Unterschied fixer und einstellbarer Spannungsregler ?

FliegerJulius · Jul 14, 2015

Hallo zusammen,

ich bin im Moment dabei mich ein wenig in die Elektrotechnik einzuarbeiten. Jedoch habe ich noch 2 Fragen zum Thema Spannungsregler.
Die Erste steht bereits oben. Ich verstehe nicht, warum man einem Festspannungsregler nicht einfach auch eine höhere Spannung vormachen kann ?
Die zweite Frage ist: Warum liegt am GND Pin erst dann eine Spannung an, wenn ich diesen auch mit dem + Pol verbinde bzw. wie kann eine Spannung an einem Pin anliegen und warum reicht es nicht aus den Pin mit der Refrenzspannung (den GND Pin) an + zu verbinden ?

Danke schon einmal und Grüsse
Julius

dareen · Jul 14, 2015

FliegerJulius hat gesagt.:

Hä? Ich verstehe Dein Verständnisproblem nicht? Warum sollte man einem Festspannungsregler was vormachen? Er hat einen vorgegebenen Eingangsspannungsbereich und liefert am Ausgang eine feste Spannung. Was ist daran so kompliziert?

FliegerJulius hat gesagt.:

Am GND Pin DARF KEINE SPANNUNG ANLIEGEN, da ist irgendwas ganz falsch gelaufen, d.h. der GND-Pin ist Dein Bezugspotential (i.d.R.), soll heißen, 0 V. Wenn Du den GND Pin mit "+" verbindest erzeugst Du einen Kurzschluss und dann gibt auch der Spannungsregler 0 V aus und das u.U. dauerhaft wenn er nicht kurzschlussfest ist

Beschreib mal bitte Dein Problem genauer und am besten mit Skizze

Edit: Kleine Ergänzung: AN einem Pin liegt schonmal keine Spannung, eine Spannung fällt zwischen zwei Pins ab die jeweil ein unterschiedliches Potential haben. Ein Pin kann höchstens ein Potential bzgl. einem anderen Potential haben. D.h. am "+"-Pin hast Du i.d.R. ein höheres Potential als am GND-Pin und zwischen "+" und GND hast Du dadurch eine Spannung von XXX Volt.

FliegerJulius · Jul 14, 2015

dareen hat gesagt.:

Der Unterschied zwischen einem Festspannungsregler und einem einstellbaren Spannungsregler ist meines Wissens nach, dass man beim einstellbaren Spannungsregler die Ausgangsspannung auf die geregelt wird einstellen kann. Richtig?
Mit vormachen meinte ich, dass man als Bezugspotential eben nicht 0V sonder z.b. 3V, sodass bei einem 5V Regler auf 8V geregelt wird. (theoretisch) Das soll sich mit eine wie im Anhang dargestellten Schaltung verwirklichen lassen.
Meine Frage ist jetzt aber wofür kaufe ich dann einen variablen Spannungsregler wenn ich die Spannung bei einem Festspannung
Regler genauso anpassen kann ?

dareen hat gesagt.:

Mein Problem ist im Grunde, dass ich die Schaltung (Anhang) nicht verstehe. Was genau bewirken die 2 Wiederstände und die Verbindung zu + ? Ich hatte einmal gelesen, dass man dem Regler so ein anderes Bezugspotential gibt. (siehe oben)

Grüsse

dareen · Jul 14, 2015

Ahhh, jetzt ist mir klar, worauf Du hinaus willst - Bilder sprechen halt doch mehr als Tausend Worte

Ich musste jetzt mal kurz schauen weil das Datenblatt genau für die angegebene Schaltung den Anwendungsfall einer Konstantstromquelle darstellt, deren Strom man über R1 einstellt. Aber bzgl. Deiner Frage ist die Sache hier noch einfacher

Als erstes lies Dir mal schnell das hier durch und dann sollte es schon fast "Klick" machen wozu die Widerstände gut sind und warum man damit die Ausgangsspannung anheben kann (Stichwort: SPANNUNGSTEILER):

http://www.dieelektronikerseite.de/Elements/78xx%20-%20Der,%20der%20die%20Spannung%20regelt.htm

Wichtig auch ganz unten die Schutzdiode!!!!

