Wie Spannungsregler bauen?

[SprinterSB]

Hallo,

ich würde gerne einen Spannungsregler nach folgendem Prinzip aufbauen, allerdings für eine negative Spannung.

Dazu ein paar Fragen

Ist so etwas zweckmässig für den Spannungsbereich oder gibt es da bessere Grundschaltungen? Am Ausgang brauche ich einen Strom von ca. 1-2mA.
Wozu dient der Kondensator C13? Soll er ein Schwingen des Reglers vermeiden?
Ich brauche die Schaltung für -700V. Dazu könnte ich die Transistoren durch entsprechende PNP-Typen ersetzen. Problem ist, daß Transistoren mit der Spannungsfestigkeit nicht einfach zu finden sind, PNP schon gar nicht... Kann man für Regelung einer Spannung kleiner GND irgendwie mit NPN auskommen?
Bei der Schaltung fliesst ein beträchtlicher Strom (in der Größenordnung des Ausgangsstromes) durch R12+D1. Wie lässt sich das vermeiden? Ich dachte an einen Stromspiegel, der den Strom an der Z-Diode zB auf 100µA einregelt. Ist das zweckmässig?


Die Verlustleistung soll möglichst klein sein, da ich für jedes mA, das die Schaltung verheizt, primärseitig (12V=) ca.70-80mA vorhalten muss.

Die -700V kommen von einem voltage boosted boost converter, das funktioniert soweit ganz gut. Aber die Spannung ist nicht so konstant wie ich sie gerne hätte. Angestrebte Genauigkeit ist 0.5%, also +/-1.5V.

[shaun]

Hast Du einen Massebezug von Wandlerspeisung und Ausgang? Ansonsten hätte ich einen Trafowandler vorgeschlagen, dann kannst Du die Schaltung unverändert einsetzen und einfach den positiven Ausgang "erden".
Nur mit NPN geht's natürlich auch, Du musst halt irgendwie einen Strom in die Basis des um >700V "tiefergelegten" NPN bekommen, aber das hast Du ja schon festgestellt (->Stromspiegel). Muss aber gar nicht so kompliziert sein, ein Widerstand (zB 10k) zwischen B und E, dann musst Du halt um die 70uA+Iaus/hFE nach "unten" befördern. Dazu nimmst Du dann noch einen spannungsfesten NPN, dessen Kollektor ja ruhig irgendwo an der positiven Versorgung hängen kann. An die Basis dann zB einen RtR-OPV, dessen inv. Eingang an Masse hängt, während der nichtinvertierende über einen Spannungsteiler zwischen Ausgang und einer Referenz hängt. Ziel des ganzen: Spannungsteilerabgriff auf 0V regeln - wenn Ausgang nicht negativ genug, Ausgang positiver machen, Transistoren auf.
Haken daran: das Ding musst Du gut stabilisieren, die Verstärkung des Ganzen ist ziemlich hoch, und das bedeutet Schwinggefahr.

[SprinterSB]

Ja, ein Massebezug ist da. Ich will damit die Kathodenspannung für eine Röhre machen. Momentan funktioniert es ganz gut mit dem Wandler, aber ich hab halt keine Möglichkeit um zu testen, wie gut die Spannung ist. Also zB Ripple und so weil ich kein Oszi hab.

Ich will die Spannung nicht aus 230V~ machen und arbeite lieder mit einem 12V= Netzteil als Primärversorgung.

Eigentlich braucht man um sowas richtig zu entwickeln nen Speicheroszi...

Erschwert wird das ganze, weil auf dem Kern noch die Wicklung für die Heizung liegt, und die SMPS nur auf eine Spannung geregelt werden kann. Wenn der Regler für die -600V also zu viel Verlust macht, landet zu wenig in der Röhrenheizung.

Was würdest du für eine Z-Diode verwenden? Die Spannung der Z-DIode sollte nicht zu klein sein denkk ich, weil sonst der Hebel auf die Ausgangsspannung viel zu groß wird und das Teil ungenau wird und/oder schwingt. Ich dachte so an 33V für die Z-Diode. Allerdings sind die nicht so temperaturfest wie zB 5V1-Dioden.

Was meinst du mit "Trafowandler"? Ein Flyback also Sperrwandler?

