Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsregler mit PWM Eingang - gibt es sowas?


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von Christian S. (chris02)


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Hallo zusammen,

ich bin auf der Suche nach einem Spannungsregler, ähnlich LM317, bei dem 
man die Ausgangsspannung über ein PWM Signal einstellen kann.

D.h. ein µC (3,3V Pegel) gibt eine PWM aus und hiermit wird dann eine 
Ausgangsspannung verändert.
Für den LM317 habe ich solche Schaltungen auch gesehen, aber es gibt 
doch sicherlich auch andere Lösungen (in einem IC).
Ob linear Regler oder Stepdown ist egal.

U_Ein = 8-16V
I ~ 300mA
U_aus = 2,7V bis 6V

Viele Grüße
Chris

: Verschoben durch Moderator
von Roland E. (roland0815)


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Christian S. schrieb:
> ... ähnlich LM317, bei dem
> man die Ausgangsspannung über ein PWM Signal einstellen kann.
>
> D.h...
> U_Ein = 8-16V
> I ~ 300mA
> U_aus = 2,7V bis 6V
>
> Viele Grüße
> Chris

Das geht auch mit dem LM317...

Als Denkhilfe: du brauchst zusätzlich einen NPN, einen Kondensator und 
zwei weitere Widerstände.

: Bearbeitet durch User
von Carsten P. (r2pi)


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Christian S. schrieb:
> ich bin auf der Suche nach einem Spannungsregler, ähnlich LM317, bei dem
> man die Ausgangsspannung über ein PWM Signal einstellen kann.
Leute, lernt doch mal, eure Anforderungen klar zu formulieren! Wennnn 
ich dich richtig verstehe, willst du aus einer DC Eingangsspannung eine 
DC Ausgangsspannung einstellen (oder regeln??), indem du an einen 
Steuereingang ein PWM-Signal legst. Okay. Was soll das PWM-Signal jetzt 
tun? Soll das Tastverhältnis die Spannung angeben? Also 12 V Eingang, 
dann PWM 1:4 soll rail-to-rail 2,4 V ergeben? Drück dich mal klar aus, 
am besten, indem du einfach mal sagst, was genau du willst und wofür.

> Ob linear Regler oder Stepdown ist egal.
Das ist sicher nicht egal. In einem Fall ist es süß, im anderen Fall 
qualmts.

von Roland E. (roland0815)


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PS: Für den LM317 musst du das PWM-Signal als 'Dimmer' für die 
Ausgangsspannung betrachten. Wenn dir das in Software zu umständlich 
ist, pack einen Inverter hinter dein Portpin.

von Michael B. (laberkopp)


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Christian S. schrieb:
> ich bin auf der Suche nach einem Spannungsregler, ähnlich LM317, bei dem
> man die Ausgangsspannung über ein PWM Signal einstellen kann.

Das ist kein Spannungsregler mehr, sondern ein Verstärker.

Daher findest du solche nicht.

Deine PWM gibt die Spannung vor, z.B. von 0V bis 3.3V(100%) oder 0V bis 
33V.

Also filtern 
http://www.lothar-miller.de/s9y/archives/11-RC-Glied-fuer-PWM.html

Der Chip muss dann diesen Mittelwert bloss verstärken.

Da gibt es aus der Zeit des LM317 z.B. den L272 der das kann, mit 
Einschränkungen wie 2.5V Verlust und kein single supply ähnlich dem 
LM317.

Oder es gibt modernere wie OPA547.

von Harald W. (wilhelms)


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Christian S. schrieb:

> ich bin auf der Suche nach einem Spannungsregler, ähnlich LM317, bei dem
> man die Ausgangsspannung über ein PWM Signal einstellen kann.

Da man PWM-Signale mit einem RC-Glied in DC-Spannungen umwandel kann,
geht das mit jedem Spannungsregler, der mit Spannungen gesteuert werden
kann. Also RC_ statt _IC .

von Roland E. (roland0815)


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Michael B. schrieb:
> Christian S. schrieb:
>> ich bin auf der Suche nach einem Spannungsregler, ähnlich LM317, bei dem
>> man die Ausgangsspannung über ein PWM Signal einstellen kann.
>
> Das ist kein Spannungsregler mehr, sondern ein Verstärker.
>

Also alle Händler, bei denen ich den LM317 bisher bestellt habe, haben 
den als Spannungsregler verkauft.

Als Verstärker wäre er mit seinen beschränkungen, was Verstärkung und 
Ausgangssignal angeht auch etwas "altbacken"...

