Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LM 317T - kaskadieren? - Transistor nachschalten?


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von Holger A. (4holger)


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Liebe Alle,

ich habe auf einem Arduino (UNO R3) "huckepack" Shield eine Steuerung 
für ein Photometer aufgebaut (s. Foto). Es werden von einem externen 
Schalt-(Notebook)-Netzteil 24V geliefert und auf der Platine noch +5V 
(ich hatte noch einen kleinen DC-DC Wandler 24->5) und +13.5V (mit 317T) 
gemacht.
Die 13.5V schalten einen Magnetschalter mit einem Spulenwiderstand von 
ca. 78 Ohm.
Da über dem 317T gut 10V abfallen (24->13.5) und der Strom wegen des 
niedrigen Lastwiderstandes ganz ordentlich ist wird der 317T aufgrund 
der Verlustleistung entsprechen heiß, ich habe ihm nur einen kleinen 
Kühlkörper spendieren können.

Ich bin was den Platz zum Einbau dieser Mimik ins Photometer angeht sehr 
beschränkt und kann dem 317er daher keinen größeren / sperrigen 
Kühlkörper spendieren.

Frage: Wäre es sinnvoll, vor dem 317T noch einen 7818 einzusetzen (auch 
mit einem kleinen Kühlkörper den ich dann irgendwo noch unterbringen 
muss...)?
Dann läuft der 317er mit 18V am Eingang und das würde die 
Verlustleistung etwa halbieren.
Oder macht es eher Sinn, hinter dem 317T einen Leistungstransistor zu 
setzen?
Irgendeine andere Lösung? (den 317er möchte ich NICHT mehr auslöten, war 
eh alles schon sehr eng auf dem Shield ...

Danke schön für Eure Zeit,
Holger

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Holger A. schrieb:
> Frage: Wäre es sinnvoll, vor dem 317T noch einen 7818 einzusetzen (auch
> mit einem kleinen Kühlkörper den ich dann irgendwo noch unterbringen
> muss...)?

Nimm eine kleine Schaltwandler-Platine auf 15.5V oder auf die 13.5 ohne 
den 317er und setze die irgendwo hin.

Das ist zwar der falsche Wandler, aber gleiche Modulgröße läßt sich bei 
anderen Anbietern als Step-Down finden:
https://eckstein-shop.de/MT3608-DC-DC-Adjustable-Step-up-Spannungsregler-Boost-Voltage-Regulator-2V-24V

von J. S. (pbr85)


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Holger A. schrieb:

> Frage: Wäre es sinnvoll, vor dem 317T noch einen 7818 einzusetzen (auch
> mit einem kleinen Kühlkörper den ich dann irgendwo noch unterbringen
> muss...)?
> Dann läuft der 317er mit 18V am Eingang und das würde die
> Verlustleistung etwa halbieren.

Die Verlustleistung wäre am LM317T halbiert oder wie auch immer, aber 
den fehlenden Teil müsste dann halt der LM7818 verbraten. Oder ein 
Transistor oder ein 2 bis n-ter LM317. Da kommst du mit Längsregelung 
nicht anders weg, was mich zu den Fragen bringt:

Warum nutzt du den Längregler ausgerechnet für den Stromkreis, wo viel 
Strom fließt, statt den Schaltwandler?
Warum die 24V als Versorgung?

von Holger A. (4holger)


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Dieter D. schrieb:
>
> Nimm eine kleine Schaltwandler-Platine auf 15.5V oder auf die 13.5 ohne
> den 317er und setze die irgendwo hin.
>

Danke Dieter, die schau ich mir mal an - hab halt genommen was in der 
Grabbelkiste war :)

von MaWin (Gast)


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Holger A. schrieb:
> Es werden von einem externen Schalt-(Notebook)-Netzteil 24V geliefert u

Nimm halt ein anderes, z.B. mit 13.8V, und vergiss den LM317.

von Holger A. (4holger)


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J. S. schrieb:
>
> Warum nutzt du den Längregler ausgerechnet für den Stromkreis, wo viel
> Strom fließt, statt den Schaltwandler?
> Warum die 24V als Versorgung?

Danke J. S. - wie ich schon Dieter sagte hab ich das genommen was da 
ist.
Ach ja - die 24V: weil das Photometer diese Spannung auch noch benötigt 
...
Anspruchsvolles Teil!

Einen anderen Schaltregler wie von Dieter und Dir vorgeschlagen, habe 
ich nicht, ich hatte nur den 24->5V und hab den für die 5V auch verbaut. 
Ich stimme euch zu, dass dies auch für die 13.5 V ideal wäre.

Aber ein 7818 liegt hier noch rum. Ich habe auch noch NPN oder PNP 
Transistoren im TO-220 Gehäuse hier. Also lieber zwei warme Bauteile 
statt einem heißen :)
Was meint ihr - in Ermangelung eines Schaltreglers besser den 7818 davor 
oder den Transistor dahinter? Der 7818 kommt in dieser Anwendung 
vermutlich ohne weitere externe Bauteile (I / O Kondensatoren) aus- 
oder?

