Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Linearer Spannungsregler mit Zenerdiode und Transistor

Daniel K. schrieb:
> Von dem her könnte ich nur noch raten worauf der Proffesor genau hinaus
> will.

Vielleicht ja eben darauf, dass nur aus dem „größeren“ Transistor allein 
kein Unterschied resultiert? (Mal unter der Voraussetzungen, dass 
insbesondere die Stromverstärkung gleich bleibt – habe die Datenblätter 
nicht verglichen.)

Daniel K. schrieb:
> Proffesor

Professor;-)


Daniel K. schrieb:
> Von dem her könnte ich nur
> noch raten worauf der Proffesor genau hinaus will.

Dann frage ihn doch einfach. Und zeige ihm nicht wie du Professor 
schreibst;-)

Daniel K. schrieb:
> Wie würde sich die DC-Ausgangsspannung ändern,
> wenn Sie einen größeren Transistorwählen, z.B. einen 2N2219A.

Innerhalb der sowiso veorhandenen Toleranzen praktisch überhaupt nicht.
Der 2N2219A hat aber ein Metallgehäuse, das besser zu kühlen ist und 
ausserdem ist er mechanisch etwas größer als der BC547, so dass er auch 
ohne Kühlstern schon etwas mehr Verlustleistung verträgt.

Der wichtigste Unterschied ist aber die deutlich höhere 
Strombelastbarkeit des 2N2219A. Wenn man diese ausnutzen will, muss man 
evtl. den Strom durch die Zenerdiode etwas erhöhen, weil man dann ja 
auch mehr Basisstrom benötigt.

1. Danke schon mal für die Orthografienachhilfe. Themenverfehlung 5 
setzen!

2. Konstruktiv is was anders. Wenn ich das könnte würde ich das wohl 
tun. Aber kann wohl schwer den Professor der mir ein Beispiel zum Lösen 
aufgibt darum bitten mir die Lösung zu sagen. Aber hey.... wieso bin ich 
nicht drauf gekommen #DankeFürNichts

Daniel K. schrieb:
> #DankeFürNichts

Mit so'ner Arroganz wirst du dir allerdings keine Freunde machen – weder 
hier noch sonstwo im Leben.

#tschuess

Jörg W. schrieb:
> Vielleicht ja eben darauf, dass nur aus dem „größeren“ Transistor allein
> kein Unterschied resultiert? (Mal unter der Voraussetzungen, dass
> insbesondere die Stromverstärkung gleich bleibt – habe die Datenblätter
> nicht verglichen.)

Danke schon mal. Daran hab ich auch schon gedacht das es einfach nur 
eine Fangfrage ist.

Hp M. schrieb:
> Daniel K. schrieb:
>> Wie würde sich die DC-Ausgangsspannung ändern,
>> wenn Sie einen größeren Transistorwählen, z.B. einen 2N2219A.
>
> Innerhalb der sowiso veorhandenen Toleranzen praktisch überhaupt nicht.
> Der 2N2219A hat aber ein Metallgehäuse, das besser zu kühlen ist und
> ausserdem ist er mechanisch etwas größer als der BC547, so dass er auch
> ohne Kühlstern schon etwas mehr Verlustleistung verträgt.
>
> Der wichtigste Unterschied ist aber die deutlich höhere
> Strombelastbarkeit des 2N2219A. Wenn man diese ausnutzen will, muss man
> evtl. den Strom durch die Zenerdiode etwas erhöhen, weil man dann ja
> auch mehr Basisstrom benötigt.

Wenn ein tauschen der Zenerdiode nicht optional ist, heißt das der 
Transistor auf Grund des geringen Basisstromes weniger Strom durchlässt 
und somit die Stromversorgung und folglich auch Spannungsversorgung 
einknickt ?

Daniel K. schrieb:
> Siehe Schaltung und Berechnung im angehängten PDF

"Aus dem Datenblatt des Transistors ist bekannt, dass die 
Verlustleistung maximal PT1.max ≔ 625 mW betragen darf."

Es sind üblicherweise 500 mW. Bei maximal 25°C. Was bei den berechneten 
480 mW etwas knapp ist. Wenn der BC547 also im Hochsommer durchbrennt, 
der 2N2219 mit 800 mW aber nicht, dann ändert sich die Ausgangsspannung 
recht deutlich. ;-)

MaWin schrieb:
> Richtig dickere Transistoren wie 2N3055 haben eine geringere
> Stromverstärkung und einen geringeren internen Emitterwiderstand Re.
>
> Dadurch ziehen sie mehr Strom von der Z-Diode ab, deren
> Spannungsschwankung bei Belastungsänderungen wird also grösser, wobei
> die absolute Ausgangsspannung auf Grund des kleineren Spannungsabfalls
> an Re etwas höher ist.

