Vorwiderstand oder Spannungsteiler ?

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Ich habe einen Trafo mit 33V Wechselspannung bei 1A. Daran wird über eine Gleichrichterbrücke (800V, 1A) und einen nachfolgenden Festspannungsregeler Motorola (MC 7806 CT) eine Last von etwa 8 Ohm (namentlich ohmscher Verbraucher 750mA bei 6V) angeschlossen. Der Spannungsregler verträgt aber nur Eingangsspannungen bis etwa 30V Gleichstrom.
Soll ich dem Spannungsregler nur einen Vorwiderstand in Reihe legen oder die Spannung für ihn über einen zweiten Widerstand abgreifen ?
Wie groß in Widerstand und Leistung sollten die Vorwiderstände sein (daß sie viel Strom verheizen, gerät zur Nebensache) ?
Dimensionierung darauf richten, daß Belastung für Spannungsregler klein bleibt.

Meinen höflichsten Dank für wertvolle Antworten !

#2

Z-Diode(n) mit 1W pro Volt
z.B.: 4Z-Dioden 5V / 5W

achim

#3

z.B.: 4Z-Dioden 5V / 5W

achim

Ich danke Dir erstmal für den Tip; gut , an Zenerdioden habe ich noch nicht gedacht. Ich denke mal,diese müssen dann mechanisch recht gut wärmeleitend an das Gehäuse befestigt werden (komplett Lochblech, etwa
430 qcm.)… werde mal nach der Bauform forschen.
Besten Dank !

#4

Also das mit den Z-Dioden würde ich nicht machen! Die Spannung, die aus dem B-Gleichrichter kommt, ist ca. 33V*(Wurzel2) also 46V (Spitze). Müsten also mindestens 16V Typen sein. Bei 1A entspricht das 16W Ptot. Oh oh - gute Heizung. Zudem muß die Sperrspannung der B-Gleichrichterdioden mindestens das doppelte der gleichgerichteten Spannung sein, sonst gehen die einzelnen Dioden auch in Rauch auf(im Sperrzustand Wechsel+Gleichspannung(Wenn Elkos) in Reihe an Dioden).
Das einzige was hilft und zudem noch weinger Aufwand bedeutet: Einweggleichrichtung! Nur eine Diode. Und damit beträgt die Spitzengleichspannung 33V*((Wurzel2)/2) also ca. 23V. Allerdings bei kleinerer permanenter Stromaufnahme.
Viel Spass beim basteln.
Tino

#5

Danke auch Dir, Tino,
also irgendwo muß die Leistung raus als Wärme. Gut, wenn ich mit Einweggleichrichtung 23 V= erhalte, ist das schon akzeptabel (das geringere Problem wäre dann, die Differenz 23-6=17V bei 700mA dem Spannungsregler zu überlassen>>also ihn liebevoll an das Kühlblech pressen)
Schaffen könnte er es.Nur: was fällt an Leistung über den Einweggleichrichter ab?
Und ich wollte es so optimieren können, daß nur 1Bauteil an das Kühlblech muß.Also: etwa
2-4 V am Spannungsregler vernichten, so könnte er freistehen mit einem Miniaturkühlkörper.Wenn das vorhergehende Bauteil dann ca. 20W verbrät, könnte dieses besser ans Blech(ich habe immer noch diese messingfarbenen 25W- Widerstände von Conrad im Sinn.)

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#6

Kaskadierte Festspannungsregler!
Moin!

Soll ich dem Spannungsregler nur einen
Vorwiderstand in Reihe legen oder die
Spannung für ihn über einen zweiten
Widerstand abgreifen ?
Wie groß in Widerstand und Leistung
sollten die Vorwiderstände sein (daß sie
viel Strom verheizen, gerät zur
Nebensache) ?
Dimensionierung darauf richten, daß
Belastung für Spannungsregler klein
bleibt.

Du kannst die Spannung durch Hintereinanderschalten verschiedener Festspannungsregler absenken, z. B. einen 7824, dahinter einen 7815 und schließlich den Spannungsregler, den Du bereits hast.

