Wie regelt ein LM385?

[Fragezeichen (Gast)]

Hallo,

ich möchte eine Ladeelektronik für LiFePo4 Zellen bauen, und zwar indem 
die Zellen in Reihe an eine Stromquelle angeschlossen werden, und 
parallel zu jeder Zelle ein Spannungsregler geschaltet wird, der bei 
Erreichen von 3,5V den Strom parallel zur Zelle durch einen Transistor 
leitet.
Als Spannungsregler möchte ich einen LM385 nehmen, und verstehe nicht 
ganz, wie dieser funktioniert. Der TL431 zum Beispiel vergleicht ja die 
Spannung am REF Pin, und beim Überschreiten von 2,5V wird der Ausgang 
des internen Op-Amps positiv und der NPN-Transistor zieht die 
Versorgungsspannung nach unten, bis wieder 2,5V an REF anliegen.
Der LM385 ist auf den ersten Blick ähnlich, aber der Feedback Pin ist an 
den invertierenden Eingang des Verstärkers angeschlossen, und am 
nicht-invertierenden Eingang ist eine Stromquelle nach GND und eine 
Diode nach "+".
Ich verstehe nicht, wie diese Schaltung die Spannung regeln soll.
Eine Application Note gibt es auch nicht, und ich würde aus 
verschiedenen Gründen gerne genau diesen Spannungsregler nutzen 
(geringer Stromverbrauch, THT).
Könnt ihr mir helfen?

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Hallo,

siehe block diagram Seite 2:
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm185-adj.pdf

Das Blockdiagramm zeigt eine in Sperrichtung betriebene Zenerdiode, die 
aufgrund der Stromquelle im unteren Zweig mit Konstantstrom betrieben 
wird. Dadurch wird ihr Arbeitspunkt konstant gehalten und ist nicht von 
der außen anliegenden Spannung abhängig.

Je höher nun die außen angelegte Spannung wird, desto mehr wird der am 
OPV-Ausgang angeschlossenen NPN-Transistor aufgesteuert, der dadurch die 
von außen anliegende Spannung mehr belastet, bis sich ein Gleichgewicht 
einstellt, bei dem im Idealfall die Spannungen am invertierenden und 
nichtinvertierenden OPV-Eingang gleich sind.

Ändert man nun am invertierenden Eingang die anliegende Spannung, 
wandert die Spannung am nichtinvertierenden Eingang direkt mit, denn die 
10 µA -Stromquelle stört sich an dieser Spannungsänderung überhaupt 
nicht.

Natürlich muß die zu regelnde Spannung "weich" sein, also über einen 
Widerstand anliegen, so daß der LM385 als Shunt-Regler wirken kann im 
Bereich von 10µA bis 20 mA. Mehr oder weniger kann er nicht mehr regeln. 
Da man meistens wohl eine Festspannung heraus bekommen möchte, kann man 
die Umgebung passend einrichten.

Das Prinzipschaltbild könnte man zur Verdeutlichung auch diskret 
aufbauen, nur werden sich dabei schlechtete Werte einstellen.



mfG

[W.A. (Gast)]

Christian S. schrieb:
> siehe block diagram Seite 2:
> https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm185-adj.pdf

Dann verlinke doch direkt die Seite 2 ;-)
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm185-adj.pdf#page=2

[Fragezeichen (Gast)]

Aaaah, danke, Christian!
Ich habe jetzt tatsächlich verstanden, wie der IC funktioniert; ich habe 
mir auch die Spannungen an einzelnen Punkten in Abhängigkeit von der 
Eingangsspannung aufgezeichnet, das hat auch noch einmal geholfen.
Jetzt ist auch klar, weshalb im Gegensatz zum TL431 eine höhere Spannung 
am Feedback-Pin auch zu einer höheren Ausgangsspannung führt.

[Elliot (Gast)]

Christian S. schrieb:
> Je höher nun die außen angelegte Spannung wird, desto mehr wird der am
> OPV-Ausgang angeschlossenen NPN-Transistor aufgesteuert, der dadurch die
> von außen anliegende Spannung mehr belastet, bis sich ein Gleichgewicht
> einstellt, bei dem im Idealfall die Spannungen am invertierenden und
> nichtinvertierenden OPV-Eingang gleich sind.

Christian S. schrieb:
> Ändert man nun am invertierenden Eingang die anliegende Spannung,
> wandert die Spannung am nichtinvertierenden Eingang direkt mit, denn die
> 10 µA -Stromquelle stört sich an dieser Spannungsänderung überhaupt
> nicht.

Das ganze Blockschaltbild und die darauf basierende Erklärung stimmt 
nicht ganz. Das kann man schon in der typical Application im 
nachfolgenden Bild 5 direkt unter dem Blockschaltbild sehen. Dort ist 
nämlich die Spannung über der Stromquelle im Blockschaltbild =0, und es 
gibt keine Stromquelle die damit noch funktioniert.

Sicherlich ist die Spannung der "Z-Diode" nicht gleich 1,24V, sondern 
eher ~0,6V, so daß auch für die Stromquelle etwa 0,6V zur Funktion 
verbleiben. Der "OPV" besitzt also vermutlich einen konstanten 
Eingangsspannungsoffset von ~Uf.