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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Einstellbare Spannungsregelung


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Autor: user84941 (Gast)
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Hallo zusammen,

ich bin auf der Suche nach einer Möglichkeit um 24V auf ein anderes 
Spannungslevel zu bringen. Genauer gesagt sollen es 5V, 9V, 12V oder 18V 
sein. Der maximale Strom wäre 600 mA bei 5V.

Hardwaretechnisch wäre das natürlich kein Problem, entweder einen 
passenden Regler nehmen oder einen einstellbaren und da dann die externe 
Schaltung anpassen. Allerdings muss die Anpassung per Software 
einstellbar sein (µC).

Welche sinnvolle Möglichkeiten würde es hierfür geben?
Mehrere Regler mit jeweils passender Spannung und dann den jeweils 
benötigten einzuschalten geht aus Platzgründen nicht (und auch von den 
Kosten her nicht optimal).
Ich dachte auch schon an einen Linearregler mit Feedback, und hier dann 
statt zwei festen Widerständen einen festen und ein Digitalpoti zu 
nehmen, welches sich über SPI oder I2C einstellen lässt. Allerdings habe 
ich da keine Erfahrung bzgl. der Genauigkeiten.

Danke.

Autor: ArnoR (Gast)
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Einfach mal ins DB schauen.

Autor: user84941 (Gast)
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In welchem Datenblatt ist das zu finden? Ich find das weder in dem von 
Texas noch in dem von ON...

Autor: Joe F. (easylife)
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Man kann sich diese Schaltung auch "selbst ausdenken" ;-)
Sie würde auch mit einem Buck Converter funktionieren, wichtig dabei ist 
den Bereich mit den Transistoren (besser noch kleine Logic-MosFETs mit 
einem niedrigen R_ds_on) und den auswählbaren Feedback-Widerständen sehr 
kompakt zu routen, damit keine unnötigen Schleifen im Feedback-Pfad 
entstehen.

Autor: Sebastian R. (sebastian_r569)
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In dem von ST ist es:
https://www.st.com/resource/en/datasheet/lm217.pdf

In einem alten von National sogar auf dem Deckblatt:
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/FILES/lm317.pdf

Hier noch eines von TI, in dem es drin ist:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm317-n.pdf

Autor: Joe F. (easylife)
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...und du musst sicherstellen, dass immer mindestens einer der 
Transistoren durchgesteuert ist.

Autor: ArnoR (Gast)
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Joe F. schrieb:
> ...und du musst sicherstellen, dass immer mindestens einer der
> Transistoren durchgesteuert ist.

Nöö, das macht R2.

Autor: user84941 (Gast)
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Joe F. schrieb:
> Sie würde auch mit einem Buck Converter funktionieren,

Ja, habe ich mir auch schon gedacht. Allerdings bin ich mir da unsicher 
was die Dimensionierung der Spule angeht.

Sebastian R. schrieb:
> In dem von ST ist es:
> https://www.st.com/resource/en/datasheet/lm217.pdf
>
> In einem alten von National sogar auf dem Deckblatt:
> https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/FILES/lm317.pdf
>
> Hier noch eines von TI, in dem es drin ist:
> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm317-n.pdf

Danke. In dem hier ist es bspw nicht drinnen: 
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm317.pdf

Autor: Joe F. (easylife)
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ArnoR schrieb:
> Joe F. schrieb:
>> ...und du musst sicherstellen, dass immer mindestens einer der
>> Transistoren durchgesteuert ist.
>
> Nöö, das macht R2.

Ah stimmt.

Autor: Joe F. (easylife)
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user84941 schrieb:
> Joe F. schrieb:
>> Sie würde auch mit einem Buck Converter funktionieren,
>
> Ja, habe ich mir auch schon gedacht. Allerdings bin ich mir da unsicher
> was die Dimensionierung der Spule angeht.

Wenn du von 24V auf 5V bei 600mA mit einem Linearregler runter gehst, 
verbrätst du im Linearregler (24-5)V*0.6A = 11 Watt.
Bei einer Ausgangsleistung von 5V*0.6A = 3 Watt ein ziemlicher Unfug.
Ein Buck Converter mit anzunehmenden 85% Effizienz verbrät dir im 
Vergleich so ca. 0.5 Watt.
Die Berechnung der Bauteile (Induktivität, Eingangs- und Ausgangs 
Kondensatoren) steht im Datenblatt.

: Bearbeitet durch User
Autor: Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite
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user84941 schrieb:
> Der maximale Strom wäre 600 mA bei 5V.

Also maximal 19V Spannungsdifferenz.

> Ich dachte auch schon an einen Linearregler mit Feedback,

Das ergibt eine Verlustleistung von knapp 12W und bedingt einen halbwegs 
fetten Kühlkörper.