Munter bleiben… TRICHTEX

#7

Du kannst die Spannung durch
Hintereinanderschalten verschiedener
Festspannungsregler absenken, z. B. einen
7824, dahinter einen 7815 und schließlich
den Spannungsregler, den Du bereits hast.

Munter bleiben… TRICHTEX

Hallo,
Danke auch für den Tip. Das Problem an sich ist, daß mir bekannte Spannungsregler nur Eingangsspannungen von 30V, bestimmte variable Regler bis 40V= Eingang erlauben.
Und nach der Gleichrichtung habe ich etwa 46V= anliegen.Wie die Regler mit dieser Überspannung umgehen, habe ich schon an 4 Exemplaren getestet…
Ansonsten denke ich, ist diese Lösung an anderer Stelle sicher gut einzusetzen.
Inwiefern beeinflussen sich die Regler gegenseitig ?(am Ende gar Schwingneigung, wenn einer versucht, den anderen auszugleichen…)

#8

Danke auch Dir, Tino,
also irgendwo muß die Leistung raus als
Wärme. Gut, wenn ich mit
Einweggleichrichtung 23 V= erhalte, ist
das schon akzeptabel (das geringere
Problem wäre dann, die Differenz 23-6=17V
bei 700mA dem Spannungsregler zu
überlassen>>also ihn liebevoll an
das Kühlblech pressen)
Schaffen könnte er es.Nur: was fällt an
Leistung über den Einweggleichrichter ab?
Und ich wollte es so optimieren können,
daß nur 1Bauteil an das Kühlblech
muß.Also: etwa
2-4 V am Spannungsregler vernichten, so
könnte er freistehen mit einem
Miniaturkühlkörper.Wenn das vorhergehende
Bauteil dann ca. 20W verbrät, könnte
dieses besser ans Blech(ich habe immer
noch diese messingfarbenen 25W-
Widerstände von Conrad im Sinn.)

Moin,
also die Einwegdiode wird nicht mal warm dabei (1N400x), da Du mit einem Spannungsabfall von ca. 0,6-0,7V rechnen mußt, und damit bei 700mA eine Verlustleistung von ca. 0,49W hast(zeitliches Mittel). Man könnte natürlich einen Vorwiderstand zum „Spannungsvernichten“ einsetzen (r=u/i). Das bedeutet aber einen recht schlechten Wirkungsgrad. Hört sich vielleicht blöd an, aber was ist mit einem „kleineren“ Trafo? Oder wolltest Du nur aus was vorhandenem was zusammenbasteln. Mach ich auch schon mal, aber nur zu Testzwecken, wenns dauerhaft sein soll, dann optimiere ich da schon noch ein bisserl rum. Wenn ein Bauteil dauerhaft heiss ist, dann verdampft mit der Zeit das Lötzinn an den Lötstellen(„kalte“ Lötstellen in TV-Netzgeräten) und das solls doch nicht sein, oder?
Also bis dahin
Tino

#9

Moin,
also die Einwegdiode wird nicht mal warm
dabei (1N400x), da Du mit einem
Spannungsabfall von ca. 0,6-0,7V rechnen
mußt, und damit bei 700mA eine
Verlustleistung von ca. 0,49W
hast(zeitliches Mittel). Man könnte
natürlich einen Vorwiderstand zum
„Spannungsvernichten“ einsetzen (r=u/i).
Das bedeutet aber einen recht schlechten
Wirkungsgrad. Hört sich vielleicht blöd
an, aber was ist mit einem „kleineren“
Trafo? Oder wolltest Du nur aus was
vorhandenem was zusammenbasteln. Mach ich
auch schon mal, aber nur zu Testzwecken,
wenns dauerhaft sein soll, dann optimiere
ich da schon noch ein bisserl rum. Wenn
ein Bauteil dauerhaft heiss ist, dann
verdampft mit der Zeit das Lötzinn an den
Lötstellen(„kalte“ Lötstellen in
TV-Netzgeräten) und das solls doch nicht
sein, oder?
Also bis dahin
Tino