Und nun: die Widerstände bilden einen Spannungsteiler (logisch) wobei für die Anhebung der von Vout der Spannungsabfall über R2 entscheidend ist. Denn genau dieser hebt Dein Referenzpotential (GND) um genau diesen Wert an und damit ergibt sich am Ausgang: Vout = 5 V + U(R2).

Der Spannungsteiler sollte aber nicht zu niederohmig gewählt werden damit er den Regler am Ausgang nicht zu sehr belastet (Du brauchst den Strom ja für Deine Last).

Und ganz wichtig: DIE EINGANGSSPANNUNG MUSS HÖHER SEIN ALS DIE AUSGANGSSPANNUNG!!! Sonst geht der Regler instant kaputt und er liefert auch keine geregelte Spannung am Ausgang (Stichwort Drop Out).

Beispiel: R2 = 2k, R1 = 1k

-> damit fallen über R2 etwa 3,3 V ab und der Regler regelt die Ausgangsspannung auf 8,3 V hoch. Durch den Spannungsteiler fließen aber nur etwa 1,6 mA. Da kann man die Werte auch noch kleiner machen

Deine Eingangsspannung sollte hier aber mindestens bei 10 V liegen da der 7805 eine Drop Out Spannung von 2 V hat!

HolgerS · Jul 14, 2015

Hallo Julius,

wen Du gerade dabei bist Dich in die Elektrotechnik einzuarbeiten,
solltest Du nicht bei den "Hinterhof - Hacks" anfangen.
Die Festspannungsregler haben eine interne Referenz, einen internen
Feedback zum Ausgangssignal und sind auf diese Konstellation
vom Regelverhalten her optimiert (auch wenns ein 40 Jahre alter 7805 ist).
Wenn Du dem jetzt die stabile GND-Referenzm nimmst kannst Du kaum
einschätzen wie sich das dynamische Regelverhalten verhält.
Wenn Du 'ne Glühbirne hinten drann hast, ok;
bei 'ner folgenden Elektronik, besser nicht.

Gruß Holger...

dareen · Jul 14, 2015

HolgerS hat gesagt.:

Hallo Julius,

wen Du gerade dabei bist Dich in die Elektrotechnik einzuarbeiten,
solltest Du nicht bei den "Hinterhof - Hacks" anfangen.
Die Festspannungsregler haben eine interne Referenz, einen internen
Feedback zum Ausgangssignal und sind auf diese Konstellation
vom Regelverhalten her optimiert (auch wenns ein 40 Jahre alter 7805 ist).
Wenn Du dem jetzt die stabile GND-Referenzm nimmst kannst Du kaum
einschätzen wie sich das dynamische Regelverhalten verhält.
Wenn Du 'ne Glühbirne hinten drann hast, ok;
bei 'ner folgenden Elektronik, besser nicht.

Gruß Holger...

Geh ich natürlich auch voll, aber hier ging's ja um das Verständnis der Schaltung

FliegerJulius · Jul 14, 2015

Okay soweit habe ich alles verstanden und mir auch noch einmal etwas zu Spannungsteilern durchgelesen aber ich habe noch die Frage (auch wenn die jetzt vielleicht ein bisschen blod ist) warum brauche ich den Spannungsteiler überhaupt wenn ich doch alles mit R2 regulieren kann?

@holger: Der Regler soll zum nachladen eines Akkus im Flieger dienen. Ich plane gerade ein kleines Projekt für die kommenden Ferien was ich mit einem guten Freund aus Österreich verwirklichen will. (Range-Extender durch Solar) Deshalb fange ich nicht ganz von vorne an was ich aber nach und nach aufarbeiten will weil ich es total gut finde, wenn man sich vieles selbst bauen kann und einfach ein gutes Verständnis von Strom (oder el. Enegie

) hat. Ich bin jetzt schon seit 10 Jahren Modellflieger aber so wirklich Ahnung von Elektrotechnik habe ich zugegebenermassen nicht. Leider bietet meine Schule ein solches Fach auch nicht an.

DerCamperHB · Jul 14, 2015

Weil das Verhältnis R1 zu R2 Wichtig dabei ist
R1 hat immer 5V Spannung
Je nachdem wie R1 zu R2 ist, ist die Spannung am R2, und somit die Gesamtspannung

HolgerS · Jul 14, 2015

Hallo Julius,

sorry, aber einen Solarladeregler für Akkus kannst Du mit Deiner angedachten,
hier dargestelletn Technik nicht verwirlichen.
Suche doch mal bei den diversen Elektronikanbietern nach diesem Stichwort,
evt. gibt es fertige Module.

