einfache, kostengünstige Erzeugung einer symmetrischen Spannungsversorgung bei geringer Leistung

[Rob R. (robr)]

Für eine kleine Operationsverstärkerschaltung im Messtechnikumfeld suche 
ich nach einer einfachen Möglichkeit, eine symmetrische Spannungsquelle 
zu realisieren (ca. 500mW Maxleistung der Op-Schaltung). Trafo mit 
Mittelabgriff scheint mir hier überdimensioniert. Gibt es dafür nicht 
fertige ICs oder günstige Module.

Kennwerte:
- Max Leistung der Schaltung : 500 mW
- benötigte symmetrische Spannung: +/- 15V (für OP-Spannungsversorgung)
- Ausgangsspannung sollte aber stabil sein bei Lastschwankungen (ca. 
1KOhm Lastschwankungen erwartet)

Wäre schön, wenn sich die +/-15V DC über eine 5V USB Spannung erzeugen 
könnte, aber kein Muss.

Der MAX232 scheint unbrauchbar, da er augenscheinlich nur ca. +/- 8V am 
Ausgang liefert.
Wie macht ihr das elegant und kostengünstig  bei kleineren bzw. 
leistungsschwachen Schaltungen, die eine symmetrische Versorgung (hier 
für OP) benötigen?

[Sebastian R. (sebastian_r569)]

Ich hab mal den MT3608 (Boost) mit dem TC1044 (Inverter) genutzt und das 
hat zumindest für digitale Schaltungen sehr gut funktionier.
Der TC1044 mag allerdings max. 12V.

[Björn W. (bwieck)]

Rob R. schrieb:
> Wie macht ihr das elegant und kostengünstig  bei kleineren bzw.
> leistungsschwachen Schaltungen, die eine symmetrische Versorgung (hier
> für OP) benötigen?

Mit Trafo.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

.. oder mit einem DC/DC Wandler Modul, hier welche von Murata:
https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/dc_dc-wandler_mea_1_w_15_v_33_ma_sil_dual-140562

https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/dc_dc-wandler_nma_1_w_15_v_33_ma_dil_dual-140634

https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/dc_dc-wandler_nmv_1_w_15_v_33_ma_sil_dual-140707

[Luca E. (derlucae98)]

Würth 750316769, angesteuert von einem SN6501.

[Alexander S. (alesi)]

F.9.2. Symmetrische Versorgungsspannung für OpAmps
    https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.2

[Rainer W. (rawi)]

Rob R. schrieb:
> Wie macht ihr das elegant und kostengünstig  bei kleineren bzw.
> leistungsschwachen Schaltungen, die eine symmetrische Versorgung (hier
> für OP) benötigen?

Noch einmal über die Schaltung nachdenken.
Vielleicht verrätst du einmal, was es werden soll.
+/-15V hört sich ein bisschen nach 1980er-Jahre an.

p.s.
500 mA hört sich nach Leistungs-Op an?

[Roland F. (rhf)]

Rainer W. schrieb:
> p.s.
> 500 mA hört sich nach Leistungs-Op an?

500 mW, nicht mA.

rhf

[Mi N. (msx)]

Rainer W. schrieb:
> 500 mA hört sich nach Leistungs-Op an?

Aber nur, wenn man nicht lesen kann.

Rob R. schrieb:
> Wäre schön, wenn sich die +/-15V DC über eine 5V USB Spannung erzeugen
> könnte, aber kein Muss.

Bei Vin = 24 V kann ein Schaltregler auf 15 V reduzieren und per 
Ladungspumpe auch die -15 V erzeugen.

