Spannungsregelung mit OPAMP 2068D

[Mike H. (mike_h865)]

Hallo,

ich möchte gerne eine einfache Spannungsregelung von 3,3V - 17V mit 
einem OPAMP (2068D JRC) realisieren.
Ich habe jetzt die Schaltung mit einer NPN-Komplementärdarlingtonstufe 
wie folgt aufgebaut. Nun jetzt tauchen ein paar Probleme auf die ich mir 
nicht so recht erklären kann bzw. fehlen hier doch noch einige 
Kondensatoren wo ich nicht genau weiss wo ich diese platzieren soll.

1)Unter Last bricht die Versorgungsspannung vom OPAMP von 17V auf 3V ein 
und die Schaltung Kackt ab.Im Leerlauf ist alles bestens und die 
Spannung lässt sich schön von 3,3V auf ca. 15,5 V regeln.

2)Warum kann ich nicht bis auf fast 17 V hochregeln?

3)Die Spannung lässt sich mit dem Poti zwar einstellen aber ca. ab dem 
letzten drittel passiert nichts mehr.Muss Ich eventuell ein kleineres 
Poti wählen.

4)Die Schaltung entwickelt manchmal Störungen und fängt an zu schwingen 
denke ich.Wo sollte ich Kondensatoren platzieren.

Vielleicht habt ihr ein paar Ideen bzw. bitte ich euch um eure Meinung 
zu dem Ding.

LG Mike

[Günni (Gast)]

Ich bin mir nicht sicher, ob die Fragen ernst gemeint sind, aber ich 
will sie trotzdem beantworten.
1) Der OPAMP wird von der Versorgung der gesamten Schaltung UB gespeist. 
Wenn die bei Last zusammenbricht, bricht natürlich auch die Versorgung 
des OPAMPs ein und die Schaltung kann nicht mehr arbeiten.
2)Die Zenerdiode ist mit 3,3 V (U2) angegeben. An dem Widerstand R2 
stellt sich deshalb auch ein Wert von 3,3 V ein. Wenn das Poti 20 k als 
Endwert hat, also den 4-fachen Wert von R2, liegt darüber rechnerisch 
eine Spannung von 4x3,3= 13,2 V und die Ausgangsspannung kommt auf einen 
Wert von 13,,2 + 3,3 = 16,5 V. Nun sind weder der Widerstandswert 5 k 
noch der Maximalwert für das Poti mit 21 k Normwerte und da die Bauteile 
noch Toleranzen haben, kann man auch nicht eine exakte Spannnung von 17 
V erwarten.

4) Ich glaube nicht, dass die Fragestellung ernst gemeint war. Falls ich 
damit Recht habe, müsste das beobachtete Schwingen von der Aura des 
Betreibers herrühren. Sollte meine Einschätzung nicht stimmen, ziehe ich 
meine letzte Bemerkung zurück und entschuldige mich dafür in aller Form.

[Jens G. (jensig)]

>4)Die Schaltung entwickelt manchmal Störungen und fängt an zu schwingen
>denke ich.Wo sollte ich Kondensatoren platzieren.

Noch nie was von Abblockkondensatoren gehört?

>noch Toleranzen haben, kann man auch nicht eine exakte Spannnung von 17
>V erwarten.

Und vor allem kann man von dieser Schaltung auch sowieso nicht erwarten, 
daß sie überhaupt annähernd an die Versorgungsspannung ran kommt. 3-4V 
vorher wird generell Schluß sein, weil schon der OPV nicht höher kommt, 
und die Endstufe auch noch was wegschnappt. Datenblatt angucken.

[Mike H. (mike_h865)]

ja jetzt gerade eben ;)

Ich hab jetzt mal Ausgang(220uF) und am Eingang (330uf) jeweils einen 
Elko platziert funkt jetzt besser aber immer noch nicht ideal.

Aber warum das Poti nicht über den kompletten Gang regelt check ich 
immer noch nicht und warum unter Last sofort nur die Versorgungsspannung 
vom OPV einbricht ist mir auch nicht klar.

Lg Mike

[Andrew T. (marsufant)]

Mike H. schrieb:
> warum unter Last sofort nur die Versorgungsspannung
> vom OPV einbricht ist mir auch nicht klar.