Nurmalso...

von Carsten P. (r2pi)


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Roland E. schrieb:
>> Das ist kein Spannungsregler mehr, sondern ein Verstärker.
> Also alle Händler, bei denen ich den LM317 bisher bestellt habe, haben
> den als Spannungsregler verkauft.

Definiere mal "Verstärker".

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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Carsten P. schrieb:
> Leute, lernt doch mal, eure Anforderungen klar zu formulieren!
Aber bitte, das ist doch langweilig und total veraltet. Lieber drauflos 
fragen mit halben Konzepten und dann ändern. Am besten mit Scrum!

Michael B. schrieb:
> Das ist kein Spannungsregler mehr, sondern ein Verstärker.
Naja, ein Verstärker ist auch ein Spannungsregler, nämlich einer, der 
der Eingangsspannung folgt und das eben ausreichend genau und 
ausreichend schnell.

Nebenbei fehlen diese beiden Randbedingungen noch in der REQ-Liste. Aber 
wahrscheinlich sind die egal und man lässt sich überraschen, was 
rauskommt.

Michael B. schrieb:
> Also filtern
Ja, allerdings muss dieses Filtern eben der Genauigkeit angepasst 
werden. Wenn das während eines Betriebsmodus der Schaltung konstant sein 
darf, dann wird das einfach, weil man einen sehr trägen Filter nehmen 
kann, der praktisch Gleichspannung erzeugt.

Wenn sich das allerdings rasch ändern muss, gfs springen, dann muss man 
da ein wenig mehr tun:

meim linearen Regler muss man mit dem Verzug leben oder gfs 
gegenkompensieren / vorkompensieren, um die Steilheit zu schaffen ...

beim nichtlinearen Regler ein Faltungsintegral lösen und passend mit 
impulse trains vorsteuern, denn:

Carsten P. schrieb:
>> Ob linear Regler oder Stepdown ist egal.
> Das ist sicher nicht egal. In einem Fall ist es süß, im anderen Fall
> qualmts.
qualmen muss es nicht unbeding, denn auch der step down Regler hat ja 
einen REF-Wert, den man auf diese Weise steuern kann. Das erfordert aber 
entweder besagte geschickte Faltung oder aber man schafft es, den 
Steuerbereich vom Regelbereich frequenzmäßig zu trennen, wie man das bei 
Class-D-Verstärkern macht: Das Audiospektrum steuert der REF-Wert und 
die selbstlaufende Regelschaltung das Ausgangsignal passend, dass es 
minimale Störungen gibt.

von Michael B. (laberkopp)


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Roland E. schrieb:
> Nurmalso

Roland der Chatbot, zu blöd die Texte zu verstehen, aber immer kräftig 
rausplappern.

von Roland E. (roland0815)


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J. S. schrieb:
> Carsten P. schrieb:
>> Leute, lernt doch mal, eure Anforderungen klar zu formulieren!
> Aber bitte, das ist doch langweilig und total veraltet. Lieber drauflos
> fragen mit halben Konzepten und dann ändern. Am besten mit Scrum!
> ...

Die Anforderungen stehen doch im OP:
- Eingang: 8-16V
- Ausgang: 2,7 - 6V, regelbar über PWM mit 3,3V Signalpegel.
- Strom: ~300mA
Was braucht ihr noch? Eine Powerpointpräsentation?

Erwähnt wurde der Lm317,evtl weil der Op den kennt und wohl auch hat. 
Und mit dem und etwas Krimskrams aus der Bastelkiste lassen sich die 
Anforderungen oben erfüllen.

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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Roland E. schrieb:
> Was braucht ihr noch?

Wie ich geschrieben habe:

a) die Bandbreite / maximale Frequenz des steuernden Signals

b) die geforderte Genauigkeit. Dabei geht es nicht nur um die statische 
Abweichung der Spannung, (die ließe sich ja kalibrieren) sondern auch um 
den ripple im Fall eines Schaltverstärkers / Stepdown und vor allem die 
Einschwingzeit.

a und b konkurrieren hier und erfordern einen Kompromiss.

von Roland E. (roland0815)


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J. S. schrieb:
> Roland E. schrieb:
>> Was braucht ihr noch?
>
> Wie ich geschrieben habe:
>
> a) die Bandbreite / maximale Frequenz des steuernden Signals
>
> b) die geforderte Genauigkeit. Dabei geht es nicht nur um die statische
> Abweichung der Spannung, (die ließe sich ja kalibrieren) sondern auch um
> den ripple im Fall eines Schaltverstärkers / Stepdown und vor allem die
> Einschwingzeit.
>
> a und b konkurrieren hier und erfordern einen Kompromiss.

a) Die Bandbreite der PWM kann der OP, je nach verfügbarem Widerstand 
und Kondensator, frei wählen.

b) Ab 10-Bit-Timer wird eine Auflösung/Genauigkeit von ~3mV möglich. Das 
ist für 99,9% der Anwendungen, die eine Spannungsversorgung befriedigen 
muss, mehr als Ausreichend. Da ist die Standardabweichung der Referenz 
des LM317 größer. Eine Regelung ist eigentlich nicht nötig, das macht 
der LM selber, so lange das Ausgangssignal hinreichend stabil bleibt.

