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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsregler


Autor: +- (Gast)
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Hallo,

wie schon vorher berichtete baue ich eine Schutzschlatung, die Impulse 
hoher Spannungen ableitet. Damit während dieser Zeit - wenn also so ein 
Impuls auftritt - weiterhin Versorgung vorliegt, dachte ich an einen 
Spannungsregeler, siehe Angang.

Frage:
1. Macht er Sinn?
2. Welche andere Möglichkeiten gibt es, um einen "'Spannungsbegrenzer" 
zu realisieren?

Autor: +- (Gast)
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Autor: Falk Brunner (falk)
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@ +- (Gast)

>1. Macht er Sinn?

AFAIK nein. Du erfindest das Rad neu, nur eckig.

>2. Welche andere Möglichkeiten gibt es, um einen "'Spannungsbegrenzer"
>zu realisieren?

Z-Dioden, Varistoren, etc.

MFG
Falk

Autor: +- (Gast)
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@ Falk,

vielleicht habe ich mich ungünstig ausgedrückt...

>Z-Dioden, Varistoren, etc.
Das mache ich schon. Diese sind vor dem Regler geschaltet! Problem bei 
Varistor ist, dass er die Versorgungsspannung mit dem Störimpuls 
zusammen in die Wärme umsetzt -> Anhang.

Ich will aber, dass auch während Störimpulsen eine Versorgung von max. 
15V vorliegt. D.h. ich brauch eine Schaltung, die mir die Versorung 
begrenzt und zwar so dass:
  - wenn Vin>15V dann Vout=10..15V
  - wenn Vin<15V dann Vout=Vin

Autor: Mandrake (Gast)
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Deine Schaltung wird so nicht funktionieren.
Die Gate-Source-Spannung kann nur Werte kleiner gleich Null annehmen, 
was den Transistor nicht durchsteuern lassen wird.

Abhilfe:
-OP mit höherer Spannung versorgen (12V +max Gate_Source)
-P-Kanal MOSFET verwenden

Autor: +- (Gast)
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>Die Gate-Source-Spannung kann nur Werte kleiner gleich Null annehmen
hast recht..

das ist nur ein entwurf um das prinzip zu zeigen, hab es schnell 
zusammen geworfen und übersehen dass ich ein N-MOSFET genommen hab.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ +- (Gast)

>vielleicht habe ich mich ungünstig ausgedrückt...

Scheint so.

>>Z-Dioden, Varistoren, etc.
>Das mache ich schon. Diese sind vor dem Regler geschaltet! Problem bei
>Varistor ist, dass er die Versorgungsspannung mit dem Störimpuls
>zusammen in die Wärme umsetzt -> Anhang.

Zusammen? Bei richtiger Dimensionierung fliesst durch den Varistor nur 
Strom während eines Störpulses.

>Ich will aber, dass auch während Störimpulsen eine Versorgung von max.
>15V vorliegt. D.h. ich brauch eine Schaltung, die mir die Versorung
>begrenzt und zwar so dass:

>  - wenn Vin>15V dann Vout=10..15V
>  - wenn Vin<15V dann Vout=Vin

Eine 15V Z-Diode bzw. Varistor tun genau das.

MfG
Falk

Autor: +- (Gast)
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>Eine 15V Z-Diode bzw. Varistor tun genau das.

So weit ich weiß, wird ein Varistor bei bestimmter Spannung niederohmig. 
Angenommen diese Spannung sei 20Volt. Eine Vierpolschaltung mit dem 
Varistor, ähnlich wie oben im Anhang dargestellt, hat demnach folgende 
Eigenschaften:
- Vin=10V ==> Vout=10V
- Vin=25V ==> Vout=0V !!

aber ich will, dass Vout mind. 15V bleibt trotz überspannung!

deshalb auch ein Spannungsstabilisator.

