Schau mal in die PDF-Datei, die ich dir angehängt habe. Die Abbildung 16.6 beschreibt einen sehr einfachen Spannungsregler, der sich mit einer Z-Diode (5,6 V), einem Transistor BC547B o. ä. und einem Widerstand von 2,7 k aufbauen lässt. Der Ruhestrom beträgt dann etwas mehr als 1 mA.
Die Regelungsqualität reicht für den AVR locker, erst recht bei der VErsorgung aus einer Batterie.
Nur ist das leider keine Regelung. Die Schaltung wird funktionieren, sofern am Ausgang entsprechende Kondensatoren vorgesehen werden, ansonsten ist die Impedanz um Grössenordnungen zu hoch und der AVR wird abschmieren - oder gar nicht erst anlaufen. Mal ehrlich - wer baut ohne guten Grund einen Spannungsregler für einen uC diskret auf und verheizt dabei mehr Leistung als der Controller braucht?! Wenn ein Low-Power-OP und eine Referenz vorhanden ist, kann man mit einem PNP-Transistor daraus sicher einen ganz tollen LDO-Regler basteln, und diverse Tricksereien gibt es auch, aber zuverlässige 5V kommen nach wie vor aus einem Festspannungsregler, entweder ein 78x05 oder bei Batteriebetrieb einem entsprechenden Low-Power-Regler.
oder ganz einfach...
wären 3x 1,5V Batterien nicht fast so klein wie eine 9 V...
Das würde doch genau passen...
mit Batterienfach wärs eventuell etwas groß aber mit nem Klebebandstreifen und ein paar langen Kontakten... wär jedenfalls ganz simpel!
mfg
MANU
Um Spannungen zu begrenzen, Schwellwerte für Schaltaufgaben festzulegen, diskrete Spannungs- und Stromstabilsierungsschaltungen. Es geht ja nicht immer darum, möglichst einfach, nachbausicher und verlustarm 5V aus 9V zu machen. Manchmal sind's vielleicht auch 20-30V vorstabilisiert für ein 78xx-Regler, die aus irgendwas zwischen 24 und 60V gewonnen werden müssen o.ä.
Was möchtest Du denn wissen? Was drinnen steckt, welche Reglertypen es gibt, welche Alternativen, Regelungstheorie, Anwendungen? Es gibt bestimmt Bücher drüber, aber Deine Frage lässt mich vermuten, dass Du die Teile allenfalls anwenden willst. Kurze Einfühtung.
Es gibt sowohl Festspannungsregler für typische Spannungen als auch welche, deren Ausgangsspannung sich über einen externen Spannungsteiler in Grenzen von typisch 1,2V bis über 30V einstellen lässt. Typische Ausgangsspannungen sind 5,6,8,9,10,12,15,18 und 24V für Festspannungsregler, die es sowohl für positive Spannungen als auch für Negative gibt. Die Standardtypen heissen irgendwas mit 7805 (positiv 5V 1A), 7912 (negativ 12V 1A), wobei die Buchstaben vor der Nummer den Hersteller angeben und erstmal egal sind. Die 78 am Anfang bezeichnet generell einen positiven Regler, die 79 einen Negativen. Die Zahlen dahinter geben wie Du an den Beispielen siehst die Ausgangsspannung an. Teilweise steht zwischen der 78 bzw 79 und der Spannungs noch ein Buchstabe, zB L,M oder S. Ein bedeutet, dass der Regler 100mA verkraftet, M 0,5A und S 2A. Ohne Buchstaben gilt idR 1A. Die Regler sind relativ einheitlich in TO220-Gehäusen untergebracht, wobei bei den 78er-Typen die Anschlussfolge Eingang-Masse-Ausgang ist, bei den 79ern Masse-Eingang-Ausgang. Die Kühlfahne ist mit dem mittleren Pin verbunden! Apropos Kühlfahne: auch wenn ein 7812 1A verkraftet, muss man beim Einsatz unbedingt auch die an ihm verheizte Leistung berücksichtigen. Der Unterschied zwischen eingespeister Spannung und Ausgangsspannung multipliziert mit dem Strom ergibt die Verlustleistung - ein 12V-Regler an einer 24V-Batterie, der 0,5A liefern soll, verheizt also 6W, das wäre ohne Kühlung zu viel für ihn. Wenn man nun zB den Regler auf 60 Grad C halten will und das bei 30 Grad C Raumtemperatur, braucht man einen Kühlkörper mit (60-30)/6=5 K/W, dieser Wert ist als Rth in den Katalogen angegeben. An so einem Regler muss immer eine Mindestspannung abfallen, d.h. die Eigangsspannung muss bei den 78/79er Typen immer so 2-3V höher als die Ausgangsspannung sein. Weitere Dinge, die immer zu beachten sind, sind die maximale Eingangsspannung. Abgesehen von der maximalen Verlustleistung, die zunächst durch einen Kühlkörper abgeführt werden muss und die im Datenblatt nach oben begrenzt ist (ca. 20W, egal, wie gut Du kühlst), ist auch die Eingangsspannung begrenzt. Beim 7805 meistens auf 30V, bei den höheren Spannungen wird es dann etwas mehr. Zu hohen Strom und zu hohe Chiptemperatur überstehen die Regler im Normalfall recht gut, da sie Schutzschaltungen dagegen eingebaut haben, Überspannung eher nicht. Wenn am Ausgang dicke Kondensatoren sitzen und die Gefahr besteht, dass die Spannung an diesen langsamer abfällt als die am Eingang, der Ausgang also positiver werden kann als der Eingang, sollte man eine Diode (1N4004) vom Ausgang zum Eingang (!) schalten. Zu guter letzt neigt jeder Regler physikalisch bedingt zum Schwingen. Dadurch kann es zu unplausiblem Verhalten und Zerstörung kommen. Verhindert wird dies durch keramische 100nF-Kondensatoren, je einen vom Eingang und Ausgang zur Masse, so dicht wie möglich am Regler unterzubringen.
