Hilfe bei Schaltungsdesign um den LM723

Edmund Schneider schrieb:
> Eine Version der schaltung habe ich bereits im Einsatz allerdings sind
> die Einstellungsbereiche der Potis ganz und gar nicht linear

Hmm, der Potis. I sehe ich nicht angeschlossen. Trimmpoti dient ja nur 
der Anpassung an die realen statt vermuteten -2V.

Dein erster 723 sollte eine Versorgungsspannung bekommen.

Das Problem der Kaskade "interner 723 Darlington" + BD139 + 2N3055 
besteht im Runterregeln: während das Raufregeln recht schnell geht, 
dauert das Runterregeln lange. Dadurch ist es schwer, die richtige 
Kompensation, dein 1nF Kondensator, festzulegen.
Man schaltet Widerstände von Basis nach Masse, damit das runterregeln 
schneller wird, darf aber nichts überlasten.

Edmund Schneider schrieb:
> da die integrierte Strombegrenzung des LM723 nicht so gut sein soll.
> Vielleicht wäre jemand so freundlich und würde mir erklären wie man das
> am besten realisiert.

Ohne 723.

https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.1

Der 723 ist zwar alt, aber wegen seiner Rauscharmut immer noch gut.
Im FUNKAMATEUR gab es vor wenigen Jahren eine genaue Untersuchung.
Für bessere Strombegrenzung würde ich einen separaten OP nehmen.

eric schrieb:
> Für eine bessere Strombegrenzung, würde ich einen separaten OP nehmen.

Genau. Aus dieser Schaltung könnte man für die Strombegrenzung nur die 
OPVs N1 und N2 mit einem LM358 nachbauen.
Die Diode D3 sollte eine Schottky Diode sein, damit man bis auf 0 Volt 
runter kommt.
Die Diode D2 kann durch eine TL431 ersetzt werden:

Beitrag "Re: Labornetzgerät - Fragen zum Schaltplan"

Edmund Schneider schrieb:
> Welche Widerstände sind notwendig um diesen sicher zum betreiben von
> mehreren 2N3055 einzusetzen? In der jetzigen Version befinden sich keine
> Widerstände dort was bisher auch gut funktioniert, aber ich denke, dass
> dies nicht optimal ist.

Es sind keine weiteren Widerstände nötig. Beim Einsatz von drei parallel 
geschalteten 2N3055 sollten die 0,2R Widerstände R6, R8 und R12 
lediglich jeweils an einen Emitter von den 2N3055 angeschlossen werden!

Vielen Dank für die vielen Antworten. Danke auch an MaWin und Michael M. 
für die Links. Ich werde mich da mal durcharbeiten. Da es mir sehr 
wichtig ist die Materie zu verstehen. Auf den LM723 ganz zu verzichten 
ist eine Möglichkeit die ich mir gut gefällt, da ich so alle Komponenten 
selber wählen kann. Allerdings kenn ich mich mit diskret realisierten 
Regelschaltungen nicht so gut aus. Deshalb hab ich mir damals gedacht 
ich probiere es erstmal mit dem LM723, bevor ich mich mit schwingenden 
Op-Amps überfordere. Wollte erst genügend wissen dafür sammeln.
R6, R8 und R12 sind als Emitterwiderstände (diese sind extern bei den 
Leistungstransitoren) gedacht, sondern als Shunt welcher bei 10A ein 
wenig mehr als 0,65V abwirft.
Das Poti I soll später die Strombegrenzung einstellen. Es ist nicht 
angeschlossen da die Strombegrenzung noch nicht mit eingebaut ist. Hier 
denke ich werde ich nicht um einen Op-Amp herumkommen.
Das mit der Referenzspannung finde ich sehr sinnvoll da 2V wirklich das 
Limit ist. Ich werde das definitiv neu dimensionieren auf 2,5V.
Also es sind acht 2N3055 auf einem gemeinsamen Kühlaggregat mit 0,12Ohm 
Emitterwiderstände ohne Isolation aber mit Wärmeleitpaste für optimalen 
Wärmeübergang montiert sind. Des Weiteren sorgt ein 120mm Papst Lüfter 
für einen guten Luftstrom. Dieser Teil des Netzgerätes ist auch schon 
fertig und mit der alten Version des meiner Regelplatine bestückt. 
Funktioniert bisher ganz gut bis auf die oben genannten Probleme.
Wegen den Potentiometern. Für Strom und Spannung habe ich jeweils ein 
20kOhm zehn Gang Poti, welche über die Steckverbinder angeschlossen 
sind. Die Kabel sind sehr kurz. In der alten Version sind die Potis auch 
als Spannungsteiler verschaltet aber das führte zur besagten 
Nicht-Linearität. Deshalb habe ich das geändert (so wie ich es in einem 
anderen Forum gelesen habe).

