Spannungsregler

Durch einen Bericht über den leider verstorbenen Robert A. Pease bin ich auf die Idee gekommen einen quasi diskreten Spannungsregler aufzubauen.

Spannungsregler gibt es ja bekanntlich wie Sand am Meer. Der LM317 oder die ICs vom Typ 78XX sind wohl die bekanntesten Vertreter. Warum also selber einen bauen, wenn es schon fertige ICs gibt?

1. Weil es geht, Spaß macht und man viel dabei lernen kann.

2. Weil man durch den (quasi) diskreten Aufbau einen viel größeren Freiheitsgrad gewinnen kann. Es reicht vielleicht nicht immer aus „nur“ 1,5 A mit einem LM317 regeln zu können. Vielleicht sollten es auch mal über 10 A sein, oder die Ausgangsspannung muss besonders genau sein, oder die Dropoutspannung soll besonders klein sein, oder die Regelgeschwindigkeit soll besonders schnell sein, oder das Überschwingen bei Laständerungen soll besonders klein sein …. Es gibt also genug Gründe. 

Ein Spannungsregler besteht im Wesentlichen aus zwei Funktionsblöcken

Blockschaltbild Spannungsregler

Das Regelglied über das die Spannung bzw. der Strom beeinflusst wird und das Stellglied, dass die Ausgangsspannung überwacht und das Regelglied beeinflusst. Das Regelglied lässt sich mit einem Transistor oder FET im Strompfad aufbauen. Das Stellglied kann mit einem OPV aufgebaut werden. Die Ausgangsspannung des Reglers wird mit einer Referenzspannung verglichen und das Element im Strompfad entsprechend angesteuert.

 

Der Schaltplan und das Bild  zeigen meinen ersten Entwurf. Der Regler funktioniert, aber es gibt noch viel zu verbessern. 

Spannungsregler

Spannungsregler

 

Ich habe mal eine kleine Tabelle zusammengestellt an der abgelesen werden kann, an welcher „Schraube“ gedreht werden muss, um eine bestimmte Eigenschaft des Spannungsreglers zu beeinflussen. 

 

Eigenschaft Komponente des Spannungsreglers
Spannungsfestigkeit Regelelement
Stromfestigkeit Regelelement
Dropout Spannung Regelelement (R_on)
Regelgeschwindigkeit SR des OPV/ Regelschaltung
Spannungsgenauigkeit Spannungsreferenz
Spannungsübersteuern Regelschaltung

 

Das Ganze ist natürlich nur eine Daumenregel, weil der ganze Regelkreis sich gegenseitig beeinflusst. Es macht also keinen Sinn einen OPV mit superschneller SR zu verbauen und dann den Regelkreis zu bedämpfen.   

Wer sich noch ein bisschen mehr für Spannungsregler interessiert, dem sei die Seite hier empfohlen.

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