12V Stabilisieren

[ShadowPhoenix]

Hallo!
Ich habe einen 12V BleiGel-Akku und der hat ja bekanntlich nie genau 12V bzw. immer etwas darüber!
Nun möchte ich aber als Ausgangsspannung genau 12V haben, wenn das irgendwie geht!
Nur beim 7812 'er muss die Eingangsspannung ja 3V über der Ausgangsspannung liegen, doch 15V habe ich keine zur Verfügung...
Ich möchte lediglich aus 12-13V GENAU 12V machen.
Ist das denn irgendwie möglich?

Mit freundlichen Grüßen,
ShadowPhoenix
shadowphoenix@kabsi.at

[nif]

Hallo
der LM 2940 (http://www.reichelt.de/inhalt.html?SID=10QCP329S4AQoAAGiZl5g37119d499c1dd 5605f1222dc2fc06c45;ACTION=3;LASTACTION=4;SORT=art ikel.artnr;GRUPPE=A215;WG=0;SUCHE=lm2940;ARTIKEL=L M%25202940%2520CT12;START=0;END=15;STATIC=0;FC=667 ;PROVID=0;TITEL=0) kann es ab 13,6V

[Manf]

Grundsätzlich schaltet man mit Spannungsreglern (im besten Fall einen Power MOS FET) einen steuerbaren Widerstand von x MOhm bis o,1 Ohm oder 0,01 Ohm dazwischen.
Bei einem Strom von 1A kann bei einer Spannungsreserve von 100mV oder 10mV die Spannung einstellen.
Das ist grundsätzlich machbar. Fertig verfügbare Spannungsregeler benötigen etwas mehr, wie gesagt 3V oder bei low drop so etwas unter 1V.

[hrrh]

1. Wenn man eine stabilisierschaltung mit Germaniumtransistoren (sehr teuer) aufbaut, reicht angeblich sogar eine Spannungsdifferenz von unter 0,5V aus. Unter http://www.b-kainka.de/bastel36.htm ist ein Schaltregler (erhöt allerdings die spannung), der wenn man ihn mit germaniumtransistoren aufbaut sogar noch bei 0,3V funktionirt

[Manf]

Schaltungen mit Germaniumtransistoren können beipielsweise ab einer Versorgungsspannung von unter 0,5V arbeiten. Das ist aber bei einer Stabilisieurungsschaltung gar nicht verlangt.
Man hat ja 12-13V zur Verfügung mit der die Schaltung arbeiten kann.
Eng wird es nur zwischen Eingang und Ausgang der Schltung. An diese Stelle sollte man, wenn es auf kleinste Spannungsdifferenz ankommt, einen PowerMOS Transistor schalten, der einen Widerstand im mOhm Bereich hat, also z.B. 50mOhm, dann fallen bei 1A 50mV ab, oder mehr, wenn größere Spannungsdifferenzen ausgeregelt werden sollen.
Manfred

[ShadowPhoenix]

Das ist ja aber alles sehr Stromverbrauchen mit den Widerständen und MOS FET's und so...

So wäre es am besten:
12V in - 12V out
12,5V in - 12V out
13V in - 12V out
13,5-14V in - 12V out

Das wäre wohl wirklich am BESTEN!
Lässt sich so etwas denn nicht irgendwie machen?
Ich denke, der Elektronik sind "fast" keine Grenzen gesetzt ;-)

Mit freundlichen Grüßen,
ShadowPhoenix

[Zumpfel]

hi ShadowPhoenix,

konstant 12V Ausgangsspannung aus 12-14V Eingangsspannung klar möglich:
Aber du brauchst so ca.:
- 1x Operationsverstärker
- einen ordentlichen MOS-FET (P-Kanal!!!!!)*
- eine Referenzspannungsquelle oder Z-Diode so ca 2- 7V
- 5x Widerstand
- 2x Elko ca. 100µF,16V
- einen Folien- od. Vielschicht-Kondensator so ca. 1-47nF

* es geht auch mit einem N-Kanal aber dann hast du als gemeinsames Potential vom Accu die PLUS-Leitung!!, deine Masseleitung- Ausgangsspannung 'schwebt' dann über der Masseleitung des Accus!