Zu der vorstabilisierten Betriebspannung. Der untere LM723 bekommt seine 
Spannung bereits stabilisiert durch einen L7812 mit entsprechenden 
Kondensatoren. Der obere hat bisher keine Stabilisierung. Wie würde das 
mit einer Zenerdiode den genau funktionieren?
Auch wäre ich über Hinweise sehr dankbar wie ich die Basis zu Masse - 
Widerstände berechnen kann. Ist gemeint Basis zu Emitter?
Ich werde dann später eine neue übersichtlichere Version des Schaltplans 
mit geänderten Referenzspannungen, Basis-Emitter-Widerständen und vll 
auch schon mal einen Entwurf für die Strombegrenzung.
Vielen Dank für eure großartige Hilfe.

Mfg
Edmund

Jens schrieb:
> Die Diode D3 sollte eine Schottky Diode sein, damit man bis auf 0 Volt
> runter kommt.

Ich meinte natürlich 0 Ampere.

Edmund Schneider schrieb:
> Zu der vorstabilisierten Betriebspannung. Der untere LM723 bekommt seine
> Spannung bereits stabilisiert durch einen L7812 mit entsprechenden
> Kondensatoren. Der obere hat bisher keine Stabilisierung. Wie würde das
> mit einer Zenerdiode den genau funktionieren

Gar nicht  braucht man nicht.

Michael M. schrieb:
> Trotz der ca. 50 Jahre, die der 723 auf dem Buckel mit sich trägt, kann
> er sich -richtig beschaltet- im Hobby-Bereich mit einer Vielzahl anderer
> Lösungen locker messen, was seine Qualitäten (Rauscharmut, Konstanz,
> Langzeitdrift, Universalität, Preis) angeht.

Mein Labornetzgerät (42V / 5A) habe ich vor ca. 35 Jahren gebaut, mit 
einem 723. Das Ding muß sich vor neuerem Kram in keinster Weise 
verstecken, das ist gut und stabil!

Ärger hatte ich damals mit der Leistungsstufe, mir ist mehrfach der 
Treiber der 4x 2N3055 abgeflogen. Der Treiber wurde durch ein Stück 
Draht ersetzt, die 4 Stelltransistoren wurden Darlingtons MJ3001.

Aufgrund der hohen Verstärkung muß man schärfer gegenkoppeln, jeder 
MJ3001 hat 0,56 Ohm am Emitter.

Natürlich habe ich große Kühlkörper und zusätzlich ein Relais samt 
Komparator spendiert, was abhängig von der tatsächlichen 
Ausgangsspannung den Trafo herunter schaltet.

----------

Wenn mal jemand Schaltbilder der R&S NGM-Serie in die Finger bekommt, 
analoge Labornetzgeräte der 70er (oder früher?): Die bekommen mit einem 
LM340-T5 als Referenz und ein paar LM741 ordentliche Werte hin.

Ich hab mich jetzt soweit es ging schon mal in das Material eingelesen. 
Mein Verständnis in Sachen OP-Amps ist nun deutlich besser. Somit möchte 
ich später auch einen Entwurf ohne LM723 starten.

