Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Die Oszillatorschaltung der Woche (Netzteil mit LM317)


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von Tim 🔆 (solarlicht)


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Meine Schaltung schwingt, je mehr Last desto stärker. Als Last habe ich 
einen einfachen Widerstand angeschlossen.

Ich weiß, die Schaltung ist ungewöhnlich, aber prinzipiell müsste sie 
doch funktionieren?

Die Leitungswege sind kurz, die Cs direkt an den Pins. Weitere 
Kondensatoren an verschiedenen Stellen ausprobiert verschlimmern das 
Problem. Ein Widerstand vom OP-Ausgang gegen Masse auch.

Wie bekomme ich das weg?

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


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Tim 🔆 schrieb:
> Wie bekomme ich das weg?

Das sollte sicherlich ein Schaltnetzteil mit LM317 werden. ;o)

von Tim 🔆 (solarlicht)


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Dieter D. schrieb:
> Tim 🔆 schrieb:
>> Wie bekomme ich das weg?
>
> Das sollte sicherlich ein Schaltnetzteil mit LM317 werden. ;o)

Eigentlich ein Präzisionsnetzteil. Das Datenblatt-Beispiel mit TL431 
funktioniert ohne zu schwingen, aber mit Präzision ist da nichts.

von Anon X. (pascalx)


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Der OPAMP agiert als Komparator, das scheint mir nicht der Sinn des 
ADJ-Eingangs für den LM317 zu sein.

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


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Tim 🔆 schrieb:
> Eigentlich ein Präzisionsnetzteil.

Ein Regler, bei dem der P-Anteil zu hoch ist (zu hohe Verstärkung) wird 
instabil und schwingt. Oftmals bekommt man das durch Erweiterung auf 
einen PI-Regler in den Griff.

https://rn-wissen.de/wiki/index.php/Regelungstechnik

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


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D.h. Also zwischen Out2 und -In2 müsste ein C und R in Reihe und zum 
Spannungsreglerausgang noch ein R zwischen der Leitung ergänzt werden.

von Tim 🔆 (solarlicht)


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Dieter D. schrieb:
> Ein Regler, bei dem der P-Anteil zu hoch ist (zu hohe Verstärkung) wird
> instabil und schwingt. Oftmals bekommt man das durch Erweiterung auf
> einen PI-Regler in den Griff.
>
> https://rn-wissen.de/wiki/index.php/Regelungstechnik

Danke für den Link, echt hilfreicher Inhalt!

von Tim 🔆 (solarlicht)


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Voller Erfolg!

Ich bin zunächst der Beschreibung des I-Reglers gefolgt und habe es auf 
gut Glück mit 10k und 100nF versucht. Jetzt muss ich nur noch die 
richtigen Werte herausfinden.

von Tim 🔆 (solarlicht)


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Ok, der Kondensator kann sehr klein sein. Allerdings weicht die Spannung 
bei Belastung minimal ab. Das liegt vielleicht am Offset des Op Amps. 
Ich beende das erst mal und mache bei Tagesanbruch weiter.

von Gerd E. (robberknight)


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Bedenke dass der LM317 anders aufgebaut ist als viele andere 
Linearregler:

Bei den meisten anderen Spannungsreglern hast Du die Referenz fest über 
GND auf der einen Seite des integrierten Opamps und auf der anderen 
Seite den Feedback-Eingang den Du außen über Spannungsteiler vom Ausgang 
abgreifst. Die Feedback-Schleife wird also extern über den 
Feedback-Eingang geschlossen.

Beim LM317 vergleicht der integrierte Opamp auf der einen Seite direkt 
den Out-Pin mit der Spannungsreferenz die in Reihe mit dem Adj-Pin 
sitzt. Die Feedback-Schleife ist also intern innerhalb des LM317 schon 
geschlossen.

Jetzt kommst Du mit Deinem externen Opamp und baust eine 2. 
Feedback-Schleife dazu. Wenn Du da nicht aufpasst, arbeiten die genau 
gegeneinander. Das siehst Du dann als Schwingen.

Die externe Feedback-Schleife sollte deutlich langsamer laufen als die 
interne um das zu verhindern. Also mit Kondensatoren ausbremsen.

Teste dass es auch mit verschiedenen Lasten funktioniert, nicht nur 
einfache Widerstände. Also auch z.B. das Ein- und Ausschaltverhalten, 
Last- und Eingangsspannungssprünge, Kondensatoren, Induktivitäten, eine 
elektronische Last etc.

: Bearbeitet durch User
von Peter P. (peterpo)


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Tim 🔆 schrieb:
> Dieter D. schrieb:
>> Tim 🔆 schrieb:
>>> Wie bekomme ich das weg?
>>
>> Das sollte sicherlich ein Schaltnetzteil mit LM317 werden. ;o)
>
> Eigentlich ein Präzisionsnetzteil. Das Datenblatt-Beispiel mit TL431
> funktioniert ohne zu schwingen, aber mit Präzision ist da nichts.

