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Hallo liebes Elko,

ich habe aus Lust und Langeweile mal eben versucht einen einstellbaren Linear Regler diskret zu simulieren.

Da ich kürzlich auf der Suche bei LT nach niedrig LDO's war. Habe ich quasi versucht das Prinzip des LT3080 diskret zu realisieren in Multisim.

Dieser ist wie folgt aufgebaut intern:



Quelle: Linear Technology


Als Leistungsbauelement habe ich einen typischen Power-FET verwendet, den ich auch noch privat verfügbar habe. Nämlich den irfp150(n).

Als stabile KSQ habe ich mir hier aus dem Elko die Doppel-LED KSQ zu nutze gemacht, welche ich mit einem Poti einstellbar auf 100uA stellen kann.

Dazu wird dann noch ein weiteres Poti angeschlossen, welches dann die Spannung einstellen soll.

Das ganze geht auf einen nicht-invertierenden Eingang eines Leistungs-OP(LT1210), welcher eigentlich für eine FET Ansteuerung auch unnütz wäre. Da ich aber vorher einen simplen BD139 als Leistungselement gewählt hatte, war das dann doch notwendig, als den Ausgangsstrom herumgedreht habe.

Am invertierenden Eingang des OP geht ein 1:100 Spannungsteiler bestehend aus 1k -> - -> 100k -> Masse.

Vorher wurde der invertierende einfach auf den Ausgang gelegt, da er dort dann als Spannungsfolger arbeiten sollte. Problem war, dass bei einem Lastwiderstand von <5Ohm, die Ausgangsspannung(10V hatte ich erstmal als fixe Ausgangsspannung am Poti eingestellt) auf ca. die Hälfte absank.

Mit dem Spannungsteiler konnte dann die Ausgangsspannung auf 10V gehalten werden.

Die Sache ist, ich weiß nicht genau was dieser Spannungsteiler am nicht invertierenden Eingang genau bewirkt. Dass muss ich dann ehrlicher Weise zugeben. Also zerdeppert mich nicht gleich. Ich war im Versuchswahn

Wie gesagt das ganze "funktioniert" in Multisim ganz gut, auch bei variablen Ausgangsspannungen.

Ich hoffe ihr könnt mir sagen ob das ganze vllt. Murks ist, und nie in der Realität funktionieren wird. Oder das es funktioniert, und was dann genau diese Beschaltung dieses OP bewirkt?

Diese LT1210 OP's sind recht teuer, werden aber aktuell in einem anderen Projekt zur GDT Ansteuerung genutzt(was wunderbar funktioniert )

Herzlichen Dank!

Grüße Esel

--
Esel sind die besten Tiere!
Wenn jemand etwas gegen Esel hat, so legt er sich mit dem Heiligen Geist persönlich an

» Am invertierenden Eingang des OP geht ein 1:100 Spannungsteiler bestehend
» aus 1k -> - -> 100k -> Masse.
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» Vorher wurde der invertierende einfach auf den Ausgang gelegt, da er dort
» dann als Spannungsfolger arbeiten sollte. Problem war, dass bei einem
» Lastwiderstand von <5Ohm, die Ausgangsspannung(10V hatte ich erstmal als
» fixe Ausgangsspannung am Poti eingestellt) auf ca. die Hälfte absank.
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» Mit dem Spannungsteiler konnte dann die Ausgangsspannung auf 10V gehalten
» werden.
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Funktioniert schon. Aber eine low dropout Reglung wird das nicht.

Das Einbrechen der Ausgangsspannung ohne den Spannungsteiler 1K -100k Ohm, kann ich mir nur durch Schwingen der Schaltung erklären.
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» » Am invertierenden Eingang des OP geht ein 1:100 Spannungsteiler
» bestehend
» » aus 1k -> - -> 100k -> Masse.
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» » Vorher wurde der invertierende einfach auf den Ausgang gelegt, da er
» dort
» » dann als Spannungsfolger arbeiten sollte. Problem war, dass bei einem
» » Lastwiderstand von <5Ohm, die Ausgangsspannung(10V hatte ich erstmal
» als
» » fixe Ausgangsspannung am Poti eingestellt) auf ca. die Hälfte absank.
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» » Mit dem Spannungsteiler konnte dann die Ausgangsspannung auf 10V
» gehalten
» » werden.
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» Funktioniert schon. Aber eine low dropout Reglung wird das nicht.
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» Das Einbrechen der Ausgangsspannung ohne den Spannungsteiler 1K -100k Ohm,
» kann ich mir nur durch Schwingen der Schaltung erklären.
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So eine Schaltung im Unity-Gain-Bereich ist ohne zusätzliche Frequenzgang-Kompensation kritisch. Da genügt es einfach nicht wenn der Opamp selbst für sich untitygain-stable ist.