> Mehrere Regler mit jeweils passender Spannung und dann den jeweils
> benötigten einzuschalten geht aus Platzgründen nicht (und auch von den
> Kosten her nicht optimal).

Auf der Fläche und in dem Bauvolumen des entsprechenden Kühlkörpers kann 
locker einen Haufen Schaltregler unterbringen.

Autor: Michel M. (elec-deniel)
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: Bearbeitet durch User
Autor: mino (Gast)
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user84941 schrieb:
> Der maximale Strom wäre 600 mA bei 5V.

Auf jeden Fall einen Schaltregler verwenden.
Die einfachste Möglichkeit wäre, per FETs den Spannungsteiler 
umzuschalten. Dazu könnte/sollte/müßte jeder Bereich mit einem Poti 
abgelichen werden.

Alternativ dazu wird per gefilteter PWM eine Spannung in den 
"feedback"-Eingang eingespeist. Je höher diese Spannung ist, desto 
geringer ist die Ausgangsspannung. Ein Abgleich kann digital erfolgen, 
indem das Tastverhältnis zu jeder Ausgangsspannung im EEPROM hinterlegt 
wird. Weitere Zwischenspannungen wären kein Problem.

Für beide Lösungen würde ein MCP16311 ausreichend.

Autor: Andrew T. (marsufant)
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user84941 schrieb:
> In welchem Datenblatt ist das zu finden? Ich find das weder in dem von
> Texas noch in dem von ON...

Wir schon .-)

http://www.ti.com/lit/ds/snvs773d/snvs773d.pdf

abb. 18.

Es sit tatsächlich so das die neueren DaBla das nciht mehr enthalten.

Die Rev. D jedoch schon .-)

Beitrag #5845205 wurde vom Autor gelöscht.
Autor: Michel M. (elec-deniel)
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Schaltung und Widerstände
den eigenen Wünschen entsprechend noch anpassen :-)

Autor: mino (Gast)
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Michel M. schrieb:
> Schaltung und Widerstände
> den eigenen Wünschen entsprechend noch anpassen :-)

Dein Smiley drückt wohl Deine Schadenfreude aus.
Vermutlich kennst Du nur den LM317, aber ein Linearregler ist hier 
völlig daneben! Die Abwärme wurde ja schon vorgerechnet.

Autor: Joachim B. (jar)
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mino schrieb:
> Vermutlich kennst Du nur den LM317, aber ein Linearregler ist hier
> völlig daneben! Die Abwärme wurde ja schon vorgerechnet.

das geht genauso mit einem switcher im FB:
http://www.lothar-miller.de/s9y/uploads/Bilder/xLM2676_Schaltplan.gif
R132 auf R131 gibt den Spannungsteiler für die FB feedback Spannung.

Diese kann man vor dem Anpassen messen 0,8V oder 1V üblich, dann braucht 
nur noch der untere R angepasst werden, je kleiner der wird umso höher 
steigt die Spannung, er muss also die Parallelschaltung nur für 9V 12V 
18V berechnen und die Stufen anlöten.

: Bearbeitet durch User
Autor: user84941 (Gast)
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Vielen Dank für die vielen Antworten.

Ich habe jetzt allerdings ein Problem bzgl. Schaltregler. Habe mich für 
einen TPS5410 von Texas entschieden: 
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps5410.pdf

Schwierigkeiten bereitet mir jetzt die Auswahl der Spule und des 
Ausgangskondensators. Klar, stehen da Formeln und Infos drinnen, wie man 
diese ausrechnet. Allerdings nur für feste Ausgangsspannungen. Verändere 
ich die Spannung, verändern sich auch die Werte.

Wie bestimme ich da den besten Kompromiss?

Autor: Klaus R. (klara)
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user84941 schrieb:
> Wie bestimme ich da den besten Kompromiss?

Mit LTspice simulieren.
mfg Klaus

Autor: Michael B. (laberkopp)
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user84941 schrieb:
> Danke. In dem hier ist es bspw nicht drinnen:

Dann geht es bestimmt auch nicht mit einenm LM317 von TI 1elf!!

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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user84941 schrieb:
> Allerdings nur für feste Ausgangsspannungen.

Wenns etwas altertümlicher sein darf - der MC34063A benimmt sich da 
deutlich entspannter und kann auch 600mA.

Autor: mino (Gast)
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user84941 schrieb:
> Habe mich für
> einen TPS5410 von Texas entschieden:

Warum dieses teure Teil mit dem unvollständigen Datenblatt?
L und C nimmt man in Zweifelsfall einfach größer. Wenn es nicht 
superklein sein muß, dann sind Polymer-Kondensatoren eine gute Lösung: 
https://www.reichelt.de/elko-smd-geringster-low-esr-39-25v-pxa-39-25-p89758.html?&trstct=pol_1

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