HALBLEITERHEFT2000

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Elektor

7-8/2000

Die in Elektor Mai ´99 vorgestellte Ventilatorregelung für den
Gigant 2000 und andere schwere Endverstärker besitzt unter
anderem einen Ausgang, an dem eine Spannung anliegt,
wenn die Schaltung ”festläuft”. Da die Regelung temperatur-
gesteuert ist, wird dies von den Sicherheitsschaltkreisen der
Endstufe als Übertemperatursignal angesehen. Der Nachteil
dieses Ausgangs ist, daß die maximale Spannung für die Lüf-
ter abhängig von der Belastung (Anzahl der Lüfter, Defekt)
und auch der Netzspannung nicht konstant ist. Die Schwan-
kung wird dadurch verursacht, dass die Versorgungsspan-
nung der Ausgangsstufe direkt von der gepufferten Trafospa-
nung entnommen wird. Sollten zum Beispiel die Lüfter aus-
fallen, steigt die Spannung für die maximale Temperaturgrenze
auf einen wesentlich höheren Wert als den gewünschten. Um
dieses Maximum mit Sicherheit zu detektieren, vergleicht die
hier vorgestellte Komparatorschaltung die Höhe der Lüfter-
spannung mit einer festen Referenz. Der Detektor eignet sich
für 12-V-Lüfter.
Die Referenzspannung wird von einer micropower voltage refe-
rence D1 und dem als Stromquelle geschalteten FET T1
erzeugt. Die Stromquelle wird aus der ungeregelten Lüfter-
spannung gespeist. Die Stromquelle ist auf etwa 50

µA ein-

gestellt, D1 selbst arbeitet ab 10

µA.

Die Lüfterspannung wird ebenso benötigt, um den als Kom-
parator geschalteten Opamp IC1 zu versorgen. Die Versorgung
für dieses IC wird durch R10, C3 und C4 besonders entkop-
pelt, wobei D4 als Überspannungssicherung fungiert. Die
maximale Betriebsspannung des TLC271 ist mit 16 V spezifi-
ziert. Dieser Opamp arbeitet übrigens bis hinunter zu 3 V und
besitzt eine Common-mode-Spannung von 1,5 V unterhalb der
positiven Versorgung. Als Referenzspannung wurde deshalb
1,2 V gewählt. Der Spannungsteiler R2/R3/P1 verringert die
Lüfterspannung auf diesen Sollwert. Die Grenzen liegen damit
zwischen 11,2 V und 16,7 V. Wem das zu hoch erscheint, kann
R2 auf 100 k

Ω verringern und erhält Grenzen von 9,5 V und

14,2 V. Der Ausgang des Spannungsteilers ist mit C2 gut ent-
koppelt. Die relativ große Zeitkonstante sorgt dafür, daß die
Temperatursicherung nicht allzu schnell reagiert und der Aus-
gang nach dem ”Kippen” etwas länger aktiv bleibt. Mit R4 und
R5 ist eine kleine Hysterese von etwa 1 mV hinzugefügt, um
Instabilitäten zu verhindern. D2 sorgt dafür, daß die Hysterese
unabhängig von der Lüfter-
spannung bleibt.
Um die Detektorschaltung so
universell wie möglich zu hal-
ten, stehen zwei Ausgänge
zur Verfügung, nämlich einer
(R), um direkt die Diode eines
Optokopplers anzusteuern,
und ein anderer (T), der dank
Puffer-Transistor T2 ein kleine-
res Relais betreiben kann.
Parallel zu den Ausgängen ist
eine High-efficiency-LED
angeordnet, die das Anspre-
chen von IC1 optisch signali-
siert und in der Lüfterrege-
lung von Mai ´99 als neuer
Temperaturindikator zum Ein-
satz kommt.
Der Stromverbrauch der Schal-
tung beläuft sich auf etwa

0,25 mA bei dunkler und 2,7 mA bei leuchtender LED (gemes-
sen bei 12,5 V Betriebsspannung) Das Layout der Platine (in
PDF) ist auf der Website von Elektor frei verfügbar.

(004063)rg

R10

100Ω

R1

22k

R2

120k

R3

10k

R5

1M

R8

47k

R9

3k9

TLC271

IC1

2

3

6

7

4

5

1

8

R4

1k

R7

47k

R6

1k

LM385-1.2

D1

D4

16V 1W3

T2

BC

D3

D2

BAT85

T1

BF245A

C1

100n

C3

100n

C2

100µ
25V

C4

47µ
25V

5k

P1

K1

K2

547B

CW

004063 - 11

MAX. TEMP.