Im vorliegenden Beispiel könnte man die Instabilität auch dadurch in den Griff bekommen, wenn man parallel zu R9 eine RC-Serieschaltung schaltet, so dass für höhere Frequenzen ein etwas höheres Gain "vorgetäuscht" wird. Damit hatte ich jedenfalls schon mal Erfolg gehabt.

National schlägt genau so etwas für den Opamp LF357 vor, wenn man aus dem minimal zulässigen Gain = 5 Gain = 1 hinkriegen will.

PS.: Den LF357 gibt es schon lange nicht mehr. Nur noch den LF356, - der langsamere Bruder.

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

» » »
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» So eine Schaltung im Unity-Gain-Bereich ist ohne zusätzliche
» Frequenzgang-Kompensation kritisch. Da genügt es einfach nicht wenn der
» Opamp selbst für sich untitygain-stable ist.
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» Im vorliegenden Beispiel könnte man die Instabilität auch dadurch in den
» Griff bekommen, wenn man parallel zu R9 eine RC-Serieschaltung schaltet,
» so dass für höhere Frequenzen ein etwas höheres Gain "vorgetäuscht" wird.
» Damit hatte ich jedenfalls schon mal Erfolg gehabt.
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» National schlägt genau so etwas für den Opamp LF357 vor, wenn man aus dem
» minimal zulässigen Gain = 5 Gain = 1 hinkriegen will.
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Es ist ja auch zu bezweifeln, dass die Verstärkungserhöhung von 1 auf 1,01 ausreicht, ein Schwingen vollends zu unterdrücken. Ohne Oszilloskop würde ich dem nicht trauen!
Hier habe ich ein paar Beispiele solcher, von dir erwähnten, Trickschaltungen.

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» » So eine Schaltung im Unity-Gain-Bereich ist ohne zusätzliche
» » Frequenzgang-Kompensation kritisch. Da genügt es einfach nicht wenn der
» » Opamp selbst für sich untitygain-stable ist.
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» » Im vorliegenden Beispiel könnte man die Instabilität auch dadurch in
» den
» » Griff bekommen, wenn man parallel zu R9 eine RC-Serieschaltung
» schaltet,
» » so dass für höhere Frequenzen ein etwas höheres Gain "vorgetäuscht"
» wird.
» » Damit hatte ich jedenfalls schon mal Erfolg gehabt.
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» » National schlägt genau so etwas für den Opamp LF357 vor, wenn man aus
» dem
» » minimal zulässigen Gain = 5 Gain = 1 hinkriegen will.
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» Es ist ja auch zu bezweifeln, dass die Verstärkungserhöhung von 1 auf 1,01
» ausreicht, ein Schwingen vollends zu unterdrücken.

Das tut es ganz bestimmt nicht unter der Berücksichtigung von Exemplarstreuung und Temperaturunterschied.

» Ohne Oszilloskop würde ich dem nicht trauen!

Also wenn das so ist, dann ist das bei so einer Schaltung schlichtweg ein fertiger Unsinn. Das geht einfach nicht ohne Oszi.

Irgendwie habe ich das gar nicht mitbekommen, weil es für mich mehr als nur selbstverständlich ist, dass ein Oszi mit dabei sein muss.

Mir ist nämlich noch was anderes aufgefallen. Es ist ja richtig, dass man wegen Schwingvorgaengen vor das Gate eines PowerMOSFET ein Widerstand schalten sollte und zwar ganz nah ans Gate. Die hochfrequente Schwingung hat mit dem MOSFET selbst und dem Design zu tun. Und wenn zu diesem Zweck ein Gate-Vorwiderstand eingesetzt wird, ist er meist recht niederohmig, so etwa im 10-Ohm-Bereich.