: Bearbeitet durch User
von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Holger A. schrieb:
> Was meint ihr - in Ermangelung eines Schaltreglers besser den 7818 davor

Mache das, bis Du bei nächster Bestellung einen passenden Schaltwandler 
bestellt hast.

Habe einen gefunden, aber es gibt irgendwo einen flacheren, wo das Poti 
liegend zur Seite eingebaut wurde:
https://www.az-delivery.de/en/collections/more-products-1/products/lm2596s-dc-dc-step-down-modul-1

: Bearbeitet durch User
von Manfred (Gast)


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Holger A. schrieb:
> Die 13.5V schalten einen Magnetschalter mit einem Spulenwiderstand von
> ca. 78 Ohm.
Macht 175mA

> Da über dem 317T gut 10V abfallen (24->13.5)
Gibt 1,7 Watt am LM317, wie warm wird der tatsächlich?

Holger A. schrieb:
> besser den 7818 davor oder den Transistor dahinter?
Transistor über Festspannungsregler hat mir ein paar mal Ärger mit der 
Zuverlässigkeit beschert, kommt mir nicht mehr ins Gerät.

Erste Idee wäre, einen 39 Ohm Zementwiderstand vor den 317 zu legen, 
evtl noch mit einem Elko, falls der Magnet Einschaltstrom braucht.

> Der 7818 kommt in dieser Anwendung
> vermutlich ohne weitere externe Bauteile (I / O Kondensatoren) aus.
Pfuscher, schon der Gedanke ist mit Todesstrafe bedroht. An einen 78xx 
gehören immer Kondensatoren dran.

Mit dem 7818 vorweg halbierst Du die Verlustleistung nur, das wird noch 
immer warm. Besser wäre es, den LM317 zu überbrücken und die 
13,5V-Regelung extern aufzubauen oder ein passendes Netzgerät zu finden.

von Harald W. (wilhelms)


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Holger A. schrieb:

> Die 13.5V schalten einen Magnetschalter mit einem Spulenwiderstand von
> ca. 78 Ohm.

Schalte den doch direkt an die 24V und steuere den Treibertransistor
des Magnetschalters mit PWM so an, das nur noch 13,5V am Magnetschalter
anliegen.

von Manfred (Gast)


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Harald W. schrieb:
> mit PWM

Blöde Idee.

von 2aggressive (Gast)


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Manfred schrieb:
> Erste Idee wäre, einen 39 Ohm Zementwiderstand vor den 317 zu legen
Meine erste: eine Hand voll Dioden davorklemmen; die 24V vom NB-NT sind 
stabil; 10 Siliziumdioden fressen etwa 6,5V weg; Leistung am 317T ist 
halbiert.

Wissenswert: normalerweise (also keine Fakes!) hat der 317T eine 
Temperaturbegrenzung; der ist thermisch einfach nicht totzukriegen. 
BTDT.
Ist natürlich ein Showstopper wenn deshalb Magnetschalter abfallen 
würden.


Anderer Lösungsansatz: brauchen die Magnetschalter nach dem Anziehen 
unbedingt 13V5? Oder reicht zum halten eine niedrigere Spannung/Strom? 
Dann womöglich Stromspartricks einsetzbar.

von Holger A. (4holger)


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Vielen Dank Kollegen, eine kleine Zwischen-Zusammenfassung:

DC-DC Wandler sind sicher am Besten für diese Fragestellung- die 
„Qualität“ eines Längsreglers ist in dieser Anwendung nicht relevant, 
die Verlustleistung schon- einverstanden.

Solange ich noch keinen Wandler habe nehme ich mal einen 7818 vor dem 
317T (ja klar, mit 100 nF am Eingang & Ausgang, damit er nicht schwingt 
😄)

Da ich gerade eine Konstantstromquelle zusammen gebaut hatte mit einen 
NPN und drei 4001 in Reihe finde ich die Serienschaltung mit den Dioden 
auch ganz OK :)

Die Idee mit 24V und einem PWM Signal am Steuertransistor ist doch gar 
nicht „blöd“, mit einem passiven doppel-RC-Glied kann man das doch nett 
integrieren und die Ansprech-Geschwindigkeit des Magnetschalters ist 
hierbei nicht kritisch.
(Ja, er braucht 13V5 auch zum halten...).

Allen vielen Dank schon mal 🙏

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Holger A. schrieb:
> DC-DC Wandler sind sicher am Besten für diese Fragestellung-

Auf ein kleineres Modell, bin ich zufällig gerade gestoßen:
https://www.berrybase.de/strom/netzteile/netzteilmodule/mini-step-down-converter-einstellbar-4-75-23v-1-17v/3a?c=358

Geht aber nur bis 23V, leider.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Manfred schrieb:

>> mit PWM
>
> Blöde Idee.