Aus deinen Anforderungen bleibt in der Praxis nur die Einschwingzeit 
relevant. Und selbst die ist in einem sehr weiten Feld durch die 
Bestückung/Auswahl der Bauteile und die Fähigkeiten des steuernden 
Controllers frei wählbar.
Ist für die Aufgabenstellung also auch nicht kriegsentscheidend.

Du lieferst gerade wieder ein super Beispiel, warum Entwicklungen in 
Deutschland immer öfter schon im Keim scheitern. In der Zeit, die du für 
die Spec brauchst, stelle ich dem OP eine Testschaltung hin mit der er 
ermitteln kann was er wirklich braucht...

von Thomas (kosmos)


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such mal nach Voltage Follower Regulator. Kannst dem ja eine geglättete 
PWM anbieten.

von Rainer W. (rawi)


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Michael B. schrieb:
> Das ist kein Spannungsregler mehr, sondern ein Verstärker.

Ein Verstärker arbeitet im Gegensatz zum Spannungsregler in mehr als 
einem Quadranten.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Rainer W. schrieb:
> Ein Verstärker arbeitet im Gegensatz zum Spannungsregler in mehr als
> einem Quadranten.

Nein. Das ist nicht der relevante Unterschied. Siehe TAA765 etc.

Der relevante Unterschied ist die Referenzspannung.

Ein Verstärker hat keine.

Er verstärkt bloss das Eingangssignal.

Die Eingangsspannung bestimmt die Susgangsspannung.

Wenn da 3V statt 3.3V als Steuersignal reingehen (90% PWM 3.3V), dann 
kommen eben auch 10% weniger raus.

Der Spannungsregler hingegen vergleicht mit einer Referenzspannung.

von Rainer W. (rawi)


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Michael B. schrieb:
> Ein Verstärker hat keine.

Die Eingangsspannung bei einem Verstärker IST das, was bei einem 
Spannungsregler Referenzspannung heißt.

von Michael B. (laberkopp)


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Rainer W. schrieb:
> Michael B. schrieb:
>> Ein Verstärker hat keine.
>
> Die Eingangsspannung bei einem Verstärker IST das, was bei einem
> Spannungsregler Referenzspannung heißt.

Genau.

Er enthält also keine.

Genau wie ein OpAmp.

von Peter D. (peda)


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Christian S. schrieb:
> Für den LM317 habe ich solche Schaltungen auch gesehen

Bezweifle ich mal. Du mußt bis zu 4W verbraten, d.h. ein ordentlicher 
Kühlkörper wird benötigt. Und Du brauchst 3,3V Hub und hast nur 3,3V 
PWM, das wird knapp.

Ein Schaltregler geht das besser, z.B.:
https://www.amazon.de/Converter-LAOMAO-Einstellbar-Spannungwandler-Netzteil-gr%C3%BCn/dp/B0B932CTQJ?

Der IC darauf ist dem MP2393 ähnlich, verträgt aber nur max 18V.
https://www.monolithicpower.com/en/mp2393.html

Zum Steuern gibt man das gesiebte PWM-Signal mit auf die Verbindung 
R1,R2. Zusammen mit dem Koppelwiderstand bestimmt man damit die 
gewünschten Endwerte. Der IC regelt auf 0,8V an FB aus.

von Benjamin K. (bentschie)


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Roland E. schrieb:
> Du lieferst gerade wieder ein super Beispiel, warum Entwicklungen in
> Deutschland immer öfter schon im Keim scheitern. In der Zeit, die du für
> die Spec brauchst, stelle ich dem OP eine Testschaltung hin mit der er
> ermitteln kann was er wirklich braucht...

Ja, mag sein, dafür bist du reichlich auf der Fricklerseite unterwegs.
Wenn ich jetzt die Angaben von oben als harte Anforderungen begreife, 
dann musst du an deinem LM317 ca. 4 W an Verlustleistung abführen.

Ansonsten geht das natürlich mit jedem beliebigem Schaltregler. Hat mein 
Vorredner ja schon ausführlich beschrieben.

von Rainer W. (rawi)


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Michael B. schrieb:
> Der relevante Unterschied ist die Referenzspannung.
> Ein Verstärker hat keine.