Im vorliegenden Fall hat er 470 Ohm. Dieser Wert kann mit der Gate-Source-Kapazität oder auch mit dem Millereffekt sogar verstärkend die Drain-Gate-Kapazität oder beides zu einer signifikanten Signalverzögerung führen, welche zur Wirkung hat, dass die Phasenreserve der Regelschaltung zusätzlich reduziert wird und so in den Grenzbereich des Schwingens geraet, auch wenn man vielleicht auf dem Oszi noch gar nichts sieht.

Jaaaaa, und dazu kommt, es hat zwischen Ausgang und GND keinen Kondensator. Dieser muss mindestens im µF-Bereich liegen. Wenn zu wenig, erreicht man sogar das Gegenteil, nämlich ein Resonanzeffekt, weil nämlich eine analoge Regelschaltung, ob Verstärker oder Netzteil sich parasitiv-induktiv verhält: Zunehmende (Quell-)Impedanz bei zunehmender Frequenz. Mehr dazu kann man hier erfahren:
"Ein DC-Spannungsregler ist auch eine Induktivität!"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/uregindu.htm

» Hier habe ich ein paar Beispiele solcher, von dir erwähnten,
» Trickschaltungen.
»
»

Schön, wieder mal was aus einem DDR-Buch. Ich staunte schon oft...

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
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» » Ohne Oszilloskop würde ich dem nicht trauen!
»
» Also wenn das so ist, dann ist das bei so einer Schaltung schlichtweg ein
» fertiger Unsinn. Das geht einfach nicht ohne Oszi.
»
» Irgendwie habe ich das gar nicht mitbekommen, weil es für mich mehr als
» nur selbstverständlich ist, dass ein Oszi mit dabei sein muss.

Da wir beide keine "Simulanten" sind, wissen wir ja nicht, was so ein Simulationsprogramm macht.
»
» Mir ist nämlich noch was anderes aufgefallen. Es ist ja richtig, dass man
» wegen Schwingvorgaengen vor das Gate eines PowerMOSFET ein Widerstand
» schalten sollte und zwar ganz nah ans Gate. Die hochfrequente Schwingung
» hat mit dem MOSFET selbst und dem Design zu tun. Und wenn zu diesem Zweck
» ein Gate-Vorwiderstand eingesetzt wird, ist er meist recht niederohmig, so
» etwa im 10-Ohm-Bereich.
»
» Im vorliegenden Fall hat er 470 Ohm.

Mit der Lupe erkennt man, dass da 47 Ohm verbaut sind.


»
» Jaaaaa, und dazu kommt, es hat zwischen Ausgang und GND keinen
» Kondensator.

Oh! Das ist mir gar nicht aufgefallen.

»
» Schön, wieder mal was aus einem DDR-Buch. Ich staunte schon oft...

Ich habe auch noch die Entsprechenden ICs.

» » Irgendwie habe ich das gar nicht mitbekommen, weil es für mich mehr als
» » nur selbstverständlich ist, dass ein Oszi mit dabei sein muss.
»
» Da wir beide keine "Simulanten" sind, wissen wir ja nicht, was so ein
» Simulationsprogramm macht.

Ich denke aber zu wissen was es nicht macht: Das E-Simulationsprogramm hat keinen Sensor dafür wie man einen Print auslegt. Aber vielleicht gibt es ja Deluxe-Sim.-Programme, die eine Schnittstelle zu einem Printlayout-Programm haben und diesbezüglich mitwirken können. Man kann ja nie wissen was es alles gibt.