Diese Idee funktioniert besser als alle anderen Vorschläge
und ist billig.

von Holger A. (4holger)


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Dieter D. schrieb:
> Auf ein kleineres Modell, bin ich zufällig gerade gestoßen:
> 
https://www.berrybase.de/strom/netzteile/netzteilmodule/mini-step-down-converter-einstellbar-4-75-23v-1-17v/3a?c=358
>
> Geht aber nur bis 23V, leider.

Danke dass Du weitersuchst, Dieter! Ich schau auch gerade! Ja, er muss 
klein sein.

von Holger A. (4holger)


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Harald W. schrieb:
> Manfred schrieb:
>
>>> mit PWM
>>
>> Blöde Idee.
>
> Diese Idee funktioniert besser als alle anderen Vorschläge
> und ist billig.

Absolut, Harald. Wie ich auch schon geschrieben hatte wäre dabei eine 
RC-Glättung kein Problem da die Ansprechzeit des Magnetschalters 
unkritisch ist.
Ich bau auch mal sowas mit nachfolgender Transistorstufe auf dem 
Breadboard auf und schau mal wie das klappt.

von steht schon alles da (Gast)


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MaWin schrieb:
> Holger A. schrieb:
>> Es werden von einem externen Schalt-(Notebook)-Netzteil 24V geliefert u
>
> Nimm halt ein anderes, z.B. mit 13.8V, und vergiss den LM317.

Dito. Und mach damit, lustigerweise "der richtige Wandler",

Dieter D. schrieb:
> Das ist zwar der falsche Wandler, aber gleiche Modulgröße läßt sich bei
> anderen Anbietern als Step-Down finden:
> 
https://eckstein-shop.de/MT3608-DC-DC-Adjustable-Step-up-Spannungsregler-Boost-Voltage-Regulator-2V-24V

24V für Dein Photometer...

von Holger A. (4holger)


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steht schon alles da schrieb:

> Dito. Und mach damit, lustigerweise "der richtige Wandler",
> 24V für Dein Photometer...

Ah- Du meinst: 13V8 Netzteil plus Step-up Wandler für die 24V?

von steht schon alles da (Gast)


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Exakt das meine ich.

Ok: PWM wäre prinzipiell auch möglich, und der Aufwand sozusagen
überschaubar, ja. Mal kurz durchdacht:

Holger A. schrieb:
> RC-Glättung kein Problem da die Ansprechzeit des Magnetschalters
> unkritisch ist

Ansprech- und Abfall- Zeiten: Vermutlich nicht nur unkritisch, sondern
vergleichsweise "lang" (verglichen mit möglicher "kurzer" 
PWM-Periodendauer).

Eine L (und ein "dazu serieller" R) ist da vermutlich "integriert".

Und da Du keine glatte Spannung brauchst, sondern der Strom (dabei
vordergründig "der mittlere solche") die relevante Größe sein dürfte,
sollte auch der C verzichtbar sein.

Allerdings so ganz genau (treffend und präzise) kann man das alles ja
eher nur unter Kenntnis des Magnetschalter-Datenblattes sagen.


Der Ansatz mit dem passenden NT + Boost Converter ist etwas simpler.

von steht schon alles da (Gast)


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Und maximal simpel, falls man so eines im Grunde schon hat ...
ist das vielleicht sogar der Fall (Du scheinst interessiert)?

von Holger A. (4holger)


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Vielen Dank, ich schau mal nach einem passenden DC-DC Wandler!

von Manfred (Gast)


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Harald W. schrieb:
>>> mit PWM
>> Blöde Idee.
> Diese Idee funktioniert besser als alle anderen Vorschläge
> und ist billig.

Dieser Ansicht bin ich garnicht.

Unter Betrachtung des ohmschen Widerstandes bringt man mit 24 anstatt 
13,5 Volt in der aktiven Phase den 1,7 fachen Strom / die dreifache 
Leistung in den Draht.

Mit PWM stellt man eine Leistung im zeitlichen Mittel ein, sie ist kein 
Buckregler.

Wenn man es schafft, den induktiven Anteil zu kalkulieren und die 
PWM-Frequenz darauf abzustimmen, könnte es ohne Überstrom klappen.

Interessant könnte auch die Leistung der Diode werden, die die induktive 
Gegenspannung schlucken muß.

Was der Magnetschalter macht, wenn er nicht gleichmäßig bestromt wird, 
sagt uns die Glaskugel.

Holger A. schrieb:
> wäre dabei eine RC-Glättung kein Problem
> da die Ansprechzeit des Magnetschalters unkritisch ist.

Wenn sich dabei mal nicht unhandliche Bauteilewerte ergeben.

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