Versorgungsspannung_3
Anstatt einer Regelung mittes Z-Diode bietet sich der Einsatz eines Spannunsgreglers an. Zur Anwendung soll ein Low-Drop-Regler (kurz LDO) kommen. Bei einem Low-Drop-Regler handelt sich um ein Spannungsregler mit geringem Spannungsabfall zwischen Eingang und Ausgang.
Der im Handel erhältliche LP2950/LP2951 ist Ideal für den geplanten Einsatzfall. Er hat eine Spannungsabfall von typisch 380 mV, verbraucht einen Strom von weniger als 0,1mA und verträgt Spannungen am Eingang von maximal 30V. Die Variante LP2951 hat zudem den Vorteil, dass die Ausgangsspannung nicht fest, sondern variabel einstellbar ist. Darüber hinaus besitzt der LP2951 weitere Merkmale, wie eine Fehlererkennung und die Möglichkeit der Abschaltung, welche jedoch hier nicht zur Anwendung kommen.
Abb. 1 - Spannungsreglung LP2951
Der Regler benötigt einen Mindestlaststrom von 1 µA. Ohne Last entspricht dies einem maximalen Wert von 1,2M für R2. Um eine gute Genauigkeit zu erhalten ist für R2 ein um Faktor 12 kleinerer Wert zu wählen. Für R2 wählen wir einen Wert von 86k. Die Ermittlung von R1 erfolgt mittels der im Datenblatt genannten Formel:
Vout = Vref * (1 + R1/R2) * Ifb * R1
Mit dem im Datenblatt angegebenen Werten für Ifb = 20nA und Vref = 1,235V ergibt dies, bei einer gewünschten Ausgangspannung von 12V, einen Wert von 751k für R1. Für R1 wählen wie einen Wert von 750k. R1 und R2 sind Werte aus der E24-Reihe, allerdings mit einer Toleranz von 1%. Mit einer Eingangsspannung von mind. 12,4V erhalten wir so eine sehr gute konstante Spannung von 12V an Pin 7.1.
Als (zusätzliche) Ausgangskapazität sollte laut Datenblatt keine Kapaziät mit zu niedrigem ESR-Wert verwendet werden, da der Regler sonst zu schwingen beginnen kann (z.B. besitzen keramische Kondensatoren oder Tantal-Elektrolytkondensator einen geringen Ersatzserienwiderstand). Passende Werte werden im Datenblatt mit 1 bis 220µF angegeben. Genutzt wird ein Aluminium-Elktrolytkondensator mit einem Kapazitätswert von 22µF.
Durch einen zusätzlichen Überbrückungskondensator parallel zu R1 werden hochfrequenzte Störspannungen zusätzlich reduziert. Der Wert kann Anhand der im Datenblatt genannten Formel ermittelt werden:
C2 = 1 / (2*Pi*R1 * 200Hz)
C2 = 1 / (2*3,14*750k * 200Hz)
C2 = 1,1nF
Als Überbrückungskondensator verwenden wir ein Keramikkondensator von mit einem Wert von 1nF.
- Elektronik-Kompendium; Spannungsregler Spezial - Im Vergleich: LM2941 und LM317
- Das InterNetzteil- und Konverter-Handbuch von Dipl.-Ing Jörg Rehrmann; 3.2.4 Low-Dropout-Regler
- Mikrocontroller.net; Widerstände für Spannungsregler LP2951-D berechnen mit Wolfram Alpha
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