Hi Tino,
also laß ich mal die Katze aus dem Sack.Den Trafo, den ich verwende, habe ich mal vor xx Jahren für 5,- DM als Restposten erstanden (heute Katalogpreis etwa 70,- DM.)
Das ganze Projekt ist ein 1-Röhrenverstärker
und die andere vorhandene Wicklung auf dem Trafo passt ideal in Strom und Spannung zu meiner benötigten Anodenspannung. Nur die Geschichte mit den 6 V Heizspannung bei 750 mA ist das Problem. Ich könnte mit Wechselspannung heizen, nur habe ich dann leichte Brummeinstreuungen auf der Katode. Mit Gleichstrom sind diese komplett weg.
Und um die Heizung nicht durch eine spannungsmäßige Fehlauslegung dummerweise mit 7…9V oder mehr zu betreiben, ist der Festspannungsregler meine kleine Versicherung (Röhren können toll teuer sein)
Wirkungsgrad ist bei Röhrenverstärkern kein Thema, Ausgang 500 mW bei 50 W an Netz macht mir wirklich kein Kopfzerbrechen.
2. Problem: Um einen 2. Trafo zu verwenden nur für die Heizspannung, wäre eine Lösung elektrisch, aber ist platzmäßig im Gehäuse nicht drin.
Also bleibt ein Vorwiderstand, etwa 40 Ohm und 25 Watt.Kannst du diese Werte rechnerisch irgendwie bestätigen ?
(8 V(Hysterese Regler ca.2V)an 8 Ohm mit 700 - 750 mA angeschlossen an 33V~ mit 1A.)
Viel Grüße aus Zittau

#10

Hi Tino,
also laß ich mal die Katze aus dem
Sack.Den Trafo, den ich verwende, habe
ich mal vor xx Jahren für 5,- DM als
Restposten erstanden (heute Katalogpreis
etwa 70,- DM.)
Das ganze Projekt ist ein
1-Röhrenverstärker
und die andere vorhandene Wicklung auf
dem Trafo passt ideal in Strom und
Spannung zu meiner benötigten
Anodenspannung. Nur die Geschichte mit
den 6 V Heizspannung bei 750 mA ist das
Problem. Ich könnte mit Wechselspannung
heizen, nur habe ich dann leichte
Brummeinstreuungen auf der Katode. Mit
Gleichstrom sind diese komplett weg.
Und um die Heizung nicht durch eine
spannungsmäßige Fehlauslegung dummerweise
mit 7…9V oder mehr zu betreiben, ist der
Festspannungsregler meine kleine
Versicherung (Röhren können toll teuer
sein)
Wirkungsgrad ist bei Röhrenverstärkern
kein Thema, Ausgang 500 mW bei 50 W an
Netz macht mir wirklich kein
Kopfzerbrechen.
2. Problem: Um einen 2. Trafo zu
verwenden nur für die Heizspannung, wäre
eine Lösung elektrisch, aber ist
platzmäßig im Gehäuse nicht drin.
Also bleibt ein Vorwiderstand, etwa 40
Ohm und 25 Watt.Kannst du diese Werte
rechnerisch irgendwie bestätigen ?
(8 V(Hysterese Regler ca.2V)an 8 Ohm mit
700 - 750 mA angeschlossen an 33V~ mit
1A.)
Viel Grüße aus Zittau