Wo ist denn in Deiner Schaltung ein TL431??

von Tim 🔆 (solarlicht)


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Dank euren Tipps habe ich das hinbekommen. Die Schaltung läuft jetzt 
top.

Ich habe 1n und 10k genommen. Das funktioniert dann mit und ohne 
Belastung.

Die Ausgangsspannung bei
ca. 20°C = 5,0000V
ca. 70°C = 5,0005V

So genau wollte ich's gar nicht :-)

von Tim 🔆 (solarlicht)


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Peter P. schrieb:
> Wo ist denn in Deiner Schaltung ein TL431??

Tim 🔆 schrieb:
> Das Datenblatt-Beispiel

: Bearbeitet durch User
von Enrico E. (pussy_brauser)


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Peter P. schrieb:
> Wo ist denn in Deiner Schaltung ein TL431??

Eigentlich braucht man weder eine Spannungsreferenz, noch eine hohe 
Verstärkung.

Ich habe das mal mit einem ganz normalen 7805 und einem OPAmp. mit einer 
Verstärkung von 1 aufgebaut.

Das funktioniert auch gut, allerdings erst ab 5V aufwärts.

von Enrico E. (pussy_brauser)


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Tim 🔆 schrieb:
> Die Schaltung läuft jetzt top.

👍

https://www.mikrocontroller.net/attachment/653602/platine.jpg

Das Board sieht nach Industrieware aus. Für U1 könnte man auch einen 
ganz normalen BJT Transistor nehmen. Vielleicht wollten die auf diese 
Weise ihre ganzen LM317 los werden ;)

von Gerd E. (robberknight)


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Enrico E. schrieb:
> Für U1 könnte man auch einen
> ganz normalen BJT Transistor nehmen.

Der hat dann aber keinen integrierten Überstrom oder 
Übertemperaturschutz.

von Tim 🔆 (solarlicht)


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Enrico E. schrieb:
> Das Board sieht nach Industrieware aus. Für U1 könnte man auch einen
> ganz normalen BJT Transistor nehmen. Vielleicht wollten die auf diese
> Weise ihre ganzen LM317 los werden ;)

Schaltung und PCB habe ich selbst entworfen. Ging genau so schnell wie 
Lochrasteraufbau und ich muss nicht den Pertinax-Gestank einatmen.

Auf dem Board befindet sich auch noch ein 7,5V Zweig.

> Peter P. schrieb:
> Ich habe das mal mit einem ganz normalen 7805 und einem OPAmp. mit einer
> Verstärkung von 1 aufgebaut.
>
> Das funktioniert auch gut, allerdings erst ab 5V aufwärts.

Mir ist aber wichtig, dass die Spannung nicht weg driftet. Das 
funktioniert nicht ohne Referenz.

Ein Profi würde das sicher besser machen als ich. Bei Mouser gibt es 
auch tolle fertige ICs, die sogar 150mA können und ein vielfaches 
weniger driften. Aber dabei lerne ich nichts.

Nach dem das jetzt funktioniert bin ich auf die LT1029 aus China 
gespannt. Wenn die mir da mal nicht übertünchte LM336 unterjubeln. Der 
jetzt eingebaute ist echt.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Tim 🔆 schrieb:
> Dank euren Tipps habe ich das hinbekommen. Die Schaltung läuft jetzt
> top.
>
> Ich habe 1n und 10k genommen. Das funktioniert dann mit und ohne
> Belastung.
>
> Die Ausgangsspannung bei
> ca. 20°C = 5,0000V
> ca. 70°C = 5,0005V
>
> So genau wollte ich's gar nicht :-)

Und wie verhält sich der LM317 in sener Standardschaltung bei
Temperaturänderung?

von Arno R. (arnor)


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Harald W. schrieb:
> Und wie verhält sich der LM317 in sener Standardschaltung bei
> Temperaturänderung?

Steht doch im Datenblatt.

von H. H. (hhinz)


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Arno R. schrieb:
> Harald W. schrieb:
>> Und wie verhält sich der LM317 in sener Standardschaltung bei
>> Temperaturänderung?
>
> Steht doch im Datenblatt.

Und bei jedem Hersteller anders.

von Harald W. (wilhelms)


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Arno R. schrieb:

>> Und wie verhält sich der LM317 in sener Standardschaltung bei
>> Temperaturänderung?
>
> Steht doch im Datenblatt.

Nun, ein praktischer Versuch wäre für mich überzeugender.

von H. H. (hhinz)


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Harald W. schrieb:
> Arno R. schrieb:
>
>>> Und wie verhält sich der LM317 in sener Standardschaltung bei
>>> Temperaturänderung?
>>
>> Steht doch im Datenblatt.
>
> Nun, ein praktischer Versuch wäre für mich überzeugender.

Den hat der Hersteller gemacht und dokumentiert.

von Arno R. (arnor)


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H. H. schrieb:
> Und bei jedem Hersteller anders.