Jens schrieb:
> Genau. Aus dieser Schaltung könnte man für die Strombegrenzung nur die
> OPVs N1 und N2 mit einem LM358 nachbauen.
> Die Diode D3 sollte eine Schottky Diode sein, damit man bis auf 0 Volt
> runter kommt.
> Die Diode D2 kann durch eine TL431 ersetzt werden:

Ich diesen Vorschlag mal in meine Schaltung integriert. Ich hoffe ich 
habe das richtig verstanden, wie die Schaltung funktioniert. Wenn der 
eingestellte Sollwert des Stromes überschritten wird, wird dem 
Treiber-Transistor sozusagen der Strom von der Basis geklaut. Dadurch 
sink die Spannung und auch der Strom auf den Sollwert.

Michael M. schrieb:
> Wenn du den Regel-IC direkt an die Rohspannung (>= 33V) hängst, muss er
> eben die volle Ripple-Spannung mitverarbeiten; außerdem steigt seine
> Stromaufnahme nicht unerheblich (Verlustleistung bei SMD beachten!). Bei
> Ub = 36 V nimmt ein Std.-723 typisch bereits ca. 100 mW im Ruhebetrieb
> auf, ohne dsss er irgendetwas zu arbeiten oder zu liefern hätte (kommt
> dann oben drauf). Bei Ub = 12 V begnügt er sich mit 20 mW.
> Die Standard-Vorschläge aus dem DB zeigen (leider immer noch/wieder) nur
> die doch so einfache Verbindung zwischen Ub+ und U-C, die nicht zwingend
> sein muss.

Daran hätte ich nicht gedacht und auch die Sache mit den Rippel leuchtet 
mir ein. Deshalb denke ich habe ich mit meinem neuen Entwurf zwei 
Fliegen mit einer Klappe geschlagen. Denn der OP-Amp LM358 verträgt 
maximal 32V Single Supply. Die DC-Spannung nach der Siebung beträgt 
allerdings 34-35V. Deshalb musste hier die Spannung reduziert werden und 
diese kann ich auch gleich für den Haupt-LM723 verwenden.

Michael M. schrieb:
> Ich habe noch keine Vorstellung davon, warum die mit einem Potentiometer
> erfasste Ist-Spannung zur Unlinearität führen soll. Viel eher sehe die
> Lösung mit dem einstellbaren R (Poti einseitig kurzgeschlossen)
> problematisch, weil sich dann das gesamte Teilerverhältnis im
> Absolutwert ändert. :-(
> Oder kam (ehemals) ein nichtlineares Poti zum Einsatz?

Nun ich kann es mir nicht anders erklären. Da es sich bei den Potis um 
neue 10 Gang Potentiometer mit einer Linearität von 0,25% handelt. Ich 
vermute, dass in meiner Schaltung kein unbelasteter Spannungsteiler 
vorlag. In einem Forum habe ich gelesen, dass dies die Ursache ist. 
Natürlich habe ich dann gleich einen Versuch mit der dort 
vorgeschlagenen Beschaltung (so ist es nun auch in dem angehängten 
Schaltplan) gestartet und siehe da die Spannungsregelung war linear so 
wie man sich es vorstellt. Aber wenn jemand eine andere Möglichkeit (vll 
sogar bessere) sieht, ich bin für Vorschläge offen.

Ich werde mich noch an den Entwurf einer Schaltung rein auf OP-Amps 
wagen und wenn es gut läuft vll sogar beide Schaltungen aufbauen. Dann 
könnte man einen direkten Vergleich machen:)

Ich habe hier jetzt unglaublich viel gelernt. Vielen Dank euch allen.

Mfg
Edmund

Edmund Schneider schrieb:
> Deshalb denke ich habe ich mit meinem neuen Entwurf zwei
> Fliegen mit einer Klappe geschlagen.