Habs gerade mal kurz durchgerechnet:
Wechselspannung:33V
Gleichspannung:23V (Einweggleichrichtung mit Ladeelko)
Spannung am Regler:ca 8V
Strom ca:700mA
Spannung am R:15V
Widerstand ca. 22Ohm (11Watt mindestens)
Dann dürfte das ungefähr hinkommen, wobei der Regler aber auch ca. 1,5W verbrät -> Kühlkörper und nicht zu klein.
Aber mir fällt gerade was super sauberes ein: wir verwenden bei uns in der Firma Schaltregler, die recht einfach auf einer Platine aufzubauen sind, Eingangsspannung von 10 bis 30V bei einem Ausgangstrom von 3A! an 5V, und das in SMD. Man muß sich nur ein wenig an vorgegebene Layouts halten. Und die Bauteile werden dabei nicht mal warm! total genial. Allerdings ist das nicht ganz billig: Aber das meiste bekommt man bei Farnell.de, auch Datenblätter!!!
LM2596 (entweder Adjustable oder 6V) auch bedrahtet, ELKO 47µ/63V, 3-4 Widerstände, 1Schottky-Diode, 2 kleinere Keramikkondensatoren, 1 Ladespule, 1 OSCON-Kondensator. Also der Materielle Aufwand ist nur unwesentlich größer als bei Längsreglern, aber der finanzielle. Soweit ich noch weiss bei ca. 15-25DM. Und der Platz ist zumindest in SMD winzig im Vergleich zur Leistung. Ich behaupte mal, daß die gesamte Schaltung kleiner ist als so ein goldener Leistung-Widerstand. Ist aber nur eine Idee und sollte nicht missverstanden werden!
So long
Tino

#11

Moin!

Danke auch für den Tip. Das Problem an
sich ist, daß mir bekannte
Spannungsregler nur Eingangsspannungen
von 30V, bestimmte variable Regler bis
40V= Eingang erlauben.

Ich habe auch schon 24V-Festspannungsregler an 38V betrieben, aber nochmal 8V drauf wird in der Tat etwas kritisch.

Und nach der Gleichrichtung habe ich etwa
46V= anliegen.Wie die Regler mit dieser
Überspannung umgehen, habe ich schon an 4
Exemplaren getestet…

Gut, daß die nicht mehr so teuer sind… Die praktische Lösung Deines Problems kann aber auch kein Spannungsteiler sein. Ich empfehle Dir eine simple Spannungsstabilisierung mittels eines Leistungstransistors. Im Prinzip baust Du einen einstufigen Verstärker, bei dem der Transistor als Spannungsfolger geschaltet wird. Als Eingangsgröße kann eine Z-Diode oder ein hochohmiger Spannungsteiler dienen. Wenn Dir die Sache dann noch nicht stabil genug ist, kannst Du dahinter noch einen Festspannungsregler schalten. Um einen geeigneten Transistor auszusuchen, wäre ein Datenblatt nicht schlecht. Über dem Transistor fallen 40V bei max 1A ab, also liegt Ptot bei 40W - mit einem entsprechenden Kühlkörper reicht dafür schon ein 2N3055. Auf dem Kühlkörper kannst Du danach gleich ein paar Eier braten :wink: Andererseits wirst Du diese Wärmeentwicklung bei jedem Transistor haben - jeder muß bei den Betriebsbédingungen 40W in Wärme umsetzen. Wenn Dich eine entsprechende Schaltung interessiert, wirst Du sicher bei den gängigen Suchmaschinen (Suchwort: „Spannungsfolger“ und „Transistor“) fündig. Eingangsgröße ist der Spannungsteiler.

Denkbar ist auch die Absenkung der Spannung auf der Weselspannungsseite, entweder durch Nachschalten eines zweiten Trafos oder durch Verwendung eines evtl. vorhandenen weiteren Abgriffs auf der Sekundärseite.

Ansonsten denke ich, ist diese Lösung an
anderer Stelle sicher gut einzusetzen.
Inwiefern beeinflussen sich die Regler
gegenseitig ?(am Ende gar Schwingneigung,
wenn einer versucht, den anderen
auszugleichen…)

Ich habe diese Lösung bislang einmal verwendet. Meine Eingangsspannung liegt bei ca. 15V und ich brauchte einmal 12V und einmal 5V. So habe ich den 7805 hinter den 7812 geschaltet, damit der 7805 nicht gar so viel Leistung in Wärme umsetzen muß. Insgesamt zieht die gesamte Schaltung (12V plus 5V-Seite) maximal 1A, so daß der Belastungsfall für die Spannungsregler unkritisch ist. Auch eine Schwingneigug war nicht festzustellen, selbst im Leerlauf sind die Spannungen sauber.

