Howto Wie man vernünftige präzise Spannungsquellen baut (mit Fühlerleitungen / für größere Spannungen / mit Step-Down)

Erwin H

Analog guy who still doesn't leave town
Member
Landesflagge
Wenn man Spannungsquellen und Lastwiderstände innerhalb eines Geräts verbaut, werden Verbindungslinien im Schaltplan meistens als Null-Ohm Linien interpretiert, und das ist auch in der Regel OK. Werden die Lastwiderstände über mehrere Steckverbinder und einige m Kabel angeschlossen, müssen diese realen Widerstände je nach erforderlicher Genauigkeit beachtet werden. Im Schaltplan DC Quelle 10 V beträgt Rx=100 Ohm und die Leitungswiderstände addieren sich auf 2,04 Ohm, wobei diese zeit-, temperatur- und verschmutzungsabhängig sein können. Also schonmal mindestens 2 % Fehler. Eine elegante Lösungsmöglichkeit besteht darin, Sense-Leitungen zu verwenden. Dazu müssen 4 Adern an Rx angeschlossen werden. Da der Instrumentenverstärker hochohmig ist, fällt an den Widerständen R12, 15, 18, 13, 16, 19 keine nennenswerte Spannung ab, die tatsächliche Spannung über Rx wird erfasst und mit U1 nachgeregelt. Die Widerstände R7,8 sind dazu notwendig, dass die Spannungsquelle ohne angeschlossene Last nicht auf Anschlag geht.

Auch hier kann man sich vorstellen, an Stelle V1 eine Referenzspannungsquelle, einen Digital-Analogwandler oder eine AC-Quelle einzusetzen. In diesem Fall müssten Q1,2 duch einen bipolaren Verstärker (LT1010, LT1970 oder kräftigeres) ersetzt werden.

Der Übersichtlichkeit halber habe ich Komponenten zum Schaltungsschutz bzw. für EMV notwendige Komponenten weggelassen. Die Schaltung funktioniert mit leichten Abwandlungen bis ca. 30 V, ausprobiert mit DC und AC bis 100 Hz (andere Filterung) und erprobt bis 30 A DC.

----------------------

Für Schaltungen oberhalb von 30 V kann man die Schaltung DC Quelle Opto als Anregung auffassen, hier in einer unipolaren zum besseren Verständnis abgespeckten Ausführung. Man könnte auf die Idee kommmen, dass dieses Konzept für durchaus höhere Spannungen taugt. Es sei hiermit ausdrücklich davor gewarnt, das ohne die nötigen Kenntnisse und Fertigkeiten in die Realität umzusetzen. Die Evolution wird es nämlich schon richten: Das kann tödlich enden. Überlasst das den Profis. Simulieren erlaubt und sonst Finger weg!

----------------------

Ich hatte schon die Anforderung, eine präzise und belastbare Spannungsquelle mit geringer Restwelligkeit zu bauen, die in einem gewissen Rahmen wieder über einen Digital-Analog-Wandler angesteuert werden kann. Mit der Besonderheit, dass möglichst wenig Wärme produziert wird. DC Quelle 5 V geschaltet. Die Induktivität L1 ist sorgfältig auszusuchen und muss - speziell für eine geringe Restwelligkeit - gnadenlos überdimensioniert sein, C2 ist X5R Keramik.
 

Anhänge

  • DC  Quelle 10 V.jpg
    DC Quelle 10 V.jpg
    85,7 KB · Aufrufe: 7
  • DC Quelle 10 V.asc
    4,9 KB · Aufrufe: 0
  • DC Quelle Opto.jpg
    DC Quelle Opto.jpg
    40 KB · Aufrufe: 7
  • DC Quelle Opto.asc
    2,9 KB · Aufrufe: 0
  • DC Quelle 5 V geschaltet.jpg
    DC Quelle 5 V geschaltet.jpg
    59,9 KB · Aufrufe: 6
  • DC Quelle 5 V geschaltet.asc
    2,5 KB · Aufrufe: 1
Zuletzt bearbeitet:

Benutzer welche diesen Thread betrachten (Mitglieder: 0, Gäste: 1)

Wer hat diesen Thread gelesen

Zurück
Oben