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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltungsprinzip Labornetzteil


Autor: Bri (Gast)
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Hallo,
ich habe mal die Schaltung für ein Labornetzteil aus dem Tietze/Schenk
simuliert. (siehe Anhang) Im Prinzip funktioniert die Schaltung. Das
Problem ist aber, dass durch die Dioden der OPV, der gerade nicht
regelt, in der Begrenzung ist und dann relativ lange braucht, um wieder
aus der Begrenzung rauszukommen. Die hellblaue Linie zeigt den Strom,
der durch den MOSFET fließt. Bevor die Strombegrenzung einsetzt, gibt
es erstmal eine Stromspitze.

Ich habe natürlich schon im Netz nach Alternativen gesucht, aber bis
jetzt nichts passendes gefunden. Kennt jemand andere Schaltungen, bei
denen die OPVs nicht in der Begrenzung sind und die damit bei der
Strombegrenzung schneller sind? Ideal wäre, wenn der Strom die
eingestellte Strombegrenzung überhaupt nicht überschreitet. Und
natürlich sollte die Strombegrenzung und die Spannung durch eine
Spannung (also mit einem Mikrocontroller) einstellbar sein.

Besten Dank für Eure Bemühungen

Autor: Volker (Gast)
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Ist jetzt nicht die Lösung deiner Problematik mit den Ops
und den Dioden, aber die Stromspitzen haben noch eine andere Ursache.

Bedingt durch C3 wird man bei Laständerungen immer Stromspitzen
erhalten, die nicht am Gate des Mosfets ausgeregelt werden können.

Angenommen Du hast am Ausgang 5V, Rlast sei 100R ==> I= 50mA
Sie Strombegrenzung sei auf 100mA eingestellt.
Nun wird eine Last von 1R angeschlossen, da C3 noch auf 5V augeladen
ist wird er sich über die Last und den Sense Widerstand entladen.
Der Spitzenstrom liegt dabei bei 5A, also deutlich über der
eingestellten Strombegrenzung. Die Zeitkonstante liegt bei etwa 1us.

C3 weglassen wird aber höchstwahrscheinlich zu Stabilitätsproblemen
führen, außerdem hat eigentlich jede Last ein paar uF Kapazität.

Gruß Volker

Autor: Volker (Gast)
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Hab die Simulation nochmals betrachtet und gesehen, dass Du den Strom
durch den Mosfet mißt. Diese Stromspitzen sind also andere, als im
meinem
ersten Beitrag beschriebene.
Die Fet-Stromspitzen haben noch folgende Ursache:
Das Gate muß bei Überschreiten des Sollstromwertes erst mal vom OP
entladen werden. Dies benötigt natürlich etwas Zeit. Ich habe das
Datenblatt des OP nicht angeschaut, ich glaube aber nicht, dass er
ein so großes Sink-Vermögen hat um das Gate über 10R richtig schnell zu
entladen.

----Ideal wäre, wenn der Strom die
eingestellte Strombegrenzung überhaupt nicht überschreitet.----

Dies wird man in der Praxis nie erreichen, denn die Strombegrenzung
kann nur bei Überschreiten einsetzen, sie benötigt aber immer etwas
Zeit.

Gruß Volker

Autor: Unbekannter (Gast)
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> Labornetzteil aus dem Tietze/Schenk

   [...]

> der OPV, der gerade nicht regelt, in der Begrenzung ist

Genau. Steht glaub sogar im Tietze/Schenk drinn, dass das mit zwei
Antiseriellen Z-Dioden abgefangen werden kann/muss/soll. Also vom
Ausgang des OPV auf den negativen Eingang des OPV. Zusätzlich kannst Du
noch einen Widerstand in Reihe mit den antiseriellen Z-Dioden schalten,
damit die Begrenzung "weich" einsetzt.

Autor: Unbekannter (Gast)
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Achso, stop: Du hast ja einen invertierenden Verstärker. Dann also den
positiven Eingang des OPV mit Widerstand auf Masse und von Ausgang des
OPV mit antiseriellen Z-Dioden auf den positiven Einang zurück.

Autor: Unbekannter (Gast)
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Oh man, vergiss das Posting von 11:18 Uhr. Das ist natürlich Müll. Bin
noch nicht wach...

Autor: Max G. (mgmax)
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Hallo Unbekannter (und alle anderen die sich auskennen),

Ich bin ebenfalls auf der Suche nach einer Lösung für das Problem, dass 
der Spannungs-OPV bei Strombegrenzung in die positive Begrenzung geht 
und dann beim Wegfall der Strombegrenzung erst unnötig weit 
herunterregeln muss.

Unbekannter wrote:
> Genau. Steht glaub sogar im Tietze/Schenk drinn, dass das mit zwei
> Antiseriellen Z-Dioden abgefangen werden kann/muss/soll. Also vom
> Ausgang des OPV auf den negativen Eingang des OPV.

Ich habe im Tietze-Schenk nachgesehen und bis jetzt nichts dazu 
gefunden. Schalte ich wie vorgeschlagen zwei Zenerdioden antiseriell 
zwischen Ausgang und negativem Eingang des Spannungsregelverstärkers, 
also parallel zum Kondensator, so bewirkt das bei mir neben einer 
Veränderung der Regelcharakteristik durch die parasitäre Kapazität von 
ca 150pF auch eine dauerhafte Regelabweichung, die wohl durch den 
Leckstrom der Dioden verursacht wird.

Die einzig sinnvolle Lösung scheint mir die Begrenzung der 
Reglerspannung auf 4-5 Volt über der Sollspannung:
Legende: (-) |< (+) ist eine Diode, zB 1N4148

URegelOP ------------- |< --|
IRegelOP ------------- |< --|
Soll |< |< |< |< |< |< |< --| 
                            | (Basis des Emitterfolgers
                              bzw bei MOSFET Gate des Sourcefolgers)

Gruß

Max

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