Munter bleiben… TRICHTEX

#12

Habs gerade mal kurz durchgerechnet:
Wechselspannung:33V
Gleichspannung:23V (Einweggleichrichtung
mit Ladeelko)
Spannung am Regler:ca 8V
Strom ca:700mA
Spannung am R:15V
Widerstand ca. 22Ohm (11Watt mindestens)
Dann dürfte das ungefähr hinkommen, wobei
der Regler aber auch ca. 1,5W verbrät
-> Kühlkörper und nicht zu klein.
Aber mir fällt gerade was super sauberes
ein: wir verwenden bei uns in der Firma
Schaltregler, die recht einfach auf einer
Platine aufzubauen sind, Eingangsspannung
von 10 bis 30V bei einem Ausgangstrom von
3A! an 5V, und das in SMD. Man muß sich
nur ein wenig an vorgegebene Layouts
halten. Und die Bauteile werden dabei
nicht mal warm! total genial. Allerdings
ist das nicht ganz billig: Aber das
meiste bekommt man bei Farnell.de, auch
Datenblätter!!!
LM2596 (entweder Adjustable oder 6V) auch
bedrahtet, ELKO 47µ/63V, 3-4 Widerstände,
1Schottky-Diode, 2 kleinere
Keramikkondensatoren, 1 Ladespule, 1
OSCON-Kondensator. Also der Materielle
Aufwand ist nur unwesentlich größer als
bei Längsreglern, aber der finanzielle.
Soweit ich noch weiss bei ca. 15-25DM.
Und der Platz ist zumindest in SMD winzig
im Vergleich zur Leistung. Ich behaupte
mal, daß die gesamte Schaltung kleiner
ist als so ein goldener
Leistung-Widerstand. Ist aber nur eine
Idee und sollte nicht missverstanden
werden!
So long
Tino

Hi nochmal,
also läuft das Plädoyer auf Einweggleichrichtung hinaus. Gut, werde ich so machen. Deine Idee habe ich nicht missverstanden, aber so viel (finanziellen) Aufwand wollte ich nicht betreiben.
Bei dem nächsten Projekt werde ich dann wohl den entsprechenden Trafo passend besorgen oder halt auf 2 Stück zurückgreifen (nobel geht die Welt zugrunde)
Wird dann wahrscheinlich auch sonst teuerer, da dann nicht auf Leiterplatte, sondern auf Blechchassis, so wie früher, gebaut wird.
Viele Grüße noch mal von mir
und vielleicht trifft man sich mal hier wieder.

Lutz

#13

Hallo an Dich

ich merke schon, in der Spannungsreglerproblematik kennst Du Dich aus. Anderseits habe ich erfahren, daß ich mit einer Einweggleichrichtung auf ca. 23 V= kommen kann, die der Regler verträgt.

Hätte gar nicht gedacht, daß die Lösung im Bereich der Art der Gleichrichtung liegt.
Naja, solche Spannungen habe ich bisher auch nicht „verarbeitet“, wenn es mal hoch kam, waren es 20 V oder um die 250 V
Dazwischen war immer eine Art „Grauzone“.

Munter bleiben ? Gut, ich fasse es mal als weiteren Ansporn für solche Problemlösungen auf.

Bis bald hier vielleicht mal wieder …
Lutz

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#14

Hi nochmal,
also läuft das Plädoyer auf
Einweggleichrichtung hinaus. Gut, werde
ich so machen. Deine Idee habe ich nicht
missverstanden, aber so viel
(finanziellen) Aufwand wollte ich nicht
betreiben.
Bei dem nächsten Projekt werde ich dann
wohl den entsprechenden Trafo passend
besorgen oder halt auf 2 Stück
zurückgreifen (nobel geht die Welt
zugrunde)
Wird dann wahrscheinlich auch sonst
teuerer, da dann nicht auf Leiterplatte,
sondern auf Blechchassis, so wie früher,
gebaut wird.
Viele Grüße noch mal von mir
und vielleicht trifft man sich mal hier
wieder.