Danke für deine Antwort ich denke das hat mir im wesentlichen 
Weitergeholfen eine Analytische erklärung liefern zu können für das 
verhalten beim anderen Transistor. In etwa danach habe ich gesucht.

(prx) A. K. schrieb:
> "Aus dem Datenblatt des Transistors ist bekannt, dass die
> Verlustleistung maximal PT1.max ≔ 625 mW betragen darf."
>
> Es sind üblicherweise 500 mW. Bei maximal 25°C. Was bei den berechneten
> 480 mW etwas knapp ist. Wenn der BC547 also im Hochsommer durchbrennt,
> der 2N2219 mit 800 mW aber nicht, dann ändert sich die Ausgangsspannung
> recht deutlich. ;-)

xD - Ok danke für den Hinweis. Prinzipiel ist es ja für die HÜ egal, 
selbst wenn ich das Ding für 625 mW dimensionieren würde. Aber für die 
Realität und Praxis später ein guter Hinweis danke.

Hi,
ISBN 3-87234-111-1
Zastrow Seite 167, 158
Die "Kennlinie" zum Berechnungsbeispiel ablesen.

ciao
gustav

MaWin schrieb:
> Ein 2M2219 ist noch hinreichend ähnlich dem BC547, dass es nicht
> auffällt.

2M2219 kenn ich nicht, und wenn das M ein N werden sollte, so irrst du.

Der 2N2219 unterscheidet sich schon deutlich von BC547.
Der zulässige Kollektorstrom des BC547 beträgt nur 100mA, während es 
beim 2N2219 immerhin 800mA sind. Das hat kaum etwas mit dem Gehäuse zu 
tun, sondern mit einem anderen Kristall (Die).

Übrigens verwendet der 2N2222 den gleichen Die wie der 2N2219, der 
lediglich in das kleinere TO-18 Metallgehäuse eingebaut ist.
Bilder davon gibts z.B. hier: https://en.wikipedia.org/wiki/2N2222
Die Versionen mit Suffix A unterscheiden sich lediglich durch eine 
grössere Spannungsfestigkeit.

Dementprechend ist auch der BC547 für Verstärkerschaltungen mit 
Kollekorströmen von µA bis zu einigen mA optimal, während der 2N2219(A) 
eher für Ströme im Bereich von etwa 10 bis 500mA verwendet wird.

Deshalb ist der 2N2219 eher mit dem BC337 verwandt, als mit dem BC547.

mal so probieren :-)

Helge schrieb:
> In meiner Welt ist das noch ein Stellglied: Es gibt nur eine
> Vorwärtskopplung.

Nöö. Ist 'ne Regelung. Die Gegenkopplung muß ja nicht immer in Form 
eines externen Bauteils vorliegen.

... zum lernen
https://de.wikibooks.org/wiki/Interessante_Messungen/_Spannungsquellen/_Spannungsregler_selbst_gebaut
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/uregspec.htm

Helge schrieb:
> Topfen.
bayrisch trockener Quark :-)

Alles wissenswerte über Topfen:

https://www.gutekueche.at/topfen-artikel-1549

Jens G. schrieb:
> Ist 'ne Regelung.
Nur halt eine schlechte und mit schwer zu erkennenden "Bauteilen":

Der Sollwert ist die Z-Diode, der Istwert ist die Ausgangsspannung, der 
Vergleicher (Subtrahierer) ist die BE-Strecke und der Verstärker ist der 
Transistor. Alles drin, was ein Regler braucht.

Dass alle Komponenten (die Referenz, der Vergleicher und der Verstärker) 
schlechte Werte haben, ändert daran grundlegend nichts.

Oder andersrum: wenn es ein Stellglied wäre, welche Größe würde denn da 
womit einmalig eingestellt und könnte dann fürderhin trotz schwankendem 
Laststrom für halbwegs konstante Spannung sorgen?

Diese Diskussion Regler<->Stabi gab es doch im letzten Jahr schon einmal 
in "heftigster" Form...

Lothar M. schrieb:
> Oder andersrum: wenn es ein Stellglied wäre, welche Größe würde denn da
> womit einmalig eingestellt und könnte dann fürderhin trotz schwankendem
> Laststrom für halbwegs konstante Spannung sorgen?