[Rainer W. (rawi)]

Roland F. schrieb:
> 500 mW, nicht mA.
>
> rhf

ja, sorry für den Tippfehler - 500 mW

[Rob R. (robr)]

Matthias S. schrieb:
> .. oder mit einem DC/DC Wandler Modul, hier welche von Murata:
> 
https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/dc_dc-wandler_mea_1_w_15_v_33_ma_sil_dual-140562
>
> 
https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/dc_dc-wandler_nma_1_w_15_v_33_ma_dil_dual-140634
>
> 
https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/dc_dc-wandler_nmv_1_w_15_v_33_ma_sil_dual-140707

>      dc_dc-wandler_mea_1_w_15_v_33_ma_sil_dual-140562
Danke Matthias, das passt, genau, das was ich gesucht aber nicht 
gefunden habe!

[Gerd E. (robberknight)]

Geht es bei Deiner Opamp-Schaltung um etwas für Störungen empfindliches?

Wenn ja, dann würde ich hinter solche isolierten DC-DC-Wandler einen 
Filter vorsehen. Im Datenblatt sind schon ein paar Vorschläge.

[Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)]

Falls es nicht stört wenn die Masse der Gesamtschaltung auf der 
negativen Versorgungsspannung liegt, kann man sich mit einem OPV auch 
eine Hilfs-Masse in der Mitte der vorhandenen Betriebsspannung erzeugen. 
Dadurch bekommt man eine symmetrische Betriebsspannung mit jeweils der 
Hälfte der Eingangsspannung. Wenn diese ausreicht, sehr einfache Lösung.

[Lu (oszi45)]

Rob R. schrieb:
> kleine Operationsverstärkerschaltung im Messtechnikumfeld

Dann sollte man schon etwas auf Störungen und Symmetrie achten?

[Vanye R. (vanye_rijan)]

> Für eine kleine Operationsverstärkerschaltung im Messtechnikumfeld suche

Wenn du nicht mehr im Mittelalter leben willst dann solltest du eher so 
im Bereich +3.3V und -0.7V bleiben. Dann kannst du auch moderne OPV 
nehmen.
Auch wenn es gelegentlich mal ausnahmen geben mag.

Auch wenn moderne OPs einen gute PSRR haben, kommt da trotzdem kein 
billig DCDC aus dem Internet in Betracht. Schliesslich weisst du ja 
heute nicht was du uebermorgen brauchen koenntest. .-)
Ich wuerde da z.B zwei Schaltregler mit moeglichst hoher Frequenz nehmen 
(z.B 2Mhz), danach dann einen LC Filter und dann jeweils ein LDO mit 
wenig Rauschen. Dabei auf Schaltregler mit einstellbaren Softstart 
achten und den so auslegen das beide Spannungen gleich schnell hoch 
kommen.

Vanye

[Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)]

Man könnte auch einen MAX232 zweckentfremden.
Der baut sich aus 5V mittels Ladungspumpen +-10V zusammen.

[Hans W. (hanswieland)]

Rob R. schrieb:
> Der MAX232 scheint unbrauchbar, da er augenscheinlich nur ca. +/- 8V am
> Ausgang liefert

Ben B. schrieb:
> Man könnte auch einen MAX232 zweckentfremden.
> Der baut sich aus 5V mittels Ladungspumpen +-10V zusammen.

ohne Worte

[Mi N. (msx)]

Rob R. schrieb:
>>      dc_dc-wandler_mea_1_w_15_v_33_ma_sil_dual-140562
> Danke Matthias, das passt, genau, das was ich gesucht aber nicht
> gefunden habe!

Da wäre ich mir nicht sicher, ob diese rauscharme Spannungen liefern. 
LC-Filter solltest Du wohl mit einplanen.
Vielleicht beschreibst Du mal Deine Anwendung und warum Du glaubst, 
unbedingt +/- 15 V zu benötigen. Schaltungen aus den 70ern brauchten 
immer diese hohen Spannungen ;-) Heutzutage ist die negative Spannung 
eigentlich nur noch eine Hilfsspannung mit minimaler Stromaufnahme.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Ben B. schrieb:
> Der baut sich aus 5V mittels Ladungspumpen +-10V zusammen.