Lutz

Jaou, bin öfter „hier“. Wenn’s Gerät fertig ist, kannst Du ja mal vom Erfolg berichten.
CU Tino

#15

Moin!

ich merke schon, in der
Spannungsreglerproblematik kennst Du Dich
aus. Anderseits habe ich erfahren, daß
ich mit einer Einweggleichrichtung auf
ca. 23 V= kommen kann, die der Regler
verträgt.

Selbst bei der Einweggleichrichtung kommst Du im Leerlauffall auf 46V. Während ein Brückengleichrichter die untere Halbwelle der Sinusschwingung nach oben klappt, schneidet sie die Einweggleichrichtung ab. Damit ist der _Effektivwert_ der resultierenden Spannung halbiert. Hinter den Gleichrichter schaltest Du jedoch einen Kondensator. Und der macht Dir im Leerlauffall eine Spitzenwertgleichrichtung und Du mißt denselben Wert wie bei der Brückengleichrichtung. Im Lastfall sieht die Sache je nach den Bauteildimensionen anders aus. Die Sache kann auch nach hinten losgehen, so daß bei einem zu kleinen Kondensator aus dem Regler keine Gleichspannung, sondern eine Gleichspannung mit Einbrüchen herauskommt oder die Ausgangsspannung zu hoch ist, so daß es Dir wieder den Regler zerfetzt. Du kannst es ja recht einfach ausprobieren. Ersetze den Brückengleichrichter durch eine Diode und miß’ nachher am Kondensator die Gleichspannung.

Hätte gar nicht gedacht, daß die Lösung
im Bereich der Art der Gleichrichtung
liegt.

Liegt sie auch nicht, es sei denn, die Spannungsquelle arbeitet ständig unter Last. Verändert sich die Last (z. B. Ein/Ausschalten), verändert sich auch die Spannung. Ich jedenfalls würde es nur so machen, wenn die Lastbedingungen weitestgehend stabil sind, weil sich sonst schlecht der Kondensator berechnen läßt.

Munter bleiben… TRICHTEX

#16

Moin!

Einweggleichrichtung! Nur eine Diode. Und
damit beträgt die Spitzengleichspannung
33V*((Wurzel2)/2) also ca. 23V.
Allerdings bei kleinerer permanenter
Stromaufnahme.

Nö, die Spitzengleichspannung beträgt nach wie vor 46V, da auch eine Einweggleichrichtung mit nachgeschaltetem Kondensator im Leerlauffall eine Spitzenwertgleichrichtung darstellt. Allerdings liegt der Effektivwert nur halb so hoch wie bei der Zweiweggleichrichtung, also nicht mehr 33V, sondern 16,5V.

Bei stabilem und bekannten Lastfall (wie hier) läßt sich dann durch passende Bauteildimensionierung allerdings eine optimierte Beschaltung hinbekommen.

Munter bleiben… TRICHTEX

#17

Richtig! Hab’s noch mal überdacht.
Tino

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#18

Alles Verschwendung
Vielleicht hast du das Problem schon geloest, mit diversen Kuehlblechen…

Aber wie waers denn mit einem Schaltregeler? Z.B. LM2576ADJ-HV (National Semiconductor).

2-4 Elkos, der regler (Muss ADJ-HV Typ weil du 6 Volt willst und nicht 5V und zudem die Eingangsspannung groesser als 40V ist, HV kann bis 60V) eine Speicherdrossel und eine schnelle Diode. Wirkungsgrad ca. 75%, also nur 25% Waermeabfall. Ausgangsstrom: 3A max.

Li

#19

Der Wärmeabfall war mir egal, aber der schaltregler wäre für mich nur mit erhöhten Aufwand beschaffbar. Den Gedanken hatte ich schon.

Bei anderen Sachen kann ich wieder auf Wirkungsgrad achten …

Lutz

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]