Die Z-Diode ist der Steller; ob nun mittels C-Schaltung die 
Stromtragfähigkeit vergrößert wird oder nicht, ist egal.
Da kein Teil der Schaltung auf Schwankungen von U-A reagiert und die 
Stellgröße verändern könnte oder verändert, regelt da auch nix.

Für mich ist's eindeutig eine Stabilisierung und kein Regler.

Gilt aber wegen der Struktur als Regler. Das ist schwer einzusehen, ist 
aber so. Das wird erst so richtig ersichtlich, wenn die Schaltung 
mathematisch beschrieben wird und das Workflowdiagramm (Blockdiagramme) 
dazu gezeichnet wurde.

Dieter D. schrieb:
> Gilt aber wegen der Struktur als Regler. Das ist schwer einzusehen, ist
> aber so.

Von mir aus kannst du das gerne so sehen. Ich habe eben meine Meinung 
(s.o.) dazu. ;-) Solange die Stellgröße nicht aktiv beeinflusst wird, 
fehlt für mein Empfinden der notwendige (geschlossene) Regelkreis.

Änderungen im Verhalten der Gesamtschaltung, die von der 
Unvollkommenheit nicht idealer Bauteile (vor allem TK) herrühren, mag 
ich nicht als aktive RE-Aktion bezeichnen.
Schönes Wochenende; alles wird gut.... :-)

Michael M. schrieb:
> Diese Diskussion Regler<->Stabi gab es doch im letzten Jahr schon einmal
> in "heftigster" Form...
An dieser Schaltung sieht man, dass selbst von Profis die Begriffe 
"Steller" und "Regler" substitutiv verwendet werden.

> Für mich ist's eindeutig eine Stabilisierung und kein Regler.
Wenn ich an einen OP-Amp mit V=1 eine Spannung mit 5V anlege und die von 
Versorgungsspannung und Belastung unabhängige Ausgangsspannung verwende, 
ist das dann auch kein Regler, sondern eine Stabilisierung?

> Da kein Teil der Schaltung auf Schwankungen von U-A reagiert
Doch, durchaus: wenn die Versorgungsspannung steigt, ändert sich die 
Ausgangsspannung (im Rahmen der schlechten Möglichkeiten) nicht. Wenn 
die Ausgangsspannung sinkt, dreht der Regler den Hahn auf und lässt mehr 
Strom durch.

> Die Z-Diode ist der Steller
Nein, die Z-Diode ist der (relativ schlechte und instabile) Sollwert. 
Wenn du diese Spannung änderst, dann ändert sich die Ausgangsspannung 
und wird dann fürderhin bei Belastungsänderungen halbwegs auf diesen 
neuen Sollwert geregelt und gehalten.

Michael M. schrieb:
> Solange die Stellgröße nicht aktiv beeinflusst wird
Die wird aber doch aktiv beeinflusst.
Versuch einfach mal, die Ausgangsspannung (z.B. durch Belastung) zu 
reduzieren. Was passiert? Der Regler versucht (im Rahmen seiner 
eingeschränkten Möglichkeiten) die Spannung durch einen höheren Strom 
wieder anzuheben.

Jens G. schrieb:
> Nöö. Ist 'ne Regelung. Die Gegenkopplung muß ja nicht immer in Form
> eines externen Bauteils vorliegen.

Es ist KEINE Regelung.

Lothar M. schrieb:
> und wird dann fürderhin bei Belastungsänderungen halbwegs auf diesen
> neuen Sollwert geregelt und gehalten.

Da wird nix geregelt. Auch nicht halbwegs.

> Was passiert? Der Regler versucht (im Rahmen seiner
> eingeschränkten Möglichkeiten) die Spannung durch einen höheren Strom
> wieder anzuheben

Eben genau das kann ein BJT in Kollektorschaltung nicht.

Lothar M. schrieb:
> Wenn ich an einen OP-Amp mit V=1 eine Spannung mit 5V anlege und die von
> Versorgungsspannung und Belastung unabhängige Ausgangsspannung verwende,
> ist das dann auch kein Regler, sondern eine Stabilisierung?

Das mag ich hier nicht als Vergleich heranziehen, denn der OPV ist ja 
bereits ein eigenständiger Regler. Bei korrekter Beschaltung regelt er 
die Ausgangsspannung so, dass die Differenz an den Eingängen 0 ist (von 
Offset und TK abgesehen). Lass uns bei der hier gezeigten Serien-Stabi 
bleiben...