Mag sein. Aber in allen DB die ich gefunden habe, ist der grundsätzliche 
Verlauf gleich, die Absolutwerte variieren etwas. Die negative Drift zu 
hohen Temperaturen könnte man mit einem NTC-Verhalten parallel zum 
Widerstand von Out nach Adj weitgehend ausgleichen (Diode+R, KTYxx, 
...).

von Tim 🔆 (solarlicht)


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Harald W. schrieb:
> Nun, ein praktischer Versuch wäre für mich überzeugender.

Der praktische Versuch ergab: "Driftet wie Sau...". Werte kann ich dir 
jetzt nicht mehr nennen, aber das war auf keinen Fall akzeptabel.

Da frage ich mich schon nach dem Sinn und Zweck dieses Reglers, zumal 
man damit schon bei geringer Leistung die Wohnung heizen kann. Der wird 
wirklich sauheiß (um die Sau nochmal zweckzuentfremden).

Die Beispielschaltung mit dem TL431 war schon besser, aber was bringt 
es, wenn der TL431 weg driftet und ich hatte schon den B-Typ genommen. 
Dann kam mir meine ungewöhnliche Idee in den Sinn.

: Bearbeitet durch User
von Arno R. (arnor)


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Tim 🔆 schrieb:
> Harald W. schrieb:
>> Nun, ein praktischer Versuch wäre für mich überzeugender.
>
> Der praktische Versuch ergab: "Driftet wie Sau...".

Komisch, daß das in all den Jahrzehnten niemand sonst aufgefallen ist 
und alle die Dinger einsetzen...

Tim 🔆 schrieb:
> zumal man damit schon bei geringer Leistung die Wohnung heizen kann.

Ist doch in deiner Schaltung genauso. Eher noch schlimmer, wegen der 
zusätzlichen Verluste, von denen einige unnötig sind (R4,R5).

: Bearbeitet durch User
von H. H. (hhinz)


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Tim 🔆 schrieb:
> Sinn und Zweck dieses Reglers

Das frage ich mich bei deinem Aufbau sehr.

von Gerd E. (robberknight)


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Tim 🔆 schrieb:
> Der praktische Versuch ergab: "Driftet wie Sau...". Werte kann ich dir
> jetzt nicht mehr nennen, aber das war auf keinen Fall akzeptabel.

wo hast Du denn Deinen LM317 her?

Wenn das irgendein umgelabelter billiger Nachbau ist könnte ich mir so 
ein Verhalten gut vorstellen.

Natürlich ersetzt er keine Präzisionsreferenz, aber ich fand den LM317 
bisher eigentlich immer ganz ordentlich und für die meisten Fälle 
ausreichend was die Stabilität angeht.

von Tim 🔆 (solarlicht)


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Arno R. schrieb:
> Komisch, daß das in all den Jahrzehnten niemand sonst aufgefallen ist

Dann werden sie für den Zweck halt genügt haben.

> und alle die Dinger einsetzen...

Die Japaner nehmen gerne Z-Diode und Transistor.

> Eher noch schlimmer, wegen der
> zusätzlichen Verluste, von denen einige unnötig sind (R4,R5).

Die Empfehlung habe ich hier aus dem Forum und sie steht auch in einer 
App Note von TI. Wenn ich das Dokument wieder finde, poste ich es. Maxim 
und Analog schreiben jeweils was anderes.

Aber ich habe die Widerstände bei meiner Platine gar nicht drin, da ich 
zwei Regler angeschlossen habe. Den Schaltplan hatte ich für dieses 
Thema vereinfacht.

von Tim 🔆 (solarlicht)


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Gerd E. schrieb:
> wo hast Du denn Deinen LM317 her?

Davon habe ich vor ein paar Jahren einige Dutzend in einem Werk in 
Tschechien abgegriffen, die bei der Produktion übrig blieben. Ich gehe 
nicht davon aus, das die gefälscht sind.

Sorry, "Wie Sau" war halt mein subjektiver Eindruck. Ich habe das 
Ergebnis nicht mehr im Kopf und die Schaltung gestern auseinander 
genommen. Auf meiner Platine habe ich jetzt uralte von Motorola.

Ich kann ja nochmal einen anschließen, aber heute nicht mehr.

: Bearbeitet durch User
von H. H. (hhinz)


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Tim 🔆 schrieb:
> Ich gehe nicht davon aus, das die gefälscht sind.

Sehen echt aus.

von Harald W. (wilhelms)


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Arno R. schrieb:

>> Der praktische Versuch ergab: "Driftet wie Sau...".
>
> Komisch, daß das in all den Jahrzehnten niemand sonst aufgefallen ist
> und alle die Dinger einsetzen...

Bei den meisten, typischen Anwendungen für den LM317 kommt es auf
ein paar mV temperaturbedingte Schwankungen nicht an. Wichtiger
ist die Konstanz bei unterschiedlichen Ausgangsströmen.

von Björn W. (bwieck)


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Niemand braucht Stromversorgungen mit einer Genauigkeit von unter 1%.
Und falls es doch Schaltungen gibt die das erfordern dann würde ich 
dessen Design schwer in Frage stellen.

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