5V -> -15 bis -25V mit MC34063

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Autor
5V -> -15 bis -25V mit MC34063

    







BID = 492979

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241
 

  


Für ein LCD benötige ich -20V, die ich aus 5V erzeugen möchte. An sich kein Problem, dafür gibt es eine Menge ICs. Ich hab mich für den MC34063 entschieden, da dieser so ziemlich das günstigste IC ist.
Das Problem dabei ist, dass bei mehr als -20V das IC an der Grenze ist, da das Einschaltzeit/Ausschaltzeit Verhältnis begrenzt ist. Mehr als etwa 85% Tastverhältnis sind bei diesem nicht möglich.

Den internen Transistor des MC34063 kann ich nicht verwenden, da dieser als Emitterfolger betrieben wird, und daher >1V an diesem verloren gehen. Somit müsste ich von <4V auf 20V. Dann erreiche ich die -20V nur noch mit sehr viel Mühe.

Die erste Schaltung ist gemäß Datenblatt aufgebaut. Aufgrund des externen Transistors funktioniert diese etwas besser. Der Wirkungsgrad ist jedoch ehr schlecht. Der Grund dafür ist, dass der Ansteuerstrom für den externen Transistor aus der aufwendig erzeugten negativen Spannung genommen wird, und großteils wieder am Widerstand verbraten wird.

Daher habe ich diese Schaltung abgewandelt. In der zweiten Schaltung wird zur Ansteuerung des externen Transistors nicht das interne Darlington Päärchen verwendet, sondern nur dessen kleiner Treibertransistor. Das ergibt vermutlich ein wenig bessere Schaltzeiten. Der Emitter von diesem Transistor hängt an Masse, so dass der Ansteuerstrom für den externen Transistor den 5V entnommen werden und nicht der erzeugten negativen Spannung. Diese Schaltung funktioniert bei mir seit längerem. Allerdings stört mich an der Schaltung, dass im ausgeschalteten Zustand eventuell -20V an der Basis des internen Treibertransistors anliegen, und so die Basis-Emitter Strecke durchbrechen könnte (was bei mir zumindest noch nie passiert ist, zumindest ging noch kein IC kaputt.) Ob das Problem in der Praxis wirklich auftritt ist ungewiss, da das Datenblatt keine genaueren Infos zum internen Aufbau liefert.

Daher habe ich mir die 3. Schaltung ausgedacht. Bei dieser sollte der interene Schalttransistor immer gesperrt sein, und der Strom für den externen Transistor nur vom Treibertransistor geliefert werden, und über dessen Basis-Kollektordiode des internen Schalttransistors nach Masse fließen. Da diese Diode für 40V spezifiziert ist, sollte diese im abgeschalteten Zustand sperren, und so den Treibertransistor schützen. Bei dieser Schaltung sollten also keine Specs des Datenblatts verletzt werden, oder sonst irgendwas schlecht sein.

Habe ich irgendwas übersehen, oder kann ich die dritte Schaltung verwenden, ohne ein schlechtes Gewissen zu haben, dass das IC jeder Zeit in Rauch aufgehen könnte ?






BID = 493051

Onra

Schreibmaschine



Beiträge: 2516

 

  

Hallo,
ob dein Schaltungstrick funktioniert, kann wohl nur die Praxis zeigen, weil Simulatoren sehr oft bei "Nicht-Normschaltungen" aufgrund der eingeschränkten Modelle kapitulieren.
Sieht aber so aus der erfahrungsfreien Theorie heraus schlüssig aus.

Das Hauptproblem dieser Kunstschaltungen für negative Spannungen mit dem 34063 ist die FB-Spannung, die auf das niedrigste Potenzial bezogen ist.
Hier gäbe es die Möglichkeit einer externen Invertierung durch einen OPV, um den MC zwischen V+ und Ground zu betreiben.

Hast du schon einen P-FET getestet?

Eine andere Möglichkeit wäre imho eine angezapfte Spule (z.B. eine kleine stromkompensierte Drossel mit passendem Frequenzbereich in Reihenschaltung ) mit der Anzapfung am Transistor und der kompletten Spule an der Diode.

Onra

BID = 493062

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241


Zitat :
Onra hat am 20 Jan 2008 16:02 geschrieben :

Hallo,
ob dein Schaltungstrick funktioniert, kann wohl nur die Praxis zeigen, weil Simulatoren sehr oft bei "Nicht-Normschaltungen" aufgrund der eingeschränkten Modelle kapitulieren.

Das ist leider das Problem. In einer Application Note steht, dass man die Diode im 78S40 (=MC34063 + Diode + OP) nicht unterhalb vom GND Potential benutzen darf. Die Bauteile darf man also leider nicht ganz so wie diskrete Bauteile betrachten.
Den Messungen nach, sieht alles gut aus:
Der offene Emitteranschluss schwingt bei -17,5V Ausgangsspannung etwa zwischen 0V und -17V, so wie es in der Theorie sein sollte.


Zitat :

Sieht aber so aus der erfahrungsfreien Theorie heraus schlüssig aus.

Gut, ich wollte nur mal sichergehen, dass ich nicht doch irgendwo in Gedanken was verwechselt habe.


Zitat :

Das Hauptproblem dieser Kunstschaltungen für negative Spannungen mit dem 34063 ist die FB-Spannung, die auf das niedrigste Potenzial bezogen ist.

Das ist in diesem Fall eigentlich kein Problem, denn vom Regler aus gesehen, ist das ein Stepup mit GND bzw. 5V als Ausgangsspannung und der negativen Ausgangsspannung als GND.
Das hat sogar einen Vorteil: Wenn ich den Spannungsteiler anstelle der 5V an einen PWM Ausgang oder DAC klemme, kann ich die negative Spannung um bis zu 5V verändern.


Zitat :

Hast du schon einen P-FET getestet?

Noch nicht. Für ein schnelles Abschalten, müsste ich aber auch hier die Widerstände relativ klein machen und einen Spannungsteiler einbauen, da die -20V zuviel für die Gate-Source Spannung des Mosfets ist.


Zitat :

Eine andere Möglichkeit wäre imho eine angezapfte Spule (z.B. eine kleine stromkompensierte Drossel mit passendem Frequenzbereich in Reihenschaltung ) mit der Anzapfung am Transistor und der kompletten Spule an der Diode.

Ja, das habe ich auch schon gemacht. Nur die bekommt man so schlecht, und selbst wickeln ist halt auch wieder etwas Arbeit (vor allem wenn man mehrere davon braucht. Stromkompensierte Drosseln funktionieren übrigends schlecht bis garnicht, da diese keinen Luftspalt haben, und daher schnell in die Sättigung kommen.

BID = 493083

Onra

Schreibmaschine



Beiträge: 2516

Hallo,
schön, dass es klappt.
Die Probleme mit einer stromkompensierten Drossel sind mir schon klar. Das LCD dürfte aber einen sehr geringen Verbrauch bei den -20V haben und bei einer solchen Ringkerndrossel hat man eben gleich 2 Wicklungen drauf.
Bis 5% Nennstrom sollte sie meiner Meinung nach aber abkönnen. Ich lasse mich aber hier auch gern eines Besseren belehren.

Ob es bei Spannungen unter 0 Volt Probleme gibt, ist von der Isolierung der internen Bauelemente abhängig, die ja durch Sperrschichten realisiert wird. Der Kollektor selbst ist durch die Basissperrschicht nochmal isoliert und die Metallisierung des Anschlusses verläuft hoffentlich auf SiO2.


Onra


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