Klar ;-)
Und jetzt rate mal, warum Spannungsregler wie der TLS102 als "voltage 
regulator" verkauft werden. An der Referenz kann es nicht liegen - die 
ist da nicht drin.

Vielleicht solltest du dich bei Infineon  als technischer Berater 
bewerben.

von Michael B. (laberkopp)


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Rainer W. schrieb:
> Und jetzt rate mal, warum Spannungsregler wie der TLS102 als "voltage
> regulator" verkauft werden

Weil dort dieselben Trottel arbeiten wie du einer bist, vielleicht 
ehemals du selbst ?

von Bruno V. (bruno_v)


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J. S. schrieb:
> Roland E. schrieb:
>> Was braucht ihr noch?
>
> Wie ich geschrieben habe:
>
> a) die Bandbreite / maximale Frequenz des steuernden Signals
>
> b) die geforderte Genauigkeit. Dabei geht es nicht nur um die statische
> Abweichung der Spannung, (die ließe sich ja kalibrieren) sondern auch um
> den ripple im Fall eines Schaltverstärkers / Stepdown und vor allem die
> Einschwingzeit.
>
> a und b konkurrieren hier und erfordern einen Kompromiss.

Das überfordert den TO, weil er es noch nie gemacht hat. Wenn er die 
Lösung des ersten Beitrags durchdenkt, simuliert oder aufbaut, wird er 
sehen, ob es für ihn passt.

Er wird sein Oszi dranhalten, wenn er eins hat und R/C optimieren oder 
nur eine Glühlampe.

Der Spannungsregler wird heiß und er wird einen Kühlkörper dranbauen 
oder das gleiche mit einem Schaltregler versuchen.

Sowas lässt sich schnell zusammenstöpseln. Dann sollten wir ihn machen 
lassen. Er wird lernen, dass Simulieren noch schneller geht und er wir 
lernen, dass Verlustleistung dabei nicht so plakativ erkennbar ist wie 
in einer echten Schaltung.


Einen Schritt nach dem anderen. 2 Schritte auf einmal führen dazu, dass 
er was  ganz anderes macht, irgendwas mit Medien oder so.

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Michael B. schrieb:
> Weil dort dieselben Trottel arbeiten wie du einer bist, vielleicht
> ehemals du selbst ?

Noch einmal für dich:
Ein Spannungsregler besitzt keine Push-Pull-Ausgangsstufe. Wo er seine 
Referenz herbekommt, ob sie z.B. eingebaut ist oder nicht, hat nichts 
mit der Funktion zu tun.

von H. H. (hhinz)


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Michael B. schrieb:
> Rainer W. schrieb:
>> Und jetzt rate mal, warum Spannungsregler wie der TLS102 als "voltage
>> regulator" verkauft werden
>
> Weil dort dieselben Trottel arbeiten wie du einer bist, vielleicht
> ehemals du selbst ?

Sie schreiben ja gleich dazu: "High-precision voltage tracker"

von H. H. (hhinz)


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Rainer W. schrieb:
> Michael B. schrieb:
>> Weil dort dieselben Trottel arbeiten wie du einer bist, vielleicht
>> ehemals du selbst ?
>
> Noch einmal für dich:
> Ein Spannungsregler besitzt keine Push-Pull-Ausgangsstufe. Wo er seine
> Referenz herbekommt, ob sie z.B. eingebaut ist oder nicht, hat nichts
> mit der Funktion zu tun.

Also ist ein 2N3055 ein Spannungsregler...

von Michael B. (laberkopp)


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Rainer W. schrieb:
> Noch einmal für dich:
> Ein Spannungsregler besitzt keine Push-Pull-Ausgangsstufe

Gähn.

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/1118fd.pdf

https://www.analog.com/en/products/ltm8052.html

Rainer W. schrieb:
> Wo er seine Referenz herbekommt, ob sie z.B. eingebaut ist oder nicht,
> hat nichts mit der Funktion zu tun.

Er kann halt ohne Referenz keine Spannung regeln. Aber Spannung regeln 
ist fur einen Spannungsregler auch so was bon unwichtig...

von Rainer W. (rawi)


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H. H. schrieb:
> Also ist ein 2N3055 ein Spannungsregler...

Da hat so ein 2N3055 viel Ähnlichkeit mit Beton - es kommt drauf an, was 
man draus macht.

Er ist kein Spannungsregler, sondern mit passender Beschaltung kann man 
ihn o.A. dafür einsetzt.

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