Nur wirklich wichtige Dinge hast du nicht erledigt. Es werden immer 
wieder die selben Fehler gemacht.

Deine Schaltung ändert die Schleifenverstärkung, wenn die 
Ausgangsspannung verändert wird. Das führt dazu, daß sich die 
Stabilitätsbedingungen (dynamische Stabilität, Sicherheit vor Schwingen) 
mit der Spannung ändern. Da die Stabilität auch noch von einigen anderen 
Dingen abhängt, wird die Sache nun noch viel komplizierter und viel 
schwerer zu stabilisieren.

Außerdem springt die Ausgangsspannung auf Maximum, wenn das 
Spannungspoti mal kratzt. Da fällt es schon kaum noch ins Gewicht, daß 
deine Schaltung einen riesigen Drop hat und eine zusätzliche negative 
Versorgung braucht, die zudem jetzt die Spannungsstabilität bestimmt und 
nicht mehr die interne Referenz des 723.

Das alles kann bei Einsatz des LM723 vermieden werden, ohne den Aufwand 
zu erhöhen.

Edmund Schneider schrieb:
> Mein Verständnis in Sachen OP-Amps ist nun deutlich besser

Ähm, und dann mochtest du den auf 100mA begrenzten Ausgang deines 723 
mit  den 20mA eines 358 über die BAS40 Diode runterzwingen ?

Nein.

Guten Morgen,

MaWin schrieb:
> Ähm, und dann mochtest du den auf 100mA begrenzten Ausgang deines 723
> mit  den 20mA eines 358 über die BAS40 Diode runterzwingen ?
>
> Nein.

MaWin natürlich hast du recht. Das ist Blödsinn. Die Strombegrenzung für 
den LM723 hab ich ganz vergessen. Die muss natürlich weg und durch einen 
Widerstand ersetzt werden.

Elliot schrieb:
> Das alles kann bei Einsatz des LM723 vermieden werden, ohne den Aufwand
> zu erhöhen.

Wie wäre das deiner Meinung nach möglich? Vor allem bei der Frage der 
negative Hilfspannung, ist ein weiterer LM723 doch besser als die 
Zenerdioden -Lösung. Ich habe auch überlegt einen weiteren TL431 - 
Shuntregler für die negative Hilfspannung zu verwenden. Wäre vll 
stabiler. Desweiteren habe ich viel gelesen, dass es besser ist mit dem 
Poti die Referenzspannung am Eingang des Fehler-Verstärkers so regeln 
und nicht im Feedback. Würde das die Stabilitätsprobleme lösen?

Karl B. schrieb:
> vielleicht ist ein LM393 für reine Komparatoranwendung doch die bessere
> Wahl als der Steinzeit-LM358 mit der miesen Slew-Rate.0,3 V pro µs.
> (TLC272 fällt wegen des niedrigeren als geforderten
> Versorgungsspannungsbereichs leider nicht in die engere Wahl.)

Das mit den Komperator finde ich eine gute Idee. ich habe noch ein paar 
LT1011 herumliegen. Diese sollten den Job auch sehr gut erfüllen.

Karl B. schrieb:
> Hier ohne Garantie:
> 
http://www.schulheft-ottakring.eu/vane/Schule/Bauteile/Bauteile_2/Spannungsregler/LM723/Die%20Elektronik%20Hobby%20-%20Bastelecke.htm

Diese Schaltung hat meiner Meinung nach drei Probleme.
1. Referenzspannung viel zu niedrig für den LM723, wenn die Angabe von 
1,2V stimmt. Habe das jetzt nicht explizit nachgerechnet. Vll nur ein 
Schreibfehler.
2. Lässt sich nicht auf null Volt herunterregeln.
3. Benutzt die interne Strombegrenzung des LM723

Mfg
Edmund

Edmund Schneider schrieb:
> Wie wäre das deiner Meinung nach möglich? Vor allem bei der Frage der
> negative Hilfspannung, ist ein weiterer LM723 doch besser als die
> Zenerdioden -Lösung. Ich habe auch überlegt einen weiteren TL431 -
> Shuntregler für die negative Hilfspannung zu verwenden. Wäre vll
> stabiler.