Für wieviel Strom soll die Schaltung ausgelegt sein?

Kann dir die Schaltung designen

Gruß
Zumpfel

[martin]

Hallo ShadowPhoenix,

eigentlich geht es ja nicht um den "Stromverbrauch", sondern um die Leistung, die in so einer Schaltung verbraten wird.

Aufgrund der in der Halbleiterherstellung verwendeten Materialien ist es (heute noch) nicht möglich, einen Transistor, FET, o.ä. herzustellen, der einen Spannungsabfall kleiner als ca. 0.5V hat. (bitte korrigiert mich, wenn ich falsch liege) Hierbei ist Germanium wohl immer noch das beste. Allerdings teuer gegenüber Silizium, was ca. 0.6 bis 0.7V hat.

Du könntest natürlich einen DC-DC Wandler nehmen, Ich weiss aber nicht ob es für diesen Spannungsbereich etwas passendes gibt. Aber nachdem damit sogar eine Spannungserhöhung möglich ist, kann ich mir das gut vorstellen. -> Preisfrage

@Zumpfel

Hallo, grad erst deinen Beitrag gesehen, wir haben wohl gleichzeitig geschrieben.

Das Thema Schaltregler (das meinst du doch?) würde mich auch mal interessieren, gibts da irgendwo Beispiele dazu?

Ciao, Martin

[Zumpfel]

Hallo

@martin:

Aufgrund der in der Halbleiterherstellung verwendeten Materialien ist es (heute noch) nicht möglich, einen Transistor, FET, o.ä. herzustellen, der einen Spannungsabfall kleiner als ca. 0.5V hat. (bitte korrigiert mich, wenn ich falsch liege) Hierbei ist Germanium wohl immer noch das beste. Allerdings teuer gegenüber Silizium, was ca. 0.6 bis 0.7V hat.


Das ist so nicht ganz richtig: Bei den "normalen" Transistoren hast du recht, aber bei FET's steuerst du über das GATE den Widerstand zwischen SOURCE und DRAIN ( ganz praktische Darstellung ) und, wie Manf bereits geschrieben hat, haben Power-FET's tatsächlich Einschaltwiderstände im mOhm Bereich, so bis 2-3mOhm!!. Damit ist der Spannungsabfall entsprechend nur vom Strom Drain/Source abhängig!

Nein, mein Schaltungsvorschlag ist ein konventioneller Längsregler, siehe Stückliste, keine Induktivität :-)

Gruß
Zumpfel
______________
frohe Ostern noch...

[martin]

Hallo,

@Zumpfel

sorry, hab ich wohl in meinem Studium wieder mal nicht aufgepasst.

(Grundlagen sind schon etwas länger her. Da hilft Erfahrung wohl doch mal wieder mehr als ein Titel. (Das habe ich schon so oft erfahren müssen) Ich werde das nochmal nachlesen... Trotzdem danke für die Korrektur.)

Aber trotzdem Frohe Ostern..

Servus, Martin

[Manf]

Hallo ShadowPhoenix,
(bitte korrigiert mich, wenn ich falsch liege)
Ciao, Martin
Ja, die Schwellspannung eines Bipolartransistors ist hier nicht entscheidend, es geht um den Spannungsabfall im gesteuerten Kanal eines PNP Transistors oder im vorliegenden Fall besser eines P-Kanal MOSFETs. Dieser Spannungsabfall ist beim PNP Transistor im Bereich einiger 10mV -100mV (je nach Strom) oder beim MOSFET im 10 mOhm - 100mOhm Bereich.
Bei höherem Preis entsprechend geringer. Bitte, Zumpfel, poste doch mal die Schaltung, (wenn die 5 Widerstände schon feststehen, ) damit wir nicht mit unterschiedlichen Bezeichnungen durcheinanderkommen. Ein gutes Beipiel wird helfen, das Prinzip zu erklären. Wenn von Shadowphoenix nichts anders kommt können wir auch 1A annehmen.
Manfred

