Ist 
Alltagserfahrung :-)


HildeK schrieb:
> die Exemplarstreuung
> könnte man im Einzelfall abgleichen - je nach Anforderung an die
> Bedingungen der versorgten Schaltung.

Wenn man 100k Stück fertigt, ist man sehr froh das man nicht einzeln 
abgleichen muß :-)

Kurz: es kommt letztlich darauf an, was man macht.

: Bearbeitet durch User
von Hermann W. (hermannw)


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Es geht auch Variante 3 mit Spg-Verdopplung. Spart auch Verlustleistung 
wie in Variante 2. Der Trafo wird einfacher, ansonsten ähnlicher 
Aufwand.

von Boris O. (bohnsorg) Benutzerseite


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Hermann W. schrieb:
> Es geht auch Variante 3 mit Spg-Verdopplung. Spart auch Verlustleistung
> wie in Variante 2. Der Trafo wird einfacher, ansonsten ähnlicher
> Aufwand.

Nur reichen auf meinem Taschenrechner die Tasten nicht, aus U und 2U die 
geforderten Spannungen zzgl. der Reserven herzustellen. Aus 15V vor 
Gleichrichtung werden keine 14V nach Gleichrichtung, aber wohl 30V um 
daraus die 25V zu bekommen. Es braucht wohl einen anderen Transformator 
als einen mit 2x30V nach Gleichrichtung.

von HildeK (Gast)


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Andrew T. schrieb:
> Schau bitte mal was als Hinweis dabei steht: Vin - Vout = 40V.

Ja, steht dabei als Testbedingungen.
Das heißt aber nicht, dass z.B. bei Vin-Vout = 5V was anderes gilt, das 
bleibt einfach offen. Und, bei größtem Ice ist die Mindestlast ja eh 
überschritten.
Übrigens: über der Tabelle steht schon, dass sie für Iout=10mA gelte und 
in der betreffenden Zeile gibt es keine anderen Einschränkungen.
Naja, nobody is perfect :-).

Andrew T. schrieb:
> Wenn man 100k Stück fertigt, ist man sehr froh das man nicht einzeln
> abgleichen muß :-)

Klar, mit 'Einzelfall' meinte ich auch die Nutzung im Hobbybereich bei 
einem Design mit einstelligen Stückzahlen. Es wurden hier vom TO keine 
Stückzahlen angesprochen, so bleibt Interpretationsspielraum für die 
Vorschläge.
Bei größeren Stückzahlen (nicht erst ab 100k/a) gibt es höchstens noch 
an unvermeidbaren Stellen (nicht bei solchen Reglern!) einen 
automatischen Abgleich per SW und selbst das wird man versuchen zu 
vermeiden.

> Kurz: es kommt letztlich darauf an, was man macht.
Full Ack!

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