Regelbare Regler, typische Vertreter sind der LM317T (positiv) und LM337T (negativ), die jeweils per Spannungsteiler zwischen Ausgang, dem "ADJ"-Pin und Masse auf Werte zwischen 1,25 und 37V einstellbar sind. Dabei muss die Eingangsspannung auch wieder 2-3V höher als die gewünschte Ausgangsspannung sein. Diese Regler schaffen bis zu 1,5A und müssen natürlich ggf auch gekühlt werden.
Die 2-3V sind bei Batteriebetrieb und anderen Anwendungen möglichweise zu viel, daher gibt es sogenannte Low-Drop-Regler (LDO). Diese kommen mit einigen 100mV aus und sind auch als Festspannungstypen (1.8, 2.5, 3.3, 5 und 12V typischerweise) sowie einstellbare erhältlich. Typische Vertreter hier: LM2940 (einstellbar), LM2940-5.0 (5V), LP2951-5.0 (100mA-Typ mit sehr niedriger Verlustleistung, für Batteriebetrieb wichtig).
Die Kataloge sind extrem vielfältig, alle zu beschreiben macht wenig Sinn - entweder man kommt auf einen der Standardtypen zurück, oder man hat einen guten Grund, etwas anderes zu nehmen oder selbst einen Regler zu entwerfen.
Schliesslich gibt es noch Schaltregler der verschiedensten Arten, mit und ohne Spulen, mit und ohne galvanischer Trennung, diese können im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Längs- oder Linearreglern auch Spannungen grösser der Eingangsspannung bereitstellen und zeichnen sich durch einen grösseren Wirkungsgrad aus. Während der Längsregler die Spannungsdifferenz zwischen Ein- und Ausgang in Wärme umwandelt, speichert der Schaltregler die Energie in Kondensatoren oder (typischerweise) in Induktivitäten. So ist es zB auch möglich, aus einem PC-Netzteil bei 12V und 10-15A die Core-Versorgung heutiger CPUs mit Spannungen nahe 1V und Strömen bis an 100A heran zu erzeugen. Mit einem Längsregler wären die Verluste gigantisch - beim 486er und den ersten Pentiums gängige Praxis!
Echt super deine Erklärung... =) Vielen, vielen dank!!
Zu dem Thema ich ob ich den einfach nur einsätzen will, ist deine vermutung nicht ganz richtig... ich will mich auf jeden fall auch mit dem aufbau den hintergründen beschäftigen.
So oberflächlich mit Bauteilen zu beschäftigen finde ich voll nervig, das ist bei uns in der Berufsschule schon so....
Nagut, aber wie weit willst Du gehen? Wenn Du die Innenschaltung des Reglers auf Referenzspannungsquelle, Fehlerverstärker, Leistungsstufe und Strombegrenzung reduziert und verstanden hast, müsstest Du genaugenommen weitermachen und Dir angucken, wie der Bandabstand der Si-Atome denn nun in einer Bandgap-Referenz für stabile Verhältnisse sorgt, wie die Schichten in welchen Transistortypen dotiert sein müssen und das Ganze dann nochmal für MOS-Halbleiter. Irgendwann muss IMHO mal Schluss sein. Ich weiss, dass es ohne Mikroelektronik-Interessierte nicht die Bauteile gäbe, die ich einsetzen will, aber ich beschränke meine Neugier dennoch auf das, was ich wissen muss und den Rest gucke ich mir beim Grillen vielleicht mal an, aber was konkret Spannungsregler angeht, reicht es mir, zu wissen, welche integrierten Lösungen es gibt, wo die Grenzen sind, wie ich sie mit eigenen Schaltungen aushebeln kann und wie ich verschiedene Schaltregler-Typen aufbaue und dimensioniere.
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