Und 500mW rausziehen? Vergiss es - selbst wenn +/- 10V gereicht hätten.

Mi N. schrieb:
> Da wäre ich mir nicht sicher, ob diese rauscharme Spannungen liefern.
Davon war initial auch gar nicht die Rede.

Mi N. schrieb:
> LC-Filter solltest Du wohl mit einplanen.

Gute Idee.

[900ss (900ss)]

Ich habe mir einen RIAA-Phono Verstärker gebaut und der wird mit einem 
LTC3265 versorgt. Die Ausgangsspannung ist sehr sauber (bei +-6V 
zumindest) so dass kein Rauschen zu hören ist.

Den versorge ich jetzt mit einem Smartphone-Ladegerät.

Boost Charge Pump Generates 2 • VIN_P (VIN_P Range: 4.5V to 16V)
Inverting Charge Pump Generates –VIN_N (VIN_N Range: 4.5V to 32V)
Low Noise Positive LDO Post Regulator Up to 50mA
Low Noise Negative LDO Post Regulator Up to 50mA
135μA Quiescent Current in Burst

https://www.analog.com/en/products/ltc3265.html

[Mi N. (msx)]

Matthias S. schrieb:
> Mi N. schrieb:
>> Da wäre ich mir nicht sicher, ob diese rauscharme Spannungen liefern.
> Davon war initial auch gar nicht die Rede.

Man muß auch das lesen, was nicht geschrieben wurde ;-)
In den o.g. Datenblättern steht sogar ein Hinweis auf LC-Filter.

Eine OPV-Schaltung mit den genannten +/- 15 V und dann noch mit 500 mW 
Leistungsaufnahme deutet darauf hin, daß der TO keinerlei Erfahrung für 
sein Vorhaben hat. Andernfalls würde er sich hier nicht gemeldet haben.
Das ist ja nicht schlimm, nur vermute ich, daß der Lösungsansatz vom TO 
ungeschickt ist.
Ausgangsspannungen von Schaltreglern sind für analoge Signalverarbeitung 
mindestens grenzwertig, wenn nicht sogar ungeeignet.

Mi N. schrieb:
> Vielleicht beschreibst Du mal Deine Anwendung

[900ss (900ss)]

Mi N. schrieb:
> Ausgangsspannungen von Schaltreglern sind für analoge Signalverarbeitung
> mindestens grenzwertig, wenn nicht sogar ungeeignet.

Hatte ich auch gedacht als ich die Schaltung zum Phonoverstärker (siehe 
oben) gesehen hatte und wir der versucht wird. Ich habe ihn dann doch 
gebaut. Er rauscht nicht. Zumindest nicht hörbar. Und das ist bei einer 
Phonostufe schon beeindruckend finde ich.

Es sind allerdings 2x 10uF und 2x 1uF alle parallel nochmal zum 
"Filtern" nachgeschaltet.

[Mi N. (msx)]

900ss schrieb:
> Hatte ich auch gedacht als ich die Schaltung zum Phonoverstärker (siehe
> oben) gesehen hatte

Deinen Beitrag hatte ich nicht gesehen.

Beim Verstärker für RIAA-Anpassung ist die Filterung ja implizit ;-)
Dafür hatte ich selber auch einen Schaltregler benutzt und keinen 50 Hz 
Trafo.

[900ss (900ss)]

Mi N. schrieb:
> Beim Verstärker für RIAA-Anpassung ist die Filterung ja implizit ;-)

Ja, trotzdem finde ich es beeindruckend.

[Rob R. (robr)]

Rauschen/Filterung und dergleichen sollte keine Rolle spielen, sonst 
hätte ich es erwähnt. Der OP ist Bestandteil eines alten 
Anlogmessgerätes, der nach meiner Einsicht in dem Gerät einen einfachen 
PI Regler umsetzen soll. Es funktioniert in dem Gerät noch alles bis auf 
die Spannungsversorgung, und die -15V werden nur wegen dem OP Teil 
benötigt. Das defekte altertümliche Schaltnetzteil soll raus. Matthias 
Ansatz sollte alle Bedingungen erfüllen.

