Kann mir jemand diesen Längsregler (Spannungsregler mit OPV und npn Transistor) erklären?
4 Antworten
Fangen wir mal mit dem OPV an.
Seine Betriebsspannung (Anschluss oben) bekommt er aus der ungeregelten Spannung UE. An seien Eingängen vergleicht er ständig die zu regelnde Spannung UA mit der Referenzspannung (dem Zielwert).
Wenn UA zu klein (kleiner als die Referenzspannung) ist, dann ist die Spannung an seinem invertierenden Eingang (UA) kleiner als die Spannung an seinem nicht-invertierendem Eingang (Referenz). Er verstärkt die Spannung Referenz - UA, die positiv ist. Da er (theoretisch) eine unendlich hohe Verstärkung hat, will er an seinem Ausgang die höchstmögliche Spannung ausgeben. Die erreicht die Basis des Transistors, der dadurch leitend wird und die Spannung UE erhöht.
Liegt UE jetzt über der Referenzspannung, wird Referenz - UA negativ, der OPV hat am Ausgang die kleinstmögliche Spannung und der Transistor macht wieder zu.
In der Praxis braucht man an UE und UA Kondensatoren, damit diese Regelung nicht allzusehr schwingt.
Das regelt sich dann ein. Der macht dann "halb bzu" oder "halb auf", jenachdem, wie es gebraucht wird. Er arbeitet nicht als Schalter.
Meine Erklärung:
Die Sollspannung ist UA=Uref (in Wirklichkeit ist UA etwas geringer, µV-Bereich) . Dann ist die Differenzspannung am OPV sehr gering (Leicht positiv) und der Transistor arbeitet im Sollpunkt (Ube positiv) und erlaubt den Sollstrom, der bei der Last gerade die Spannung UA erzeugt (Stabiles Gleichgewicht wegen Gleichspannungs-gegenkopplung).
Wenn jetzt die Last geringer wird, sinkt UA etwas ab, was die Diff. Spannung am OPV etwas vergrößert, seine Ausgangsspannung (und damit Ube) ebenfalls vergrößert und deshalb mehr Kollektorstrom erlaubt, der die Ausgangsspannung UA wieder anhebt bis zum Gleichgewicht mit UA=Uref (fast).
Zur Gegenkopplung: Das sieht man einfach daran, dass der Regelkreis über OPV und Basis des Transistors ein Minuszeichen enthält (denn zwischen Basis und emitter gibt es keine Vorzeichen-Umkehr)
Die Ausgangsspannung des Transistors ist die OP- Spannung + 0,7V. Die Referenzspannung liegt daher 0,7V über der gewünschten Ausgangsspannug. Sinkt der Ausgang, erhöht sich die Ausgangsspannung am OP und der Transistor steuert wieder auf.
Wieso 0,7 Volt? Das ist doch die Spannung Ube. Uce=UE-UA ist doch größer.
Mein obiger Kommentar ist ein Missverständnis, ABER: In der ersten Zeile muss es doch heißen "OP-Spannung MINUS 0,7 V", oder?
Zur Ausgangsspannung am Lastwiderstand kommt noch die UBE, also die 0,7V hinzu. Daher muß der OP eine um 0,7V höhere Ausgangsspannung als die am Lastwiderstand haben.
Das ist richtig, dass ich das falsch geschrieben habe :-) Sorry... mein Fehler!
Wenn die Ausgangsspannung kleiner ist, als die eingestellte Referenzspannung, liefert der OPV eine größere Ausgangsspannung, was wiederum den Basisstrom des Transistors erhöht. Dieser wird dadurch niederohmiger und die Ausgangsspannung wieder größer.
Umgekehrt genau so.
Man benutzt so ein Teil ja zur Stabilisierung der Spannung, wäre es da nicht unglücklich wenn der Transistor zu macht?