Shunt Regulator Tl431 wie richtig berechnen

`Hallo zusammen,

ich wünsche Euch einen schönen Sonntag.

Vor ein paar Tagen wurde in einer Diskussion festgestellt, dass ich einen Shunt Regulator anstatt eines Spannungsteilers verwenden sollte.

Nun stellt sich mir ein wenig das Problem wie der Spannungsteiler und der Vorwiderstand berechnet wird.
Ich habe mir dazu schon einge Gedanken gemacht, die ich Euch gleich aufzeigen werden.

Das Datenblatt beschreibt zwar auch den grundsätzlichen Aufbau, aber nicht welche Werte man Beispielsweise bei einer vorgegebenen Spannung nehmen könnte. Die setzen das Wissen wahrscheinlich voraus.

Bei der Internet-Recherche habe ich nur ein Disskussionsbeispiel darüber gefunden.

Hier mein Schaltungsvorschlag und Erklärungsversuch: :smile:

http://img192.imageshack.us/f/unbenanntjpm.jpg/

Am Vorwiderstand sollten meiner Meinung nach 12V abfallen, dann bleiben noch 12V für den Shunt Reguilator übrig, um auf 10 V zu regeln.
Ich dachte mir, ein wenig Reserve wäre gut, deswegen die 12V am Regulator anstatt 10V.

Desweiteren wird über das Spannungsteilerverhältnis, laut Formel, eine Spannung von 10V eingeprägt.

Was ich nciht verstehe:
Ich kann mir schlecht vorstellen, wie man über den Sapnnungsteiler die 10V einstellt.
Im Aufbauschema des Shunts ist ein OP zu sehen, siehe Bild.
Ich vermute, über eine OP-Schaltung stellt man die Referenzspannung ein.
Aber wie? Das würde es für mich leichter machen die ganze Sache zu verstehen.
Ich weiß, das ist im Allgemeinen keine schwere SAche so einen Shunt Regler einzustellen. Das sind wahrscheinlich einfache und wichtige Grundlagen, die dazu führen das man auch viele andere SAchen dann selbner bemessen und verstehen kann. Deswegen interessiert mich dieses Problem gerade sehr, weil ich weiß, dass ich dann viele andere Dinge auch leichter von selbst verstehen kann.

Am Minuseiungang des OP- liegt die interne Referenzspannung von 2.5V
DEm + Eingang führe ich über einen Spannungsteiler auch eine Spannung aus der Ausgangsspannung des Shunt zu.

  • und - werden vom OP über den Ausgang so eingestellt, das sie gleich sind.

Wenn ich eine Ausgangsspannung von 10V möchte, dann berechne ich mit 10V den Spannungsteiler. Diese 109V wird der OP am Ausgang rausbringen, um die Eingänge gleich zu bekommen.
Soweit ist mir ebend beim langen formulieren und nachdenken über die Frage alles klar geworden. :smile: freu

Was mir nicht ganz klar ist wie ich den Vorwiderstand berechne.
Des weiteren hat der Vorwiderstand R9 doch auch eine strombegrenzende Wirkung für den hinter den Shunt angeschlossenen Teil der Schaltung, oder?
Es können doch bedingt durch R9 und R1 nur sehr wenige mA fließen??
Laut Datenblatt liefert der aber bis zu 100mA.
Wie kann ich das bitte verstehen?

Letzte Frage:
Wozu ist der Transistor und die Diode?
Ich vermute, der tRansistor wird so weit aufgemacht (Widerstand des Transistors), dass am Ausgang des OP sich 10V einstellen. Ist das richtig? :smile: freu

Können dadurch auch Schaltungsschwingungen im allgemeinen bei solchen Schaltungen entstehen, wenn der Transistor ganz oft in kurzer Zeit auf und zu gemacht wird?

Aus welchem Grund sollte man die Diode nicht weg machen?

Ich bin gespannt über Eure Unterstützung! Ich freue mich schon über Eure letzten Hinweise zu diesem Thema!