Gruß Holger...

dareen · Jul 14, 2015

FliegerJulius hat gesagt.:

Es gibt keine blöden Fragen

Wir haben alle mal "dumm" angefangen :wow:

Wie willst Du denn die Schaltung mit nur einem Widerstand aufbauen (also R1 weg lassen)? Das Prinzip ist, dass Du das Bezugspotential (hier Masse/GND) um einen bestimmten Spannungswert auf ein anderes Potential anhebst. Genau diese Spannung fällt über R2 ab (von Pin 3 nach GND). Diese Spannung muss aber erstmal erzeugt werden und dafür brauchst Du einen Strom den der Regler am Ausgang liefert und über R1 durch R2 leitet. Wo soll denn der benötigte Strom durch R2 herkommen? Okay, der Regler hat einen Ruhestrom IQ (siehe Datenblatt) von etwa 5-8 mA (Okay... hab ich gerade im Datenblatt gesehen, dass der "so hoch" ist) - damit würde theoretisch bei meinem obigen Beispiel schon eine Spannung von 10 V über R2 abfallen (bie Iq=5 mA und R2=2k), ABER der Strom ist temperaturabhängig und damit nicht konstant und damit würde Deine Ausgangsspannung extrem schwanken und durch den "hohen" Widerstand wäre auch das benötigte gemeinsame Referenzpotential für Ein- und Ausgang nicht konstant... und damit weißt Du nicht was der Regler treiben wird, wie Holger bereits schreibt.

Aufgrund der Tatsache, dass Iq so "hoch" ist müsste natürlich der Spannungsteiler viel niederohmiger werden da der Strom (1,6 mA in meinem Beispiel oben) aus dem Ausgang (Pin 3) UND Iq durch R2 fließen und Iq damit der bestimmende Strom wäre. Bei Tranistorverstärkern stellt man den Arbeitspunkt auch meist mit einem Spannungsteiler ein und da sollte der Eingangsstrom des Spannungsteilers (hier der Strom aus Pin 2) ungefähr 10 Mal so groß sein wie der Querstrom der den Spannungsteiler belastet (hier der Strom aus Pin 3 also Iq).
--> Damit würdest Du alleine schon >80 mA am Ausgang verbraten die Du zum einstellen der Offset-Spannung brauchst und das ist schon fast 1/10 Deines Maximalstromes (1 A) den der Regler liefern kann, also nicht besonders sinnvoll. Dein Spannungsteiler darf insgesamt dann nicht größer als 5V / 80 mA = 62 Ohm (=R1+R2) werden und damit ist er sehr niederohmig, was wir ja nicht wollen (wie ich oben schrieb)... also alles in allem keine optimale Lösung, zumindest für das Beispiel mit den Vout=8V

HolgerS · Jul 14, 2015

@dareen:

tolle Ausführung.

Gruß Holger...

FliegerJulius · Jul 14, 2015

Ein grosses Danke an dareen ! Denke das mit dem Regler habe ich jetzt ganz gut verstanden. Blöd ist nur dass das Ganze so nicht funktionieren wird. Dafür danke an Holger. Besser ich merke es vorher als nachher

Angefangen hat das ganze mit diesem Bericht: http://www.aufwind-magazin.de/redaktion/0513_solar/
Hier wurde eben ein solcher Regler verwendet. Glaube ich :shy:

P.S.: Wie habt ihr das gelernt? Selbst beigebracht durch Bücher, Internet etc. oder seid ihr beide ehemalige Elektrotechnik Studenten?

dareen · Jul 14, 2015

FliegerJulius hat gesagt.:

Also nach nur kurzem Überfliegen des Artikels hab ich gefunden, dass der einen Low-Dropout Regler von LT (Linear Technology) benutzt, nämlich den LT1529CT. Der hat nämlich auch nicht das Problem wie der 7805, der eine wesentlich höhere Eingangsspannung braucht als die Ausgangsspannung ist. Zudem hat Linear sehr viele gute Laderegler als ICs im Programm - hab mich mit der Materie erst vor kurzem beruflich befassen müssen hinsichtlich effizientes Energy Harvesting (Solar ist ja auch nix anderes) und da ist LT ganz weit vorne mit dabei

Such mal bei denen nach Ladereglern.