Autor: Dieter R. (drei)
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An dem Prinzip ist was dran. Wir haben vor Jahren für ein Gerät, das 
unter beengten Einbauverhältnissen unter hoher Belastung durch 
störungsbehaftete Stromversorgung arbeiten sollte, etwas Ähnliches 
entwickelt. Das reine "Herunterknüppeln" von Störungen wäre nicht 
gegangen, weil dies zu viel thermische Belastung erzeugt hätte. Eine 
rein passive Lösung (LC-Glieder) wäre nicht gegangen, da der Einbauraum 
dafür nicht reichte.

Wir haben dann letzlich eine Kombination aus allem genommen: LC-Filter, 
Begrenzung kurzer Impulse durch Varistoren o. ä. und eine aktive 
Nachregelung zur Begrenzung längerer Störimpulse.

Auf Schaltungsunterlagen habe ich aber leider keinen Zugriff, ich kann 
das nur aus der Erinnerung schildern. Vermutlich wird es am Besten sein, 
die Schaltung mit den (nach den anzuwendenden Normen) zu erwartenden 
Störimpulsen in Spice zu simulieren (z. B. LTSpice, kostenlos und sehr 
gut unterstützt).

Autor: +- (Gast)
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@ Dieter

ok. danke für die Tipps.

Leider kann ich einen LC-Filter schlecht einsetzen. Die Last kann über 
20A ziehen. Auch eine Spule mit 0,025Ohm Wirkwiderstand in Serie bewirkt 
schon einen Spannungsabfall von bis zu 20Ax0,025Ohm=0,5V. Bei 2 SPulen 
sind ist schon 1V dazu kommt eine Diode und der MOSFET...bei insgesamt 
12V ist eine Reduzierung der Spannung um ca.2V nicht vertretbar.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ +- (Gast)

>>Eine 15V Z-Diode bzw. Varistor tun genau das.

Z-Diode

Ein Varistor ist sehr ähnlich.

>So weit ich weiß, wird ein Varistor bei bestimmter Spannung niederohmig.

Nöö, der DIFFERENTIELLE Widerstand nimmt ab. Sprich, der Strom steigt 
sehr schnell an, die Spannung aber nur sehr wenig.

>Angenommen diese Spannung sei 20Volt. Eine Vierpolschaltung mit dem
>Varistor, ähnlich wie oben im Anhang dargestellt, hat demnach folgende
>Eigenschaften:
>- Vin=10V ==> Vout=10V
>- Vin=25V ==> Vout=0V !!

Wo hast du den irrige Gedanken her?

>aber ich will, dass Vout mind. 15V bleibt trotz überspannung!

Das macht eine Z-Diode oder Varistor. Probiers aus.

MfG
Falk

Autor: +- (Gast)
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>Wo hast du den irrige Gedanken her?

Ohmsche-Gesetz, die Antwort auf alle Fragen.

Ich schalte doch die Versorgung kurz, indem ich einen Widerstand 
(Varistor) mit R sehr klein zw. 80V und GND schalte..

Wo soll der Strom für die Last herkommen, wenn sehr großer Strom über 
Varistor im Übersapannungsfall zur Masse fließt und dabei vom Varistror 
in die Wärme umgesetzt wird?

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

Du übesiehst eine entscheidende Kleinigkeit:
wenn die Spannung über die Z-Spannung oder die Spannung des Varistors 
steigt, beginnt mehr Strom zu fließen. Wieviel Strom fließt, hängt vom 
Vorwiderstand (hier Leitungswiderstand und Innenwiderstand der Quelle 
ab).
Mit steigender Spannung erhöht sich der Strom soweit, bis die Spannung 
über Z-Diode/Varistor der angegebenen entspricht.

Der Varistor hat nur einen merklich runderen Übergang, die Kennlinie der 
Z-Diode hat einen recht ausgeprägten Knick.