Prüf mal:
1.) woher kommt U_B, ist diese Spannungsquelle wie stark belastbar? 
(==Deine Last direkt an U_B anklemmen)

2.) Verdrahtungsfehler (OPV anders angeschlossen als als im Plan)


Das der Steckbrettaufbau mit langen Leitungen schwinganfällig ist, weißt 
Du sicher.
Und das Dein Scope-Bild keine Schwingung zeigt, weißt Du sicher auch.

Wenn Du da also Schwingungen feststellst, wäre es sicher hilfreich genau 
dies auch darzustellen.

[Mike H. (mike_h865)]

Andrew T. schrieb:
> 1.) woher kommt U_B, ist diese Spannungsquelle wie stark belastbar?
> (==Deine Last direkt an U_B anklemmen)

1.)UB kommt aus einem 2,5 A Labornetzgerät dort bekomme ich auch die 17V 
konstant raus.Verdrahtet ist der OPV richtig.Ich habe die Spannung 
direkt zwischen PIN 8 und und Pin 4 gemessen und habe dort nur mehr ca. 
2,5-3V messen können Ua aber war weiterhin auf 17 V und am Ausgang 
natürlich nur mehr um die 1,2- 1,5 V (bei Last nicht mal 200mA).Wurde 
die Last entfernt war nach kurzer Zeit die Spannung wieder oben und es 
funktionierte wieder alles wie gehabt.


Ja am Oszi sieht man jetzt die Spannungen im Leerlauf wollte es nur der 
vollständigkeit halber dazuhängen.Ich versuche mal ein Bild zu machen 
wenn das ganze Ding wieder zu spinnen beginnt.

Ja das mit dem Breadboard ist mir klar ist ja auch nur ein Testaufbau um 
die Funktionalität zu testen.

Lg Mike

[Andrew T. (marsufant)]

Mike H. schrieb:
> Ja das mit dem Breadboard ist mir klar ist ja auch nur ein Testaufbau um
> die Funktionalität zu testen.

Tja, das Du das Testen willst, war schon klar.
Aber mehr als grundsätzliches Funktionieren kannst Du damit nicht 
testen.

Schwingneigung: Wurde alles zu gesagt.

Spannungseinbruch OP: Verdrahtet ist ja nun nochmals von Dir bestätigt,
was Du nicht ausschließen kannst sind die Übergangswiderstände (z.B. 
oxidiert) an den Steckbrettfedern. Die Suche ist dann zeitraubend.



Ich würde einen verlöteten Aufbau auf Lochraster-Breadboard machen.

[Klaus R. (klara)]

Mike H. schrieb:
> Nun jetzt tauchen ein paar Probleme auf die ich mir
> nicht so recht erklären kann bzw. fehlen hier doch noch einige
> Kondensatoren wo ich nicht genau weiss wo ich diese platzieren soll.

LTspice ist Dein Freund.
https://www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html
mfg Klaus

[Helmut S. (helmuts)]

Mach zwischen den Ausgang des Opamps und  der Basis des Transistors mal 
einen 100Ohm Widerstand. An dem kannst du dann über den Spannungsabfall 
den Strom bestimmen.
I=U/100Ohm
Stell die Spannung im Leerlauf auf 10V. Wenn dann bei Belastung ein 
Spannungsabfall von 1V an dem 100Ohm Widerstand entsteht, dann fließen 
10mA in die Basis des Transistors. Das ist zuviel. Damit weißt du, dass 
die Transistoren nicht richtig angeschlossen sind oder die Transistoren 
kaputt sind.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Mike H. schrieb:
> Aber warum das Poti nicht über den kompletten Gang regelt check ich
> immer noch nicht und warum unter Last sofort nur die Versorgungsspannung
> vom OPV einbricht ist mir auch nicht klar.

Der OpAmp heisst NJM2068 und aus dem Datenblatt sieht man, der er zwar 
für Audio gut geeignet ist, aber am Ausgang einfach nicht den vollen 
Betriebsspannungsbereich überstreichen kann (Maximum Output Voltage 
Swing).

Entweder speist du mit 20V und einer negativen Hilfsspannung oder du 
wählst einen andere Schaltung mit anderem OpAmp. Ausserdem ist die 
Schaltung bei Kurzschluss am Ausgang gefährdet.
Wo kommt die Schaltung denn her?