Dann habe ich im Rahmen meines Motprprojektes, siehe weiter unten, wieder ein kleines, wihctiges Stück dazu gelernt.

Ich denke, ich habe mir schon viele Gedanken zu dem Shunt gemacht, sodass es nicht mehr so viel zu erklären gibt. :smile:

Viele Grüße und noch einen schönen Sonntag wünscht Euch allen
Matthias.

Hallo Matthias,

ich wünsche Euch einen schönen Sonntag.

danke, schon fast vorbei…

Hier mein Schaltungsvorschlag und Erklärungsversuch: :smile:
http://img192.imageshack.us/f/unbenanntjpm.jpg/

Prinzipiell das vollkommen richtig.

Am Vorwiderstand sollten meiner Meinung nach 12V abfallen,

Du meinst ohne den TL431(!)

dann bleiben noch 12V für den Shunt Reguilator übrig, um auf
10 V zu regeln.
Ich dachte mir, ein wenig Reserve wäre gut, deswegen die 12V
am Regulator anstatt 10V.

Du brauchst nur mehr Reserve. Das war dein einziger Fehler. Der TL431 will mindestens 1mA haben, der Teiler 1/2mA, dazu 1mA durch’s Poti, das macht - na? - 2,5mA durch den speisenden R9. Da über R9 14V abfallen, dürfen es höchstens 5,6kOhm sein. Aber es schadet nichts, auch erheblich mehr Strom, also z. B. 14mA mit 1 kOhm vorzusehen.

Desweiteren wird über das Spannungsteilerverhältnis, laut

Aber wie? Das würde es für mich leichter machen die ganze
Sache zu verstehen.

Also vergess’ deine Vermutungen.

Wenn die Spannung am Ref-Eingang größer als Vref (2,5V) wird, geht der Op-Amp-Ausgang „nach oben“. Dabei wird der Transistor leitend und saugt Strom aus dem Kathodenanschluss, und zwar genau so viel, bis die Spannung an der Kathode soweit reduziert wurde, dass am Ref-Eingang wieder 2,5V anstehen. Und beim Spannungsteiler 15k:5k sind das genau 10V an der Kathode.

Des weiteren hat der Vorwiderstand R9 doch auch eine
strombegrenzende Wirkung für den hinter den Shunt
angeschlossenen Teil der Schaltung, oder?

Genau. Nur wenn es den gibt, kann der Transistor die Spannung an der Kathode überhaupt reduzieren.

Es können doch bedingt durch R9 und R1 nur sehr wenige mA
fließen??

R9 begrenzt, aber nicht R1. Der Strom geht durch R9 und dann durch den Transistor (sollte eigentlich jetzt schon klar sein).

Laut Datenblatt liefert der aber bis zu 100mA.

Der Transistor darf maximal 100mA „verbraten“. Bei 10V wären das aber 1W, das wäre zu viel. Aber z.B. bei 2,5V sind 100mA problemlos möglich. Bei 10V vielleicht 25mA (genauer Wert: Siehe Datenblatt).

Wozu ist der Transistor und die Diode?

Der Transistor ist erklärt, die Diode hat für das Funktionsprinzip keine Bedeutung.

Ich vermute, der tRansistor wird so weit aufgemacht
(Widerstand des Transistors), dass am Ausgang des OP sich 10V
einstellen. Ist das richtig? :smile: freu

Schade… daneben getippt. Der Ausgang vom Op-Amp liefert max. 0,6V, dann fließt Basisstrom und der Transistor steuert durch.

Können dadurch auch Schaltungsschwingungen im allgemeinen bei
solchen Schaltungen entstehen, wenn der Transistor ganz oft in
kurzer Zeit auf und zu gemacht wird?

??? Prinzipiell kann so eine Schaltung schwingen, aber die Fragestellung lässt vermuten, dass du gedanklich auf irgendeinem Holzweg bist…

Aus welchem Grund sollte man die Diode nicht weg machen?

Die ist im IC, die kannst du nicht „weg machen“ (ist das der Holzweg?).

Viele Grüße

Uwe