Schau Dir die Kennlinien der Bauteile an, unterhalb der Nennspannung 
fließt (fast) kein Strom durch Varistor/Z-Diode, die Spannung darüber 
kann also garnicht durch Varistor/Z-Diode unter diesen Wert absinken.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ +- (Gast)

>>Wo hast du den irrige Gedanken her?

>Ohmsche-Gesetz, die Antwort auf alle Fragen.

Falsch, das ist 42 ;-)

Und das Ohmsche Gesetz bei nichtlinearen Bauteilen??? uiuiuiuiui.

>Ich schalte doch die Versorgung kurz, indem ich einen Widerstand
>(Varistor) mit R sehr klein zw. 80V und GND schalte..

Nö, umgekehrt wird ein Schuh draus. WENN ein Spannungsquelle die 
Schwellspannung überschreiten will, muss sie sehr viel Sztrom liefern. 
Bleigt die Spannung geringer, fliestt nur ein sehr geringer Leckstrom.

>Wo soll der Strom für die Last herkommen, wenn sehr großer Strom über
>Varistor im Übersapannungsfall zur Masse fließt und dabei vom Varistror
>in die Wärme umgesetzt wird?

Von der Spannungsquelle.

MFG
Falk

Autor: +- (Gast)
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>Falsch, das ist 42 ;-)
achso

>Und das Ohmsche Gesetz bei nichtlinearen Bauteilen??? uiuiuiuiui.
>>der DIFFERENTIELLE Widerstand nimmt ab. Sprich, der Strom steigt
>>sehr schnell an, die Spannung aber nur sehr wenig.

Du sagst es... DIFFERENTIELLE Widerstand - legt eine Tangente und 
liniarisiere und uiuiuiui hast du annähernde Liniarität. Geht nicht 
überall. nur in liniaren Bereichen.

Mein Gedankenexperiment für Varistor mit Vschwell=20V war:
1. t=0:   Vin=10V -> Rvaristor= 10M Ohm ==> Ivaristor = 1µA
2. t=10µs Vin=25V -> Rvaristor= 1 Ohm ==> Ivaristor = 25A
3. t=20µs Vin=10V -> Rvaristor= 10M Ohm ==> Ivaristor = 1µA

Folgerung:
a. Varistor bildet für sehr kurze Zeit, in der Transiente auftritt, 
einen sehr kleinen Widerstand.
b. In dieser Zeit wird "höhere" Strom durch Varistor fließen, Varistor 
"macht auf"

Folgerung laut deiner Aussage:
Strom durch Varistor ist nicht unendlich hoch, wird entsprechend der 
Kennlinie begrenzt. Das heißt nur die transiente Energie wird durch den 
Varistor abgeleitet....


ok. Danke an alle. Ich überlege es mir noch und werde es mal 
simulieren/ausprobieren.

Autor: +- (Gast)
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>Falsch, das ist 42 ;-)

Übrigens in meisten Fällen ist es sogar Pi oder das Vielfache von Pi

-:)

Gruß
+-

Autor: +- (Gast)
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wird es was nutzen wenn ich zwei Varistoren parallel schalte?

So könnte sie höhere Leistung "ableiten"...

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ +- (Gast)

>wird es was nutzen wenn ich zwei Varistoren parallel schalte?
>So könnte sie höhere Leistung "ableiten"...

Jain. Je nach Toleranz der Schwellspannung werden die Varistoren 
unterschiedlich belastet.

MfG
Falk

Autor: +- (Gast)
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>Je nach Toleranz der Schwellspannung werden die Varistoren
>unterschiedlich belastet.

OK.
Also braucht man für die Schaltung nur einen einzigen Varistor, eine 
Suppressordiode, ein CR GLied zu Masse, ein LC-Glied in Reihe und dann 
noch paar Kondensatoren zum Glätten und Puffern?

ob das ausreichen wird.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ +- (Gast)

>ob das ausreichen wird.

Probieren. Solche Sachen kann man letztedlich nie 100%ig auf dem Papier 
klären.

MFg
Falk

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