Ich rede nicht davon, die Hilfsspannung zu verbessern, sondern ohne die 
auszukommen. Man kommt dann zwar nicht ganz auf 0V (sondern nur auf etwa 
0,1V), aber damit sollte man leben können.

> Desweiteren habe ich viel gelesen, dass es besser ist mit dem
> Poti die Referenzspannung am Eingang des Fehler-Verstärkers so regeln
> und nicht im Feedback. Würde das die Stabilitätsprobleme lösen?

Nein, nur entschärfen. Schließlich ist so ein Netzteil ein Verstärker 
mit riesiger kapazitiver Last. Das ist im Grunde ein Oszillator, dem man 
das Schwingen verbieten will.

(prx) A. K. schrieb:
> Im Unterschied zu einer speichernden Überstromabschaltung ist eine
> Strombegrenzung neben der Spannungsregelung eine zweite Regelschleife.
> Es gelten also die gleichen Regeln zur Stabilität wie für die
> Spannungsregelung, wenn man im Ansprechbereich nicht in Teufels Küche
> kommen will.

Ein Komperator würde bei Überstrom "abschalten" und ein OP-Amp würde 
nachregeln? Für ein Labornetzteil würde ich dann einen OP-Amp als 
angebrachter betrachten.

Elliot schrieb:
> Nein, nur entschärfen. Schließlich ist so ein Netzteil ein Verstärker
> mit riesiger kapazitiver Last. Das ist im Grunde ein Oszillator, dem man
> das Schwingen verbieten will.

Gut dann ist es definitiv besser das Potentiometer aus den 
Feedback-Netzwerk zu verbannen. Das werde ich berücksichtigen.

@TO
Besorge Dir mal dieses Heftchen 
https://www.booklooker.de/Bücher/Dr-Günter-Kurz+Grundlagen-und-Schaltungsbeispiele-der-Stromversorgung-Amateurreihe-Electronica-201/id/A01foLOT01ZZr?zid=ls9lnnkpdo70f7fbbl61npv4al

Dort wird der MAA723 (tschechischer Äquivalenztyp zum LM723, 
pinkompatibel) ausführlich beschrieben.

Michael M. schrieb:
> Deine "neue" Schaltung wird nicht funktionieren. Schau die an, welche
> Spannung der obere/regelnde 723 ausgeben kann. Und überlege, welche
> Spannung der Längs-Treiber an der B benötigt, um die 3055 bei U-a = 30 V
> aufzufahren.

Dann sollte die Betriebsspannung des LM723 über den Festspannungsstabi 
erfolgen und der Kollektor des Treibertransistors im Chip sollte an die 
Eingangsspannung, richtig?

Die Referenzverschiebung würde das Problem mit der unzureichenden 
Stabilität der negativen Hilfsspannung lösen und wenn man den BD139 
durch einen PNP-Typ ersetzt, hat man weniger Drop und auch mehr 
Verstärkung.

Ich muss mir die verlinkten Artikel auf jeden Fall noch genauer 
durchlesen. Hab mir nur schnell einen Überblick verschafft.

Danke auch an Zeno für die Empfehlung:)

Ich habe jetzt erstmal nur die groben Fehler behoben und einen 
PNP-Transistor als Treiber eingebaut. Mich würde interessieren, ob dass 
so funktionieren würde oder habe ich weitere grundlegende Fehler im 
Design?

An der Referenz-Verschiebung arbeite ich noch. Leider komme ich nicht 
weiter, wenn es darum geht das Poti für die Spannungseinstellung aus dem 
Feedbacknetzwerk zu bekommen. Hier stehe ich irgendwie auf dem 
Schlauch:(

Wenn das mit dem Poti geklärt ist, werde ich ein paar LTspice- 
Simulationen drüberlaufen lassen.