Diskreter Linearregler PNP

Im Gegensatz zum NPN-Linearregler besitzt der PNP Linearregler einen sehr geringen Spannungsabfall. Wenn die Eingangsspannung unter der Sollspannung liegt, schaltet der PNP-Transistor komplett durch.

Der PNP-Linearregler ist ansich nicht stabil. Bei einer sich ändernden Last arbeitet der PNP-Transistor (bis der Opaerationsverstärker gegenregelt) als Konstantstromquelle, sodass der PNP-Linearregler im Gegensatz zum NPN-Linearregler nicht so stabil auf Laständerungen reagiert wie der NPN-Linearregler.

         

Mit angepasster Kompensation (R von 100k auf 220k erhöht) kommt man auf eine nahezu ähnlich gute Regelung wie beim NPN-Linearregler.

Dieser Linearregler wird beim Schaltnetzteil mit µC verwendet, um die Eingangsspannung von ~24V auf feste 23-24V herunterzuregeln, da der Schaltregler ein absolut maximum Rating von 25V hat und somit vor Spannungsspitzen geschützt wird.

Diskreter Linearregler NPN

Für das Labornetzteil Kanal 1 & 2 habe ich eine Simulation gemacht, um einen diskreten Linearregler aufzubauen. Auch wenn dieser durch einen LM317 ersetzt wurde, stelle ich hier die Simulation zur Verfügung, um ähnliche Projekte realisieren zu können. Alternativ gibt es auch den PNP-Linearregle, welcher jedoch nicht von Grund auf stabil ist.

Der NPN-Linaerregler ist ansich relativ Stabil, da der Transistor als Ermitterfolger verschaltet ist und somit die Ausgangsspannung nur relativ wenig schwankt, wenn die Last am Ausgang sich stark ändert. Allerdings liegt der Spannungsabfall bei etwa 2V.

        

Die Simulationsergebnisse zeigen, dass mit dem Kompensationsglied (R5, C2) eine relativ saubere Regelung erfolgt. Der Spannungsabfall am Ausgang ist bei 5A Ausgangslast natürlich vorhanden und kann nicht komplett gegengeregelt werden.

Bei 2A Ausgangslast kann die Spannung komplett ausgeregelt werden. Der Voltage Overshoot fällt mit unter 30mV relativ gering aus.

Mit anderen Kompensationswerten kommen nachfolgende Simulationen heraus.

         

Ist die Kompensation zu groß ausgelegt, dauert es relativ lange, bis die Spannung ausgeregelt wurde. Ist das Kompensationsglied zu klein oder gar nicht vorhanden, schwingt das System durch die Nichtidealität des Operationsverstärkers und das Vorhandensein eines Kondensators am Ausgang auf. Das Kompensationsglied dämpft diese Schwingung.

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