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Spannungsregelung mittes Transistor/FET

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earnst:
Hallo,

hier mal ein Prinzip einer Regelung:



Q1 ist der Regelverstärker, der auch als MOSFET ausgeführt werden kann. Referenzspannung Vz am Emitter, R4 ist Vorwiderstand der ZD. Über den Spannungsteiler R1/R2 wird ein Teil der Ausgangsspannung zur Basis Q1 geführt. (R5 und R6 sind nur Schutzwiderstände).

Funktion: Über R3 (Kollektor-R von Q1) wird Q2 aufgesteuert, die steigende Ausgangsspannung wird geteilt über R1/R2 der Basis Q1 zugeführt. Sobald dort die Spannung größer Vz (+Vbe, ~ 0,7V) ist, öffnet Q1 und zieht die Gate-Spannung von Q2 runter, so daß sich die Spannung Vout einstellt, die der Gleichung

Vout · R2 / (R1 + R2) = Vz + Vbe   gehorcht.

Achtung, im Schaltplan fehlen typische Schutz- und Siebelemente

mfg ernst

Bierschinken:
Nabend,

ich danke allen für die rege Beteiligung!

Beim lesen eurer Antworten sind mir noch einige Fragen geblieben.
Grundsätzlich möchte ich die Spannung für meine Schirmgitter und die zugehörige Vorstufe auf ein bestimmtes Limit einstellen und den Effekt der Siebung der "Längsregelung" nutzen um auf große Elkokapazitäten verzichten zu können.

Ich habe zum besseren Verständnis nochmal die Schaltung auf die zur Funktion wichtigen Elemente reduziert.



Was mir klar ist . . .
- D1 legt mit seiner Zener bzw. Avalanchespannung die Höhe von Uaus fest.
- Damit D1 funktioniert muss ein Strom von 0,1 Idmax durch sie fließen
- Idmax ergibt sich aus Pd/Uz

Was mir nicht klar ist . . .
- Wie wird R1 gewählt um den gewünschten Id zu bekommen?
- Was passiert wenn Uein < Uz? (Dann müsste Uaus = 0V sein oder?)

Ich würde das gerne anhand eines Beispiels durchexerzieren:
Wir haben Uein = 100V, Uz wählen wir mit 80V und Pd beträgt 2W.

Dann liegt Idmax bei 2W/80V = 25mA, d.h. Idmin sollte bei mindestens 2,5mA liegen.
Die Frage lautet also; Wie groß muss jetzt R1 sein um einen Strom von 2,5ma einzustellen? - Könnte mir das bitte jemand vorrechnen?


Mein Lösungsansatz wäre zu sagen an D1 fallen 80V ab, also fallen bei Uein von 100V über R1 die verbleinenden 20V ab.
Jetzt kenne ich Ur und Ir, d.h. ich rechne mir R aus mit R = U/I = 20V/2,5mA = 8kΩ
R1 muss aber etwas kleiner sein, da Id aus stabilitätsgründen etwas über Idmin liegen sollte.
Also wähle ich einen Vorwiderstand von 6k8, denn damit läge Id bei 2,9mA (20V/6,8kΩ = 2,9mA) und somit über den geforderten 2,5mA.
Liege ich damit richtig oder ist das Blödsinn?

Grüße,
Swen

Fandango:
Hallo Swen
ich glaube Du siehst das gerade etwas verkehrt, an D1 fallen keine 80V ab, dafür ist R1 zuständig, zwischen Uein und Uz misst du 80V.
Vielleicht ist es einfacher zu verstehen wenn du die tatsächliche Flußrichtung der Elektronen anschaust, also von - nach +.
Die Z-Diode lässt erst ab ihrer Schwellspannung die Elektronen durch.
Dieser Plan ist die SG-Versorgung für meine neue Endstufe, an Stelle des R 120K kannst du auch eine Z-Diode einsetzen.


Die Z15 ist eine Schutzdiode die vom Typ des FET abhängig ist und der C 10n reduziert höherfrequente Schwingungen.
Der C 10µ nimmt den restlichen Brumm weg und sorgt auch noch für einen sanfteren Anlauf.
Diese Schaltung funktioniert einwandfrei bei ca. 320V und sorgt für eine SG-Spannung von ca. 175V.

Dein Vorwiderstand sollte mind. 33K haben.

Gruß,
Georg

Manfred:
@Bierschinken

In das Gate des Mosfets fließt kein bzw. ein vernachlässigbarer kleiner Strom,
so  kann die die Schaltung mit R1 und D1 als Standardstabilisierungsschaltung betrachtet werden.
Zur Dimensionierung siehe z.B. hier:
http://www.elektroniktutor.de/analog/uz_stabi.html

Gruß
Manfred

SvR:
Salü,
@Georg: Deine Schaltung hat allerdings den Nachteil das Schwankungen der Eingangsspannung nicht ausgeglichen werden, da die Referenzspannung mit schwankt. Wird R 120k (wie von dir erwähnt) durch eine Z-Diode ersetzt ist die Referenzspannung stabil.

@Bierschinken: Ich denke deine Rechnung passt so. Hier das ganze noch mit Transistoren: http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/powzen.htm
Wenn mans ganz genau machen will kann man die Z-Spannung aus mehreren Z-Dioden zusammensetzen, sodass sich deren Themperaturkoeffizenten (positiv und negativ) ausgleichen. Grob kann man sagen das Z-Dioden < 5,1V einen negativen, Z-Dioden > 5,1V einen positiven Themperaturkoeffizenten haben. Allerdings wäre das für einen Röhrenverstärker leicht overkill. In einem Messgerät/Labonetzteil aber vielleicht interessant.
mfg sven

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