> Wenn die Ausgangsspannung sinkt, dreht der Regler den Hahn auf und
> lässt mehr Strom durch.
Ursache<->Wirkung? Von sich aus (ohne Laständerung) passiert erstmal gar 
nichts. Mit mehr Belastung wird sie fallen und die Stellgröße erfährt 
als Folge keinerlei Änderung, die dem entgegenwirken könnte. ^^

> Was passiert? Der Regler versucht im Rahmen seiner
> eingeschränkten Möglichkeiten die Spanung durch einen höheren Strom
> wieder anzuheben.
Ja, es wird mehr C- bzw. E-Strom fließen, weil der B-Strom wegen der 
größeren Last sich in positiver Richtung ändert. Das ist jedoch der 
Unzulänglichkeit des Transistors geschuldet und keine aktive 
Beeinflussung der Stellgröße. NB: Ich betrachte den Tr. nicht als 
Stellgröße.

> ... was ist das Stellglied,...
Sagte ich bereits: Die Z-Diode. Einstellbar durch die bewusste Wahl der 
Z-Spannung. Und dann kommen deren Unzulänglichkeiten: TK, der unterhalb 
5 V negativ und oberhalb positiv ist; im Grenzbereich um 5 V sehr 
abhängig vom Z-Strom.

Ich hatte nun trotzdem nicht vor, das Thema aus dem letzten Jahr neu 
aufzukochen. ;-) M.M.n. ist es eine persönliche Sichtweise.

Wenn wir nun noch die (hoffentlich sehr sachlich begründeten) 
Argumente der +/- Klicker lesen könnten, wäre das echt toll... ;-)

Elektrofan schrieb:
> Das "Gaspedal" entspricht in etwa der Z-Diode
Korrekt: die Z-Diode "regelt" da gar nichts. Sie ist nur ein schlechter 
Sollwertgeber.

Ein Regler besteht im Großen und Ganzen aus einem Vergleicher und einem 
Verstärker.
Sind wir uns soweit einig?

Der Vergleicher vergleicht den Istwert gegen den Sollwert und steuert 
den Verstärker so an, dass der Istwert dem Sollwert nachgeführt wird.
Passt das auch noch?

Dann komme ich zum logischen Schluss:
der Vergleicher der obigen Schaltung ist die BE-Strecke, die bei "zu 
großer Abweichung" (z.B. Ube=0,9V statt 0,6V) den Verstärker (der nur 
schlecht mit dem Faktor B verstärkt und zudem nur in 1 Quadranten 
arbeiten kann) ansteuert und ihn dazu bringt, dass diese Abweichung 
wieder geringer wird.

Andrew T. schrieb:
> Eben genau das kann ein BJT in Kollektorschaltung nicht.
Ja klar er tut das doch: die Ausgangsspannung sinkt (z.B. durch 
Belastung), der Basisstrom steigt, der Transistor leitet besser, der 
Strom druch den Transistor steigt, die Augangsspannung steigt wieder...

Ich kann den Gaul aufzäumen wie ich will, es wird immer ein Regler 
draus.

Michael M. schrieb:
> Da kein Teil der Schaltung auf Schwankungen von U-A reagiert
Ja, du darfst da am Ausgang natürlich keine 10V anlegen und verlangen, 
dass der die dann auf 4V "herunterregelt". Aber das verlangst du von 
einem 7805 auch nicht (der kann ja auch nur 1 Quadranten bedienen) und 
wirst doch zustimmen, dass das ein Spannungsregler ist.

Lothar M. schrieb:
> Ja klar er tut das doch: die Ausgangsspannung sinkt (z.B. durch
> Belastung), der Basisstrom steigt, der Transistor leitet besser, der
> Strom druch den Transistor steigt, die Augangsspannung steigt wieder...
>
> Ich kann den Gaul aufzäumen wie ich will, es wird immer ein Regler
> draus.

Genau deswegen ist ein Stelltrafo ein Regeltrafo.
Ich kann den Gaul aufzäumen wie ich will, es wird immer ein Regeltrafo 
daraus.

Ebenso wie jede Schraube ein Nagel ist, wenn man nur einen Hammer hat.

Lothar, auch wenn ich viele Deiner sonstigen Beiträge schätze -- aber 
hier liegst Du komplett falsch.

https://de.wikipedia.org/wiki/Gullivers_Reisen#Teil_1:_Reise_nach_Liliput

Karadur schrieb:
> Etwas anderes macht der Transistor nicht.