Als Einstieg vielleicht hier mal zwei Links:

http://www.linear.com/product/LTC3108
http://www.linear.com/product/LTC3108-1

[Edit]
Kleiner Nachtrag:
http://www.linear.com/products/Energy_Harvesting

Das ist direkt die Kategorie "Energy Harvesting" von LT, da findest Du auch die meisten und interessantesten Journals und Design Notes in der rechten Spalte

[/Edit]

Ohne Englisch geht da leider nix

Schau auch rechts in der Leiste nach den Datenblättern, Journals und App-Notes. Da findest Du fertige Schaltungen mit Beispielen u.a. auch für die Energiegewinnung aus Solarzellen in kombination mit Batterie/Akku - das können die Dinger nämlich kombiniert

FliegerJulius hat gesagt.:

Dipl.-Ing. Elektrotechnik - Mikroelektronik, Amateurfunkzeugnis Klasse A - da kommt schon einiges an Wissen zusammen und wenn man da dann einmal in der Welt drinsteckt geht die Lernkurve natürlich durch Bücher und Internetrecherchen steil nach oben :wow:

Und solche Foren hier sind natürlich auch Top wenn sich Gleichgesinnte helfen

FliegerJulius · Jul 15, 2015

Okay danke für die Links. Ich werde mich einmal durchklicken. Mit dem Englisch komme ich eigentlich ganz gut klar.
Genrell ist es aber doch möglich einen Akku über einen Spannungsregler zu laden?

Und gut wenn du das Studiert hast ist es verständlich dass du das kannst. Dachte schon das gehört zum Allgemeinwissen als Modellbauer

Aber gut dass wir so Leute hier im Forum haben.

dareen · Jul 15, 2015

FliegerJulius hat gesagt.:

Jain... Also möglich ja, aber der Spannungsregler wird eher als Konstantstromquelle eingesetzt und sollte dabei möglichst auch steuerbar sein. Einfach so einen Spannungsregler an einen Akku hängen ist da nicht zielführend. Du musst mindestens noch die Spannung überwachen und wenn möglich den Ladestrom steuern. Im Endeffekt ist der Spannungsregler nur ein Teil einer Ladeelektronik.

Aber wie bereits gesagt, schau Dir mal die ICs von LT an, die können das bereits alles

Es gibt natürlich auch noch andere IC-Hersteller aber LT fällt mir da als einziger im Moment ein

s.nase · Jul 15, 2015

LinearSPannungsregler sind letzlich nur veränderliche Widerstände, die ihren Widerstandswert abhängig von der Eingangs und AUsgangsspannung anpassen, so das am Ausgang immer ne möglichst fest eingestellte SPannung anliegt. Zum laden eines Akkus brauchst du aber nicht nur ne einstellbare Ladeschlußspannung, sondern auch eine Möglichkeit den maximalen Ladestrom ein zu stellen.

Dafür kannst du z.B. einen Schaltregler verwenden, an dem man nicht nur die maximale AusgangsSPannung einstellen kann, sondern auch den maximalen AUsgangsstrom. Solche Schaltregler gibt es fertig aufgebaut günstig bei Ebay, wenn bei dir 3-5A Ladestrom ausreichend ist.

FliegerJulius · Jul 15, 2015

Okay. Also ich werde mich jetzt einmal mit den Ladereglern beschäftigen und mich bei Fragen evtl. nochmals melden.

Soweit danke erst einmal an alle die geholfen haben und danke auch an s.nase für den Tipp. Sollte ich mit den Ladereglern dann doch nicht zurecht kommen, werde ich auf diese Lösung zurück greifen.

Grüsse
Julius

HolgerS · Jul 15, 2015

Hallo Julius,

wenn Du uns Dein anvisertes Projekt hier ein wenig konkretisieren würdest,
währe sicherlich jemand bereit Dich zu unterstützen um es zu realisieren.
Dazu ist ein Forum doch da

.

Gruß Holger...

Unterschied fixer und einstellbarer Spannungsregler ?

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