[Rainer W. (rawi)]

Rob R. schrieb:
> Der OP ist Bestandteil eines alten Anlogmessgerätes, der nach
> meiner Einsicht in dem Gerät einen einfachen PI Regler umsetzen soll.

Warum dann dies Leistung. Arbeitet der Regler im MHz-Bereich?

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

So hat man das früher oft gemacht:

https://www.elektronik-kompendium.de/sites/praxis/bausatz_negative-spannung_ne555.htm
https://www.reddit.com/r/AskElectronics/comments/r4ekqz/astable_555_in_negative_voltage_circuit/?tl=de
https://elektronik-labor.de/Lernpakete/Kalender11/Uminus.html

NE555 4,5 V bis 16 V
SE555 bis 18 V
ICM7555 +2,0 V bis +18 V

[Manfred P. (pruckelfred)]

Dieter D. schrieb:
> So hat man das früher oft gemacht:

Nicht "so hat man", sondern "haben Bastelpfuscher" ..

Für die zweite (negative) Versorgung gibt es seit Jahrzehnten den 
ICL7660. Von Teledyne (??) gab es einen pinkompatiblen mit höherer 
Leistung.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Rainer W. schrieb:
> Warum dann dies Leistung.

Was heisst denn hier Leistung? Auf die 30V (+/-15V) gerechnet sind das 
gerade mal 16-17mA.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Manfred P. schrieb:
> Nicht "so hat man", sondern "haben Bastelpfuscher" ..

Das wurde oft so gemacht, weil der ICL und auch TCL/TSC eben keine 15V 
konnte und aus Kostengründen:

• Wide Operating Voltage Range
- ICL7660 . .  1.5V to 10.0V
- ICL7660A . . 1.5V to 12.0V

Als die OPV besser wurden, also die Ausgänge näher an die 
Vesorgungsspannungen ausgesteuert werden konnten, brauchte man nicht 
mehr so viel Versorgungsspannung. Die mittlerweile auch günstiger 
gewordenen DCDC-Wandler wurden immer mehr verwendet.

[H. H. (hhinz)]

Manfred P. schrieb:
> Für die zweite (negative) Versorgung gibt es seit Jahrzehnten den
> ICL7660. Von Teledyne (??) gab es einen pinkompatiblen mit höherer
> Leistung.

Aktuelles Modell: SGM3209 von SGmicro.

[F. P. (fail)]

Oder etwas älter: ICL7662 mit 4,5V bis 20V.

[Flip B. (frickelfreak)]

Ich habe für eine anwendung, die geregelte -12V braucht, einen 
Buck-Converter als Inverting Converter benutzt.
Hier eine Beschreibung:
https://www.ti.com/lit/an/slyt286/slyt286.pdf?ts=1773541776746

Es braucht dafür halt eine kleine Induktivität, dafür ist nur ein 
stinknormaler Buck-IC für wenige ct nötig. Er braucht aber einen 
begrenzten DC oder wenigstens OCP für die Startphase.

Ebenso ist für Feedback und EN etc. die erzeugte negative Rail der 
GND-bezugspunkt des IC.

Ladungspumpen an einem Positiven buck oder boost waren für mich nicht so 
erfolgreich.

[Rainer W. (rawi)]

Matthias S. schrieb:
> Auf die 30V (+/-15V) gerechnet sind das gerade mal 16-17mA.

Eben, deswegen die Frage nach der erforderlichen Bandbreite. Oder 
vielleicht besitzt die Schaltung als Ausgang eine Stromschnittstelle, 
die so viel Leistung braucht. Wer weiß das schon.

[Lu (oszi45)]

Interessant bleibt auch der Einschaltmoment der Schaltung, wenn die eine 
Spannung erst später kommt.