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Hallo zusammen

Ich befinde mich momentan im zweiten Semester eines Elektrotechnikstudiums an einer Schweizer FH.

In diesem Semester kamen die Begriffe Line-und Load-Regulation auf, welche nur sehr dürftig erklärt wurden.

Meine Frage ist nun, wie ich die Line- und Load-Regulation anhand eines Beispiels(siehe Foto) berechnen/bestimmen kann ?

Besten Dank für eure Zeit! Ich beisse mir an dieser Thematik schon seit Stunden die Zähne aus, aber leider hat mein Kopf noch nicht "geschalten".

Grüsse

» Hallo zusammen
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» Ich befinde mich momentan im zweiten Semester eines Elektrotechnikstudiums
» an einer Schweizer FH.
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» In diesem Semester kamen die Begriffe Line-und Load-Regulation auf, welche
» nur sehr dürftig erklärt wurden.
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» Meine Frage ist nun, wie ich die Line- und Load-Regulation anhand eines
» Beispiels(siehe Foto) berechnen/bestimmen kann ?
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» Besten Dank für eure Zeit! Ich beisse mir an dieser Thematik schon seit
» Stunden die Zähne aus, aber leider hat mein Kopf noch nicht "geschalten".
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» Grüsse
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Hausaufgaben wird dir hier keiner vorrechnen.
Im Internet gibt es viele Beispiele zur Berechnung von Z-Dioden Schaltungen.
Zum Beispiel hier:

https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1012151.htm
https://www.redcrab-software.com/de/Rechner/Elektronik/Zenerdiode-Vorwiderstand-Fix

Etwas wirst du doch sicherlich wissen.
Zeig mal deine Berechnung, dann kann man deine Fehler korrigieren.

Hallo Kendiman

Mir geht es nicht um die Berechnung der Schaltung oder um ein vorrechnen.
Die Berechnung des Vorwiderstandes ist soweit auch klar.

Mir geht es darum, wie ich eine Line- bzw. Load-Regulation zu bestimmen habe (Punkte b. und d.).
Anders gesagt:
Was muss ich mir überlegen, um die Line- bzw. Load-Regulation berechnen zu können?
Welche Gedankengänge muss ich dafür machen?
Mir fehlt das grobe Verständnis hinter der Thematik.

Ich weiss nur, wie die Definitionen lauten:

Line Regulation: Mit der Line Regulation wird die Sensivität der Ausgangsspannung auf Änderungen der
Eingangsspannung angegeben.

Load Regulation: Mit der Load Regulation wird die Sensivittät der Ausgangsspannung auf Änderungen der
Belastung bzw. der Last angegeben.

Du hast in der Schaltung den Vorwiderstand, die Z-Diode und die Last. Bei Kenntnis beider Widerstände kann man mittels der Kenlinie der Diode im Arbeitsbereich die Daten ermitteln. Die Steigung der Kenlinie zeigt den differentiellen Innenwiderstand der Diode. Also 3 Widerstände, einer davon stromabhängig...

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» Line Regulation: Mit der Line Regulation wird die Sensivität der
» Ausgangsspannung auf Änderungen der
» Eingangsspannung angegeben.
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» Load Regulation: Mit der Load Regulation wird die Sensivittät der
» Ausgangsspannung auf Änderungen der
» Belastung bzw. der Last angegeben.

Hallo,
man möchte eben, nur nochmals anders ausgedrückt, Schwankungen der Eingangs-Spannung (line regulation) möglichst eliminieren um ein Ändern der
Ausgangsspannung damit zu verhindern und auf der anderen Seite Schwankungen durch Lastwechsel am Ausgang (load regulation) so
verhindern können, dass die Ausgangsspannung trotzdem möglichst komplett stabil bleibt.
Meine Frage dazu an die erfahrene Runde wäre, ob diese schaltungstechnisch einen Kompromiss erfordert, weil die beiden Stabilisierungs-Arten
prinzipiell gegenläufig wären (?), oder ob man bei der Schaltungsentwicklung einer Spannungsversorgung nur herzhaft "reinbuttern" muss, wenn
Kosten und Platz für Bauteile (und Board-Größen) nicht die wichtigste Rolle spielen sollen?
Gruß Pit