[Zumpfel]

Hallo

ok, ein Schaltplänchen:

Wichtig: Über den R1 gehört noch ein Cap um Schwingungen zu vermeiden, am Eingang und Ausgang ein Elko kann auch nicht schaden...
Der P-MOS FET muss ein Typ sein, der min. 15V Source/Gate- Spannung verträgt. Mit R4 wird die U Aus abgeglichen deshalb der komische Wert.

[ShadowPhoenix]

Hmm das Problem:
Die Schaltung sollte an die 10A vertragen, da an dem Längsregler dann der gesamte Bot hängen wird!
Also mind. 10A besser 12 oder 15!

mfg,
ShadowPhoenix

PS: danke für bisherige INFOS

[Manf]

Die üblichen Tabellen fuer LeistungsMOSFETs geben Typen mit max. Strom im Bereich von 5A-50A an.
Bei der kleinen Spannung ist der Preis verträglich.
IRF4905: -74A, 20mOhm, 3,99Eu
IRF5210: - 40A, 60mOhm, 3,10Eu
...
Für den Fall, daß die Spannung am Akku kleiner wird als 12V gibt es DC/DC Wandler wie z.B. SDS 060A-12: Uin: 9,5-18V / Uout: 12V 5A / 89,95 Eu.
...
Manfred

[ShadowPhoenix]

lol 90 €?
Und wie gross ist der DCDC Wandler?
Da kann doch einer nicht 90€ für so ein Teil verlangen grr...

Mfg,
ShadowPhoenix

[hrrh]

die 90€ koenne nfuer den spannungswandler angemessen sein. das ist naemlich ein spezielles primaergetaktetes schaltnetzteil und die nachfrage bestimmt bekantermasen den preis. dies ist der grund weshalb PC-netzteile (sind auch primaergetaktete schaltnetzteile) so billig und die oben angesprochenen gleichspannungswandler so teuer sind. das kann man aber mit einigen transistoren, einem SELBSTGEWICHETLEN trafo (viel arbeit) und ein paar dioden, kontensatoren und wiederstaenden bauen. dann muss man die entwicklung (und noch vieles mehr) nicht bezahlen und die macht die gleichspannungswandler, die es manchmal zu kaufen gibt, so teuer. die firmen, die sowas bauen, wollen ja auch geld VERDIENEN

[Zumpfel]

frohe Ostern die Herren und Damen(?)

Die Schaltung oben taugt auch für grosse Ströme, ist nur eine Frage des FET's. Der Typ von Manf = IRF4905 ist vollkommen OK! Also Gesamtkosten als Längsregler ca. 6-7€.
Aber bedenke folgendes: Voller Accu=14,8V, Ausgangsspannung=12,0V ergibt 2,8V am FET (M3) P=U*I also 28W am FET= Kühlung unbedingt erforderlich!
Bist du sicher das die Motoren an dieser geregelten Spannung betrieben werden müssen? die werden doch sowiso geregelt?

Gruß
Zumpfel

[Zumpfel]

Hallo hrrh

na, Vorsicht, ein Schaltregler mit 120W das ist schon ein unhandliches Teilchen, der Trafo muß schon recht genau berechnet werden, das Kernmaterial bekommt man auch nicht mal eben um die Ecke usw...

OK, wenn es ein Schaltnetzteil sein soll bietet sich ein sogenannter Invers-Wandler an: der könnte mit einer Accuspannung von ~8V- 20V immer konstant 12V Ausgangsspannung liefern.

Gruß
Zumpfel

Hallo leute,

ich glaub ich würde mich erst mal dem eigentlichen Problem widmen. Die lautet eigentlich, benötigt man überhaupt für den Gesamten BOT konstant 12V ??? Was hat derjenige eigentlich mit diesen 12 V vor ???