[Mike H. (mike_h865)]

Helmut S. schrieb:
> Stell die Spannung im Leerlauf auf 10V. Wenn dann bei Belastung ein
> Spannungsabfall von 1V an dem 100Ohm Widerstand entsteht, dann fließen
> 10mA in die Basis des Transistors. Das ist zuviel.

also hab jetzt den neuen Widerstand R5 mit 100Ohm eingesetzt. Spannung 
wurde am Ausgang auf 10 V eingestellt und die Schaltung dannach mit 
220mA belastet.
U5=5,5mV
Ich habe auch gleich die Spannung an R4 gemessen:
U4=0,71V


Matthias S. schrieb:
> Entweder speist du mit 20V und einer negativen Hilfsspannung oder du
> wählst einen andere Schaltung mit anderem OpAmp. Ausserdem ist die
> Schaltung bei Kurzschluss am Ausgang gefährdet.
> Wo kommt die Schaltung denn her?

Die Schaltung hab ich mir zusammengedacht auf Basis von dieser 
Basisschaltung und den OPV hab ich aus einer defekten Endstufe ausgebaut 
die ich am Müll gefunden hab.

Lg Mike

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Mike H. schrieb:
> Die Schaltung hab ich mir zusammengedacht auf Basis von dieser
> Basisschaltung

Das ist sicher eine schöne Grundschaltung, funktioniert aber nur mit 
idealen OpAmps so, wie sie gedacht ist. Auch der NJM2068 ist ein netter 
OpAmp, aber nicht für sowas gedacht. Der fühlt sich am wohlsten in 
Audioschaltungen.

[Helmut S. (helmuts)]

Mike H. schrieb:
> Helmut S. schrieb:
>> Stell die Spannung im Leerlauf auf 10V. Wenn dann bei Belastung ein
>> Spannungsabfall von 1V an dem 100Ohm Widerstand entsteht, dann fließen
>> 10mA in die Basis des Transistors. Das ist zuviel.
>
> also hab jetzt den neuen Widerstand R5 mit 100Ohm eingesetzt. Spannung
> wurde am Ausgang auf 10 V eingestellt und die Schaltung dannach mit
> 220mA belastet.
> U5=5,5mV
> Ich habe auch gleich die Spannung an R4 gemessen:
> U4=0,71V
>

Wieviel Spannung fällt an dem 100Ohm Widerstand bei Belastung mit 220mA 
ab?
(Mit einem Voltmeter messen.)

Wie groß war dann die Ausgangsspannung bei Belastung mit 220mA?

[Michael B. (laberkopp)]

Mike H. schrieb:
> Vielleicht habt ihr ein paar Ideen

Grundlagen zu linearen Netzteilen und deren Regelungstechnik lesen ?

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.1

> 1)Unter Last bricht die Versorgungsspannung vom OPAMP von 17V auf 3V ein

Die VERSORGUNGSSPANNUNG, also Eingangsspannung ? Dann ist dein Netzteil 
überlastet.

> 2)Warum kann ich nicht bis auf fast 17 V hochregeln?

Weil dein OpAmp bei 17V Versorgung maximal 14.5V am Ausgang bringt, und 
dann noch Strom durch den 2SD2395 in den Ausgang fliessen muss, also 
kann der Ausgang nicht mehr als ca. 13.8V bekommen.

> 3)Die Spannung lässt sich mit dem Poti zwar einstellen aber ca. ab dem
letzten drittel passiert nichts mehr.Muss Ich eventuell ein kleineres
Poti wählen.

Ich hätte jetzt erwartet, daß du mit dem Poti nicht unter Uz, also ca. 
3.3V regeln kannst, bei der von dier gewählten Schaltung. Übrigens sind 
3.3V Z-Dioden extrem schlecht. Nimm lieber TL431.

> 4)Die Schaltung entwickelt manchmal Störungen und fängt an zu schwingen
denke ich.Wo sollte ich Kondensatoren platzieren

Vor allem vom Ausgang zum -In Eingang des OpAmps. Aber letztlich muss 
man die ganze Regelcharacteristik des Netzteils an die Bauteile 
anpassen, wenn man schnelles Ausregeln ühne Überschwinger haben will. Da 
wird sich dann herausstellen, daß deine Architektur ungünstig ist, z.B. 
die Position des Potis, weil sich je nach dessen Stellung die 
Regelcharacteristik ändern müsste. Weil dein Regler nicht unendlich 
schnell ist, sollte noch ein Kondensator an den Ausgang, der Einbrechen 
der Ausgangsspannung abpuffert, die so schnell sind dass der Regler noch 
gar nicht reagiert. Das macht die Schaltung aber noch langsamer, also 
den Kondensator zu -In noch wichtiger (grösser), zudem stört, daß das 
Aufladen des Ausgangselkos schneller ist als das Entladen - je nach Last 
am Netzteil.