Hallo,
» Meine Frage dazu an die erfahrene Runde wäre, ob diese schaltungstechnisch
» einen Kompromiss erfordert, weil die beiden Stabilisierungs-Arten
» prinzipiell gegenläufig wären (?),

sind sie nicht, und es ist nur eine Stabilisierung - also unabhängig von der Umsetzung ist nur 1 Regelkreis erforderlich.

» oder ob man bei der
» Schaltungsentwicklung einer Spannungsversorgung nur herzhaft "reinbuttern"
» muss, wenn
» Kosten und Platz für Bauteile (und Board-Größen) nicht die wichtigste Rolle
» spielen sollen?

Mit Bedacht die Anforderungen an die Schaltung definieren, die Rahmenbedingungen ermitteln, das Konzept wählen, überprüfen und umsetzen.

Auch wenn das immer wieder kontrovers diskutiert wird - auch die Stabilisierung mit der Z-Diode ist eine Regelung mit Soll-Ist Vergleich, nur dass dieser durch die Physik der Diode vorgegeben ist. Klar wird das, wenn man sich den Regler TL431 als Zweipol beschaltet vorstellt - dessen Innenschaltung (Referenzspannung und Fehlerverstärker mit soll/ist-Vergleich) kann man sich als "virtuelles" Ersatzschaltbild einer Z-Diode vorstellen. Es gibt also einen Regelkreis, der sowohl die Line-Regelung als auch die Load-Regelung vornimmt. Die ideale Z-Diode hätte einen differentiellen Innenwiderstand von 0 Ohm (absolut waagerechte Kennlinie) - das würde direkt zu einer Spannungsquelle mit einem Innenwiderstand von 0 Ohm führen. Diese Idealvorstellung führt zu idealer Line-Regelung und idealer Load-Regelung. Es gibt da also keine gegenläufigen Effekte, auch wenn es zunächst so scheinen mag.
Man muss jetzt für die optimale Schaltung dieses Parallelreglers die minimale sowie maximale Stromentnahme festlegen. Dabei ist zu beachten, dass bei minimaler Stromentnahme die Z-Diode maximal belastet wird und deren Erwärmung zu einer Spannungsdrift führen kann. Man sollte sich diesbezüglich das Datenblatt genau ansehen. Der maximal durch die Z-Diode fließende Strom ist also bei minimaler Stromentnahme der Schaltung und maximaler Versorgungsspannung, maximaler Z-Spannung und Sicherheitsrahmen mit dem Vorwiderstand festzulegen. Damit wird ist dann eigentlich auch der maximale Laststrom festgelegt.
Wie aus der Aufgabenstellung hervorgeht, ist für die Bestimmung der Line-Regulation die Last konstant zu halten, für die Bestimmung der Load Regulation ist die Versorgungsspannung konstant zu halten. Variiert werden dann entweder die Versorgungsspannung (Ripple!) oder der Lastwiderstand.
Bei diesen Entwurfsschritten erkennt man sehr schnell die Grenzen aber auch Vorteile von Parallelreglern - was wohl auch Sinn der Übung ist.
Grüße
Hartwig

» Hallo Kendiman
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» Mir geht es nicht um die Berechnung der Schaltung oder um ein vorrechnen.
» Die Berechnung des Vorwiderstandes ist soweit auch klar.
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» Mir geht es darum, wie ich eine Line- bzw. Load-Regulation zu bestimmen
» habe (Punkte b. und d.).
» Anders gesagt:
» Was muss ich mir überlegen, um die Line- bzw. Load-Regulation berechnen zu
» können?
» Welche Gedankengänge muss ich dafür machen?
» Mir fehlt das grobe Verständnis hinter der Thematik.
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» Ich weiss nur, wie die Definitionen lauten:
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» Line Regulation: Mit der Line Regulation wird die Sensivität der
» Ausgangsspannung auf Änderungen der
» Eingangsspannung angegeben.
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» Load Regulation: Mit der Load Regulation wird die Sensivittät der
» Ausgangsspannung auf Änderungen der
» Belastung bzw. der Last angegeben.