Denn so wie ich das einschätze wird hier von dem Author mit Kanonen auf Spatzen geschossen.

[Manf]

Der Gast von 10:50 hat heute Geburtstag, na sowas, wenn man den Geburtstag anklickt kommt Zumpfel heraus, alles gute also zum Geburtstag, Zumpfel.
Der Schaltwandler ist im C-Katalog (wegen der Größe) aber ich bin mir sicher, daß kaum irgendwo genau 12V verlangt werden.
Wenn der Motor der größte Stromverbraucher ist, sollte man ihn zuerst getrennt versorgen. Aber auch sonst kommen kaum Schaltungen vor, die genau 12V benötigen. Falls für Analogschaltungen die Anforderung nach stabilisierter Spannung besteht, ist meistens eine Glättung gefragt, nicht so sehr die Genauigkeit der Spannung.
Manfred

[Gottfreak]

Aber bedenke folgendes: Voller Accu=14,8V, Ausgangsspannung=12,0V ergibt 2,8V am FET (M3) P=U*I also 28W am FET= Kühlung unbedingt erforderlich!

Ich meine, ein MOS-FET (schreibt man das so?) verbrät nicht den ganzen Differenzstrom sondern macht eine ar PWM indem er in einem gewissen Intervall völlig sperrt. Der Verlust entsteht also nur durch die Steig- und Fallzeiten des Fets und durch das Auf-und Entladen der Kondensatoren, weil eigentlich nie direkt 12V 'rauskommen (ausser Akku ist fast leer und Fet schaltet ständig durch.).

[hrrh]

der schaltwandler stoert aber empfindliche elektronik und erzeugt keine sonderlich saubere ausgangsspannung :( das kann man mit einem empfindlichen kopfhoerer und einem kondensator nachpruefen. je nach jalitaet des netzteils hoert man ein mehr oder weniger lautes brummen (normales netzteil) oder ein summen (schaltnezteil) oder nix (akku oder baterie). das kann nervtoetend oder bei empfindlicher elektronik stoerend (microcontroller spinnen) sein

[Kjion]

der schaltwandler stoert aber empfindliche elektronik und erzeugt keine sonderlich saubere ausgangsspannung
Naja, wie kommt es dann, dass jeder PC mit einem Schaltnetzteil betrieben wird? Man muss die Spannung natürlich noch glätten usw. ansonsten spricht aber nichts gegen Schaltnetzteile!
Das mit der "unsauberen" Spannung stimmt zwar direkt hinter dem Regler, aber es werden immer Spulen, Kondensatoren usw. nachgeschaltet welche diese "zerhackte" Spannung wieder glätten...

das kann nervtoetend oder bei empfindlicher elektronik stoerend (microcontroller spinnen) sein
Wie gesagt, das stimmt nur begrenzt!

MfG Kjion

[Zumpfel]

@ Gottfreak: 28W Verlustleistung... dabei beziehe ich mich auf die Schaltung weiter oben, dort wird der MOS-FET im Linearbetrieb verwendet, das können FET's auch, die werden nicht NUR im PWM- Betrieb verwendet, obwohl sie dort Vorteile gegenüber Bipolaren Transtoren haben: kleine Ansteuerleistung, kleine Einschaltverluste, schnelles Ein- und Ausschalten

@ Kjörn: Du siehst das ja recht locker mit einem Schaltnetzteil, schon mal eines gebaut? Wenn es fertig ist sieht der Schaltplan einfach aus und es funktioniert auch ( meistens ) prima, aber das KnowHow dahinter ist nicht ohne. Z.B.: Ausgangs-Elko's mit sehr geringem ESR (=~Innenwiderstand), Ausgangsfilterdrosseln mit speziellem Wicklungsaufbau/ Kernmaterial, besonderes Leiterkarten- Layout usw.

Fazit: 'wenstes nich unbedingt brauchst lases wech'

@ ShadowPhoenix: Thema noch von Interesse? oder hast du dein Konzept überarbeitet?

@ Manf : herzlichen Dank