Wie stellt man das Äquivalent des linearen Spannungsreglers ein?

Ich versuche, eine lineare Spannungsversorgung zu bauen. (Ich fasse das Stromnetz noch nicht an.)

Mein erster Gedanke war, einen einstellbaren linearen Spannungsregler zu verwenden. Leider habe ich festgestellt, dass lineare Spannungsregler Mindestlastanforderungen sowie eine Referenzspannung haben, die sich in Ihre Mindestspannungsausgabe übersetzt. Bei den meisten linearen Spannungsreglern habe ich festgestellt, dass die Referenzspannung ~ 1,25 V beträgt.

Ich möchte in der Lage sein, von 0 V bis 30 V mit einer Strombegrenzung von 1 bis 3 A zu gehen. Also habe ich mir das Ersatzschaltbild eines linearen Spannungsreglers auf einem der Datenblätter angesehen und bin auf Folgendes gekommen ...

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Da Operationsverstärker nicht viel Strom ziehen (in idealen Operationsverstärkern Nullstrom) und eine maximale Eingangsspannung von über 30 V haben können, dachte ich, dass diese Schaltung perfekt wäre, da meine einzige Grenze wirklich die maximale Kollektorspannung und der maximale Strom waren Der BJT ist mit dem Operationsverstärkerausgang verbunden, und ich kann 0 V bekommen!

Da die Eingänge des Operationsverstärkers sowieso keinen Strom ziehen *, muss der Spannungsteiler nur eine niedrige Stromspannungsreferenz herstellen. Ich dachte, das wäre einfach, aber ich lag falsch.

Angenommen, ich ersetze R1 und R2 durch ein Potentiometer, wenn ich einen hohen Gesamtwiderstand habe, ist alles in Ordnung. Wenn ich absetze, steht die geringere Leistung im Weg. Wenn ich bei 0 Widerstand (0 V Referenz) bin, ist der Spannungsteiler im Grunde ein Kurzschluss und mir geht es gut:

ICH = v / R
ICH = 30 / 0 Ω
ICH = 0 A

P = v ICH
P = 30 v ( 0 A )
P = 0 W

Aber wenn ich eine sehr niedrige Spannung haben möchte, wird dies zu einem Problem.

(Nehmen wir an, der Gesamtwiderstand beträgt im schlimmsten Fall 1Ω)

ICH = v / R
ICH = 30 / 1 Ω
ICH = 30 A

P = v ICH
P = 30 v ( 30 A )
P = 900 W

Und selbst wenn mein Konstantstromregler vorher funktionierte und mich nur 3A ziehen ließ, hätte ich immer noch Stromprobleme.

Meine zweite Lösung bestand darin, R2 als hochwertigen Widerstand zu belassen und R1 durch ein Potentiometer zu ersetzen. In diesem Fall hätte ich keine Stromprobleme mehr, aber irgendetwas wäre mit dem Steuerungsschema nicht in Ordnung. Nehmen wir an, das Potentiometer, das R1 ersetzt, ist auf 0Ω.

In diesem Fall fungiert R2 als Stromshunt und ich bekomme meine volle Schienenspannung als Referenzspannung. Aber das Potentiometer müsste von 0Ω - ∞Ω gehen ... und ich denke nicht, dass das machbar ist.

Die dritte Lösung, an die ich dachte, war die Verwendung eines linearen Spannungsreglers als Spannungsreferenz, aber ... das verfehlt den Zweck.

Die vierte Lösung, an die ich dachte, war, R2 durch ein Potentiometer anstelle von R1 zu ersetzen. Ich hätte keine Stromprobleme, aber die Stromversorgung würde von 30 V auf 0 V nach rechts gehen, und das Potentiometer müsste wieder von 0 Ω - ∞ Ω gehen.

Es muss doch eine Möglichkeit geben, aber wie genau?

Wie hast du 0 aus 30 geteilt durch 0 bekommen?

Antworten (2)

Sie denken nicht richtig über das Potentiometer nach - es ist ein dreipoliges Gerät, bei dem der Wischer effektiv die Verbindung von R1 und R2 ist - Sie scheinen es als Rheostat zu betrachten, dh als zweipoligen variablen Widerstand, und dies kann natürlich ein Problem sein über Lieferungen.

Verwenden Sie grundsätzlich einen Topf (vielleicht 10 kOhm), um R1 und R2 zu ersetzen. Dadurch erhalten Sie eine variable Spannung zwischen 0 V und 30 V, die in den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers eingeht.

Auch R3 kann ein Kurzschluss sein und R4 wird nicht benötigt.

Ich habe die Rückkopplungswiderstände hinzugefügt, weil jede meiner Lösungen bei jedem Widerstandswert die Hälfte der beabsichtigten Referenz ergeben hätte. Ich kann nicht glauben, dass ich das nicht bemerkt habe.