https://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20220527135440.txt

» » Line Regulation: Mit der Line Regulation wird die Sensivität der
» » Ausgangsspannung auf Änderungen der
» » Eingangsspannung angegeben.

...mal wieder das Thema Hyroglyphen....

Zur Line Regulation: Die ergibt sich aus dem Verhältnis von Vorwiderstand und differentiellen Innenwiderstand der Z-Diode, bezogen auf die Line-Spannungsschwankungen. Also Spannungsteiler, mit Lastwiderstand >> belasteter Spannungsteiler.

Load Regulation: Versorgungsspannung (Line) ist konstant. Wieder stellen Vorwiderstand und differentieller Innenwiderstand der Z-Diode einen Spannungsteiler dar. Durch den wechselnden Lastwiderstand ändert sich der Strom durch die Z-Diode, was zu Spannungsänderungen an der Diode durch deren differentiellen Innenwiderstand führt. Also vergleichbar mit dem belasteten Spannungsteiler....Auch hier mit der Amplitude der Schwankungen rechnen.

» Hallo Kendiman
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» Mir geht es nicht um die Berechnung der Schaltung oder um ein vorrechnen.
» Die Berechnung des Vorwiderstandes ist soweit auch klar.
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» Mir geht es darum, wie ich eine Line- bzw. Load-Regulation zu bestimmen
» habe (Punkte b. und d.).
» Anders gesagt:
» Was muss ich mir überlegen, um die Line- bzw. Load-Regulation berechnen zu
» können?
» Welche Gedankengänge muss ich dafür machen?
» Mir fehlt das grobe Verständnis hinter der Thematik.
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» Ich weiss nur, wie die Definitionen lauten:
»
» Line Regulation: Mit der Line Regulation wird die Sensivität der
» Ausgangsspannung auf Änderungen der
» Eingangsspannung angegeben.
»
» Load Regulation: Mit der Load Regulation wird die Sensivittät der
» Ausgangsspannung auf Änderungen der
» Belastung bzw. der Last angegeben.

https://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20220527180206.txt

Hallo
die Line-Regulation kann mit der Dämpfung des Wechselanteils über der Z-Diode (und dem Lastwiderstand) berechnet werden. Für die Load-Regulation würde ich den Wert des Lastwiderstands variieren : Beispielsweise ihn auf 550 Ohm setzen und dann die Spannungsänderung berechnen (und dazu den Wechselanteil weglassen).
Ist das Vorgehen jetzt klar ?
Mit vielen freundlichen Grüssen Thomas

» Hallo Kendiman
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» Mir geht es nicht um die Berechnung der Schaltung oder um ein vorrechnen.
» Die Berechnung des Vorwiderstandes ist soweit auch klar.
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» Mir geht es darum, wie ich eine Line- bzw. Load-Regulation zu bestimmen
» habe (Punkte b. und d.).
» Anders gesagt:
» Was muss ich mir überlegen, um die Line- bzw. Load-Regulation berechnen zu
» können?
» Welche Gedankengänge muss ich dafür machen?
» Mir fehlt das grobe Verständnis hinter der Thematik.
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» Ich weiss nur, wie die Definitionen lauten:
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» Line Regulation: Mit der Line Regulation wird die Sensivität der
» Ausgangsspannung auf Änderungen der
» Eingangsspannung angegeben.
»
» Load Regulation: Mit der Load Regulation wird die Sensivittät der
» Ausgangsspannung auf Änderungen der
» Belastung bzw. der Last angegeben.

https://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20220527194601.txt