Der Weg zum stabilen Negtzteil ist noch weit, du beginnst erst zu 
erahnen warum Spannungsregler nicht leicht zu bauen sind, sondern hohe 
Kunst. Dein Aufbau am Steckbrett steigert die Probleme nach, die 
Leitnugen haben Widerstand, Induktivität und Kapazität im Aufbau.

[Mike H. (mike_h865)]

Helmut S. schrieb:
> Wieviel Spannung fällt an dem 100Ohm Widerstand bei Belastung mit 220mA
> ab?
> (Mit einem Voltmeter messen.)
>
> Wie groß war dann die Ausgangsspannung bei Belastung mit 220mA?

Ja genau U5=5,5mV mit einem Voltmeter gemessen direkt am Widerstand R5 
der zwischen der Basis von T2 und dem OPV liegt.
Am Ausgang habe ich die Spannung auf 10V direkt auf der Last eingestellt 
und habe einen Strom von 210mA gemessen.

Lg Mike

[Helmut S. (helmuts)]

Mike H. schrieb:
> Helmut S. schrieb:
>> Wieviel Spannung fällt an dem 100Ohm Widerstand bei Belastung mit 220mA
>> ab?
>> (Mit einem Voltmeter messen.)
>>
>> Wie groß war dann die Ausgangsspannung bei Belastung mit 220mA?
>
> Ja genau U5=5,5mV mit einem Voltmeter gemessen direkt am Widerstand R5
> der zwischen der Basis von T2 und dem OPV liegt.
> Am Ausgang habe ich die Spannung auf 10V direkt auf der Last eingestellt
> und habe einen Strom von 210mA gemessen.
>
> Lg Mike

Dann funktioniert doch alles, wenn da auch bei Belastung noch 10V am 
Ausgang sind. Der Basisstrom von 55uA sieht auch gut aus.

[Mike H. (mike_h865)]

Matthias S. schrieb:
> Auch der NJM2068 ist ein netter
> OpAmp, aber nicht für sowas gedacht.

ja wie gesagt ich hab eine defekte Endstufe geschlachtet und die waren 
eben greifbar und umsonst. Ich habe mir jetzt auf jeden fall mal LM358P 
bestellt die sollten für meine Anwendung besser passen.Ich möchte eben 
so viel wie möglich aus Schrottteilen verwerten.

Michael B. schrieb:
> Ich hätte jetzt erwartet, daß du mit dem Poti nicht unter Uz, also ca.
> 3.3V regeln kannst, bei der von dir gewählten Schaltung. Übrigens sind
> 3.3V Z-Dioden extrem schlecht. Nimm lieber TL431.

Ich muss mir hier was anderes einfallen lassen da ich gerne von 0V bis 
XV regeln möchte. Mal schauen was ich hier für Möglichkeiten habe.

Michael B. schrieb:
> Der Weg zum stabilen Netzteil ist noch weit, du beginnst erst zu
> erahnen warum Spannungsregler nicht leicht zu bauen sind, sondern hohe
> Kunst.

Jo ich denke auch hier kann man gut die eine oder andere Pandemie damit 
verbringen was zu basteln ;) Hohe Kunst sicher aber mit ein wenig Zeit 
bekomme ich sicher was brauchbares zusammen.

Helmut S. schrieb:
> Dann funktioniert doch alles, wenn da auch bei Belastung noch 10V am
> Ausgang sind. Der Basisstrom von 55uA sieht auch gut aus.

Scheint so die Schaltung läuft jetzt.Während ich jetzt auf die neuen 
OPV's (LM358P) warte werde ich mir was zur Strombegrenzung überlegen das 
is ja auch nicht so einfach aber vom Prinzip her tut das Ding was ich 
möchte also die Basis ist da.

Inzwischen hab ich aber schon das nächste Ding auf der Schlachtbank und 
die paar Transistoren hier drin werde ich definitiv gut verwerten 
können.
Was die Leute alles so auf den Müll treten ein Traum hi hi.

Aber Danke für euren Input sehr hilfreich !!!