Genau so ist es :-)

willkommen im Lager der "Steller"

Andrew T. schrieb:
> Ebenso wie jede Schraube ein Nagel ist, wenn man nur einen Hammer hat.
Wer nur (s)einen Hammer kennt, für den sieht die ganze Welt wie ein 
Nagel aus. Und nicht alles, was hinkt, ist ein Vergleich.

> aber hier liegst Du komplett falsch.
Lies doch bitte nochmal, was ich geschrieben habe und denk doch nochmal 
darüber nach. An welchem Punkt meiner kurzen Betrachtungen liege ich 
falsch?

Natürlich sind die einzelnen Bauteile des Reglers schlecht und deshalb 
ist auch das Ergebnis schlecht. Aber trotzdem sind sie da:
- Sollgröße = Z-Diode (besser Uz-Ube)
- Istgröße = Ausgangsspannung (wenigstens das dürfte klar sein)
- Vergleicher = BE-Strecke (Ib ändert sich je nach Spannungsdifferenz)
- Verstärker = Transistor (wird je nach Ib mehr oder weniger leitend)

Karadur schrieb:
> Wird die Schaltung aus Widerstand und Z-Diode zum Regler wenn ich die
> Z-Diode durch eine mit mehr Leistung und besserer Kennlinie ersetzte ?
Nein. Denn da fehlt ein Vergleicher und ein Verstärker.

> Etwas anderes macht der Transistor nicht.
Doch, der Transistor verstärkt. Und die BE-Strecke vergleicht.

Andrew T. schrieb:
> willkommen im Lager der "Steller"
Ja, auch von mir herzlichen Glückwunsch...

HildeK schrieb:
> Karadur schrieb:
>> Wäre der Transistor ein Regler sollte er die Störgröße auf Null regeln.
> Nicht alle Regler regeln die Störgröße auf Null.
1. Der Transistor ist kein Regler, sondern nur ein Vergleicher und ein 
Verstärker.

2. Mal von Zweipunktreglern abgesehen gibt es auch solche Regler, die es 
möglicherweise zwar versuchen, es aber wegen schlechter Bauteile 
nicht schaffen.

Ich sage ja aus- und nachdrücklich, dass das ganze Konstrukt ein 
schlechter Regler ist, weil jede beteiligte Komponente schlechte 
Werte hat. Das beginnt mit dem schlechten Sollwert (der ja über den 
Basisstrom sogar von der Last abhängt) geht über den schlechten 
Vergleicher (die Ube hängt über den Ib auch von der Last ab) und findet 
im schlechten Verstärker (der Verstärkungsfaktor hängt über den Ic auch 
von der Last ab) den Abschluss.

Aber trotzdem sind alle Teile da, die zu einem Regler gehören. Und wenn 
alles da ist, was einen Regler ausmacht, dann kann man ihn auch anders 
heißen, es ist trotzdem ein Regler.

Das mathematisch beschriebene Workflowdiagramm (Blockdiagramme) ergibt 
einen Regler. Die Definition bezieht sich darauf. Das interessante daran 
ist, diese einfache Schaltung ist ein schöner Grenzfall zum Diskutieren.

Das ist vergleichbar mit dem Streit den Zahlenraum einzuteilen:
]-oo,...,-1][0][1,...,oo[
]-oo,...,-1,0][1,...,oo[
]-oo,...,-1][0,1,...,oo[

Es gibt nach diesem Prinzip einen Druckregler mit drei Anschlüssen. An 
einem Anschluss wird der Referenzdruck angeschlossen. Solange der Druck 
auf der Ausgangsseite niedriger ist, fließt die Flüssigkeit durch ein 
Ventil zum Ausgang und öffnet dabei den Durchlass für den zweiten 
Eingang bis der passende Druck erreicht wurde. Dabei gibt es auch eine 
Druckdifferenz analog zu den 0,7V Unterschied zwischen Basis und 
Emitter.

Dieter D. schrieb:
> gibt nach diesem Prinzip einen Druckregler mit drei Anschlüssen.

 ...  das Modell dann gleich mit
Joe G. Infos
https://www.mikrocontroller.net/articles/Multi-Dom%C3%A4ne-Systeme
auf Multi-Domäne-Systeme umarbeiten  :-)

Mit diesem Simmulationstool
kann die aufgeworfene Fragestellung auch direkt bearbeitet werden ..
https://www.circuitlab.com/editor/#?id=x44c83

nehme an, daß dies mit Workflowdiagramm gemeint war :-)
https://www.electrical4u.com/voltage-regulator/

und einer Erklärung für LTspice :-)
http://www.ko4bb.com/e102/e102-4.php