Lohnt sich überhaupt der ganze Aufwand? Oder geht zB auch 3*200V Z-Diode + R und irgendwas obendrauf setzen, das die restliche Spannung macht wie ein VB408 (ähnlich LM317). Der VB408 geht allerdings nur bis 400V...

Kann so was funktionieren?

[shaun]

Mit Deiner Schaltung bastelst Du Dir eine konstante Differenz zwischen der ungeregelten 700V-Schiene und dem Ausgang :^o
Wie konstant ist denn Deine Last (Strahlstrom) so? Ansonsten würde ich fast sagen, nimm doch einfach nur Z-Dioden. Mit der ganzen Regelkasperei verlagerst Du die Verluste nur. Wirklich sparsam wird's, wenn Du den Schaltregler mit der Hochspannung regelst und die Röhrenheizung wo anders her beziehst (zB aus einem weiteren Schaltregler, hinter dem dann zwie Si-Dioden gleich noch die +5V für die besimmt vorhandene Digitalitis bereitstellen)

[SprinterSB]

Mit Deiner Schaltung bastelst Du Dir eine konstante Differenz zwischen der ungeregelten 700V-Schiene und dem Ausgang :^o
Jetzt wo du's sagst...ich wusste, da ist ein Haken.


Wie konstant ist denn Deine Last (Strahlstrom) so? Ansonsten würde ich fast sagen, nimm doch einfach nur Z-Dioden. Mit der ganzen Regelkasperei verlagerst Du die Verluste nur. Wirklich sparsam wird's, wenn Du den Schaltregler mit der Hochspannung regelst und die Röhrenheizung wo anders her beziehst (zB aus einem weiteren Schaltregler, hinter dem dann zwie Si-Dioden gleich noch die +5V für die besimmt vorhandene Digitalitis bereitstellen)

Die Last ist relativ konstant, nicht über 1mA. Dazu kommt ein Spannungsteiler für Hilfsspannungen für Steuerelektroden. Insgesamt also keine hohe Last.

Momentan regel ich die Spannung wie unten gezeigt. SENSE geht zum SPMS-Controller (HIGH=inactive, LOW=arbeitet).

Kann ich da was machen um das besser zu stabilisieren?

Wenn ich dan Ausgangs-C der SMPS zu groß mache, schwingt das ganze weil die SMPS ne Zeit lang pumpt und dann wieder auschaltet. Wenn ich den C kleiner mache, wird der Ripple auf der Hochspannung größer. Auch hier ist wohl das Problem der große Hebel von ca 200 zwischen Referenz und zu regelnder Spannung? Wie würde ich hier ein Schwingen abdämpfen?

Die Logik-Spannung von 5V ist kein Problem, die mach ich mit Linearregler direkt aus den 12V. Die Heizspannung mach ich momentan wie in dem Link mit einem PWM-Steller, funktioniert erstaunlicherweise auch ganz gut. Die Wicklung für die Heizung ist auf dem gleichen Kern wie die Kathodenspannung.

http://freenet-homepage.de/gjl/pub/morpheus/index.html#pwm-steller

[shaun]

So hast Du einen P-Regler mit total undefiniertem Kp gebaut, das muss schwingen. Genau genommen müsstest Du versuchen, einen Integralanteil einzubauen, entweder experimentell, mit Sprungantwort oder rein analytisch. Das Ganze bestünde dann aus einer RC-Reihenschaltung vom invertierenden Eingang zum Ausgang des Regelverstärkers.

[SprinterSB]

So was?

Du hast bestimmt nen Vorschlag für die Größe von C2 und R8, so ausm Bauch raus *g*.

In der Regelschleife hängt allerdings noch der Komparator des SMPS-Controllers. IC1 dient nur zum Invertieren.

Ist der C1 überhaupt sinnvoll? Oder verschärft er das Problem eher?

[shaun]

Kann man so nicht sagen. Die Verstärkung ist grob Ausgangsspannung durch Amplitude des Sägezahns der PWM, das dann wieder durch den Spannungsteiler teilen... ist etwas schwierig so zu sagen. Wenn Du experimentierfreudig bist: R in Größe des Spannunsgteiler-Ri, C so ansetzen, dass Du bei ein paar kHz fg landest. Kann aber auch gründlich schief gehen, hängt auch noch stark von der Wandlertopologie und der Drossel ab. Der 100p kann ruhig weg.