Hier noch was zur Sache zum nichtpsychologischen Simulieren:
"Simulieren und Experimentieren, ein Vorwort von Jochen Zilg"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/vorwort.htm

--
Gruss
Thomas

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Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
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» » » Irgendwie habe ich das gar nicht mitbekommen, weil es für mich mehr
» als
» » » nur selbstverständlich ist, dass ein Oszi mit dabei sein muss.
» »
» » Da wir beide keine "Simulanten" sind, wissen wir ja nicht, was so ein
» » Simulationsprogramm macht.
»
» Ich denke aber zu wissen was es nicht macht: Das E-Simulationsprogramm hat
» keinen Sensor dafür wie man einen Print auslegt. Aber vielleicht gibt es ja
» Deluxe-Sim.-Programme, die eine Schnittstelle zu einem Printlayout-Programm
» haben und diesbezüglich mitwirken können. Man kann ja nie wissen was es
» alles gibt.
»
» Hier noch was zur Sache zum nichtpsychologischen Simulieren:
» "Simulieren und Experimentieren, ein Vorwort von Jochen Zilg"
» http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/vorwort.htm

Hehe

Es sind in der Tat 47Ohm, ich hätte das Bild größer machen können, aber dann würden die mikrigen 150k Bytes(nicht kB!) nicht ausreichen um es hier es hochzuladen. Wie man diesen in einer solchen Anwendung berechnet ist mir ein Rätsel In frequentierten Angelegenheiten, dient er meist dazu um den Gatestrom im Einschaltmoment zu begrenzen, zweiteres um Schaltflanken noch zusätzlich zu verlängern, um es EMV-günstiger zu gestalten.

Wie anfangs erwähnt sollte das auch nur ein kleines Experiment werden, da mich das Prinzip (mit der Stromquelle), einen solchen Linearregler aufzubauen, interessiert hat.

Und ich hab auch 2x Oszilloskope ein digitales hand-scope und ein uraltes mittelalter steinzeit altes Oszilloskop von Grundig

Es besteht auch gerade noch kein Interesse das real aufzubauen. Da ich zurzeit an einem Flusswandler mit aktiver Klemmung arbeite. Mir ging es dabei nur um die eventual Machbarkeit.

Aber vielen Dank für die ganzen hilfreichen Beiträge.

In weiteren "Simulationen" konnte ich bei "schnellen" Lastsprüngen auch ein Schwingen feststellen in der Konstellation. Das schwingen hatte zwar nur ein relativ kleinen Spannungsteil(etwa 0.2-0.7Vpp) im höheren Freq. Bereich.

Vielen Dank

--
Esel sind die besten Tiere!
Wenn jemand etwas gegen Esel hat, so legt er sich mit dem Heiligen Geist persönlich an

» Es sind in der Tat 47Ohm, ich hätte das Bild größer machen können, aber
» dann würden die mikrigen 150k Bytes(nicht kB!) nicht ausreichen um es hier
» es hochzuladen.

Mikrig, - bedenke da kommt sehr viel zusammen und wenn man nicht limitiert geht es dem ELKO-Patrik zu sehr ans Portemonais, - nehme ich an.

Was benutzt Du denn für ein Bildformat? Ist das reines Bitmapping oder bereits komprimiert? Bis zu einem gewissen Kompressionsfaktor fällt eine Bildverschlechterung kaum auf.

» Wie man diesen in einer solchen Anwendung berechnet ist mir
» ein Rätsel

Mir auch. Das ist auch ein Bereich der Erfahrungswerte...

» In frequentierten Angelegenheiten, dient er meist dazu um den
» Gatestrom im Einschaltmoment zu begrenzen, zweiteres um Schaltflanken noch
» zusätzlich zu verlängern, um es EMV-günstiger zu gestalten.

Und zur Vermeidung der Eigenoszillation, wie bereits erwähnt. Nicht nur im linearen Anwendungsbereich.

» Und ich hab auch 2x Oszilloskope ein digitales hand-scope und ein
» uraltes mittelalter steinzeit altes Oszilloskop von Grundig

Bei digitalen Oszilloskopen hat man oft bei hohen Frequenzen das Problem des Aliasing...

An meinem Arbeitsort habe ich ein Fluke-Oszi, bei dem man mit einem Schalter zwischen Digital und Analog wählen kann. Das hat sich in den vielen Jahren als sehr nützlich erwiesen.