Bei Linearreglern führt eine hohe Eingangsspannung (30 V) und eine niedrige Ausgangsspannung (1 V) bei einem hohen Strom (3 A) immer zu einer hohen Verlustleistung ( (30 V - 1 V) * 3 A = 87 Watt). Das ist der Hauptnachteil dieses Designs.

Um dies zu lösen, haben Sie einige Optionen, die Ihr Design jedoch komplizierter machen.

  • Verringern Sie die Eingangsspannung (wählen Sie eine andere Spannung am Transformator (einige Transformatoren haben mehrere Ausgangsspannungen, wie 12 V, 18 V, 24 V usw.). Einige kommerzielle Laborgeräte verwenden dieses Schema.
  • Senken Sie die Eingangsspannung mit einem Schaltwandler, ich habe vor 20 Jahren einen solchen mit einem L296-Schaltregler entworfen und gebaut, er hat auch einen Linearregler nach dem Schaltregler.
  • Nimm einen Schaltregler.

Einen Regler dazu zu bringen, auf 0 V herunterzugehen, kann auch mit einem standardmäßigen (einstellbaren) Spannungsregler-IC erfolgen. Dies kann mit Hilfe einer negativen Spannung erfolgen oder Sie können einen Operationsverstärker verwenden, der mit einer Eingangsspannung von 0 V arbeiten kann (z. B.: MCP6002 ), und den Operationsverstärker als Fehlerverstärker verwenden. Der Ausgang des Operationsverstärkers steuert dann den Feedback-Pin des Regler-IC.

Nicht alle oben genannten Lösungen sind so einfach, dass ich sie einem Anfänger empfehlen würde. Meine erste Versorgung verwendete einen L200-Linearregler und eine negative Versorgung, damit ich auf 0 V heruntergehen konnte. Die Verwendung einer integrierten Lösung bietet auch Schutz vor Überhitzung, was eine nette Sache ist. ST hat ein nettes Dokument, um Ihnen den Einstieg in den L200 zu erleichtern: Anmerkung des Designers . Der L200 ist uralt, ich weiß ;-) Sicherlich gibt es modernere ICs, die auch funktionieren würden.

Wenn Sie keinen IC verwenden möchten, hier ein sehr schönes klassisches "70er-Jahre-Stil" ;-) Netzteil !

Ich wollte zuerst mit einem SMPS gehen, aber obwohl sie effizienter sind, sind sie kompliziert und nicht so sauber. Das Modell BJT, das ich im Diagramm habe, kann 40 W verarbeiten. Warum nicht einfach ein paar davon verwenden?
Sicher, Sie können ein paar davon parallel verwenden, dann vergessen Sie nicht, einige kleine (0,1 - 0,5 Ohm) Widerstände in Reihe mit dem Emitter zu schalten, damit die Last gleichmäßig verteilt wird, genau wie hier: powersupply88.com/24v- to-12v-converter.html Ich stimme zu, dass geschaltete Konverter zu kompliziert sind, wenn Sie einen von Grund auf neu bauen möchten. Sie sind viel weniger kompliziert, wenn Sie eine integrierte Lösung verwenden, aber das PCB-Layout kann kritisch sein. Die Ausgabe ist zwar aufgrund von Schaltspuren nicht so sauber, aber eine gute Filterung kann viel helfen.
Autsch ... das sind einige riesige Widerstände. Gibt es einen Weg, das zu umgehen?
Riese ? Die Größe des Widerstands hängt nur von der erforderlichen Verlustleistung ab. Bei 3 A aufgeteilt auf 3 Transistoren ist das 1 A pro Transistor, nehmen wir an 0,3 V Abfall also 0,3 Ohm, 0,3 W Ich würde dann 0,5 W Widerstände wählen, die sind nicht so groß. In dem Link verwenden sie 10-W-Widerstände, das ist hier nicht nötig! 0,5W reichen aus
Ehrlich gesagt verstehe ich nicht, warum wir die Widerstände brauchen ... können nicht alle Emitter elektrisch gemeinsam sein?
Nein, deshalb: electronic.stackexchange.com/questions/77045/… Bei Bipolaren wird man versuchen, sich selbst in die Luft zu sprengen, während die anderen sitzen und nichts tun ;-) Bis keine 1 in die Luft gesprengt ist und keine 2 dabei die volle Ladung bekommt der Rest sitzt und tut nichts ... Bei BJTs bedeutet mehr Wärme mehr Strom bedeutet mehr Wärme ... Sie verstehen, was ich meine. MOSFETs dagegen schützen sich selbst, mehr Hitze: weniger Strom: weniger Hitze...