R

T

Maximaltemperatur-Detektor
für Lüfterregelung

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Elektor

(C) ELEKTOR

004063-1

C1

C2

C3

C4

D1

D2

D3

D4

H1

H2

H3

H4

IC1

K1

K2

OUT1

P1

R1
R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

R9

R10

T1

T2

004063-1

+

0

R

T

T

(C) ELEKTOR

004063-1

Stückliste

Widerstände:
R1 = 22 k
R2 = 120 k
R3 = 10 k
R4,R6 = 1 k
R5 = 1 M
R7,R8 = 47 k

R9 = 3k9
R10 = 100

Ω

R1 = Trimmpoti 5 k

Kondensatoren:
C1,C3 = 100 n
C2 = 100

µ/25 V stehend

C4 = 47

µ/25 V stehend

Halbleiter:
D1 = LM385-1.2
D2 = BAT85
D3 = High-efficiency-LED
D4 = 16 V/1W3
T1 = BF245A
T2 = BC547B
IC1 = TLC271CP

Außerdem:
K1 = 2-polige

Platinenanschlussklemme, RM5

K2 = 3-polige

Platinenanschlussklemme, RM5

Von Gregor Kleine

Die bekannten kleinen dreibeinigen Linearregler wie z.B. der
LM317 verkraften meist nur etwa 30 V am Eingang. Jetzt gibt
es einen neuen dreipoligen Spannungsregler, der bis zu 450 V
Eingangsspannung aushält. Damit kann man nun auch direkt
die gleichgerichtete 230 V Wechselspannung verarbeiten. Der
Ausgangsstrom darf zwischen 0,5 mA und 10 mA liegen. Es
handelt sich um den Baustein LR8 von Supertex Inc. aus Kali-
fornien.
Die Eingangsspannung des LR8 muss im Bereich +12 V bis
+450 V liegen. Bei einer Referenzspannung von 1,2 V kann mit
dem externen Spannungsteiler in der Rückkopplung über den
Pin ADJ (= Adjust) eine Ausgangsspannung zwischen +1,2
V und +440 V eingestellt werden. Allerdings muss die Span-
nungsdifferenz zwischen Ein- und Ausgang immer über 10 V
liegen. Der Regler verfügt sowohl über eine Strombegrenzung
bei +15 mA (typisch) als auch über eine thermische Begren-
zung, die bei +125

o

C einsetzt und die Ausgangsspannung zur

Verlustleistungsreduktion kontinuierlich herabsetzt. Damit der
Regler stabil arbeitet, ist ein minimaler Ausgangsstrom von
500 µA und ein mindestens 1 µF großer Ausgangskondensa-
tor entsprechender Spannungsfestigkeit erforderlich. Der
externe Spannungsteiler kann z.B. so dimensioniert werden,
dass die 500 µA durch ihn fließen. Hinzuzurechnen sind noch
10 µA, die aus dem Reglereingang ADJ heraus fließen, siehe
Formel im Schaltbild.
Die beiden Schaltungen mit dem LR8 zeigen die Anwendung
als Spannungsregler und als Konstantstromquelle. Letztere
kann z.B. zum Ansteuern einer LED eingesetzt werden. Damit
ist ein superweiter Eingangsspannungsbereich von +12 V bis
+450 V erreichbar. Da der LR8 als Regler für das Hochfahren
von primärgetakteten Schaltnetzteilen konzipiert wurde, ver-
fügt er über die Eigenschaft, dass beim Anlegen einer höhe-
ren als der eingestellten Ausgangsspannung der Regler
gesperrt wird. Die Diode D1 in der Schaltung als Spannungs-
regler ist dann notwendig, wenn die Ausgangsspannung
höher als die Eingangsspannung werden kann.
Die minimal notwendige Eingangskapazität C1 lässt sich wie
folgt berechnen:

LR8

ADJ

D1

1N4007

C1

C2

1µ

R1

R2

15...450V

out

U

0mA5...10mA

004118 - 11

1V20

U

out

R2
R1

) + R2 • 10µA

= 1V2 • (1 +

LR8

ADJ

C1

D1

1N4007

R

C2

004118 - 12

I

CONSTANT

320V

230V

50Hz

I

CONSTANT

=

1V20

R

LR8N3

ADJ

SOT-89

LR8N8

ADJ

Hochvolt-Linearregler

070