» In weiteren "Simulationen" konnte ich bei "schnellen" Lastsprüngen auch
» ein Schwingen feststellen in der Konstellation. Das schwingen hatte zwar
» nur ein relativ kleinen Spannungsteil(etwa 0.2-0.7Vpp) im höheren Freq.-Bereich.

Da die Schwingung nur beim Lastsprung erfolgt, ist sie aber aperiodisch gedämpft, oder?

Dann kann man diese Frequenzen am Ausgang - was absolut üblich und richtig ist - mit einer Parallel-Kombination aus Elko und Kerko abblocken.

Mir kommt grad noch in den Sinn: Ist C1 (10 nF) eine zusätzliche Frequenzgangkompensation? Ich schau jetzt nicht extra im Datenblatt nach.

--
Gruss
Thomas

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» » Es sind in der Tat 47Ohm, ich hätte das Bild größer machen können, aber
» » dann würden die mikrigen 150k Bytes(nicht kB!) nicht ausreichen um es
» hier
» » es hochzuladen.
»
» Mikrig, - bedenke da kommt sehr viel zusammen und wenn man nicht limitiert
» geht es dem ELKO-Patrik zu sehr ans Portemonais, - nehme ich an.
»
» Was benutzt Du denn für ein Bildformat? Ist das reines Bitmapping oder
» bereits komprimiert? Bis zu einem gewissen Kompressionsfaktor fällt eine
» Bildverschlechterung kaum auf.
»
» » Wie man diesen in einer solchen Anwendung berechnet ist mir
» » ein Rätsel
»
» Mir auch. Das ist auch ein Bereich der Erfahrungswerte...
»
» » In frequentierten Angelegenheiten, dient er meist dazu um den
» » Gatestrom im Einschaltmoment zu begrenzen, zweiteres um Schaltflanken
» noch
» » zusätzlich zu verlängern, um es EMV-günstiger zu gestalten.
»
» Und zur Vermeidung der Eigenoszillation, wie bereits erwähnt. Nicht nur im
» linearen Anwendungsbereich.
»
» » Und ich hab auch 2x Oszilloskope ein digitales hand-scope und ein
» » uraltes mittelalter steinzeit altes Oszilloskop von Grundig
»
» Bei digitalen Oszilloskopen hat man oft bei hohen Frequenzen das Problem
» des Aliasing...
»
» An meinem Arbeitsort habe ich ein Fluke-Oszi, bei dem man mit einem
» Schalter zwischen Digital und Analog wählen kann. Das hat sich in den
» vielen Jahren als sehr nützlich erwiesen.
»
» » In weiteren "Simulationen" konnte ich bei "schnellen" Lastsprüngen auch
» » ein Schwingen feststellen in der Konstellation. Das schwingen hatte
» zwar
» » nur ein relativ kleinen Spannungsteil(etwa 0.2-0.7Vpp) im höheren
» Freq.-Bereich.
»
» Da die Schwingung nur beim Lastsprung erfolgt, ist sie aber aperiodisch
» gedämpft, oder?
»
» Dann kann man diese Frequenzen am Ausgang - was absolut üblich und richtig
» ist - mit einer Parallel-Kombination aus Elko und Kerko abblocken.
»
» Mir kommt grad noch in den Sinn: Ist C1 (10 nF) eine zusätzliche
» Frequenzgangkompensation? Ich schau jetzt nicht extra im Datenblatt nach.

Im Datenblatt wird erwähnt, wenn sich die Last am Ausgang des OP kapazitiv verhält, empfiehlt sich es diesen Kondensator zwischen Out und Freq.Comp anzuschließen.

--
Esel sind die besten Tiere!
Wenn jemand etwas gegen Esel hat, so legt er sich mit dem Heiligen Geist persönlich an

» » Mir kommt grad noch in den Sinn: Ist C1 (10 nF) eine zusätzliche
» » Frequenzgangkompensation? Ich schau jetzt nicht extra im Datenblatt
» nach.
»
» Im Datenblatt wird erwähnt, wenn sich die Last am Ausgang des OP kapazitiv
» verhält, empfiehlt sich es diesen Kondensator zwischen Out und Freq.Comp
» anzuschließen.

Okay, dann stimmt meine Vemutung.

--
Gruss
Thomas

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