79xy Negativ-Spannungsregler benötigt Mindestlast, aber 78xy Positiv-Spannungsregler nicht

      79xy Negativ-Spannungsregler benötigt Mindestlast, aber 78xy Positiv-Spannungsregler nicht

      Forum,

      Für eines meiner Projekte benötige ich ein separates symmetrisches stabilisiertes +/- 15 V DC Netzteil. Das Netzteil ist "gewöhnlich" nach Standard mit 2 x 15 V Printtrafo, Gleichrichter, 2 x 4000 µF Ladeelkos, 1815C und 7915C Reglern (von ST) sowie kleineren Elkos (2 x 100 µF und 2 x 100 nF) an den Ausgängen gestrickt.

      Fertigplatine dafür war vorhanden (hatte ich im Bestand) und musste nur noch bestückt werden. Da ich zunächst nur einen 2 x 12 V Trafo zur Hand hatte (ich weiss, der ist für +/-15 V DC Ausgang eigentlich zu wenig) habe ich gehofft, dass wenigstens die Trafo-Leerlaufspannung noch ausreicht, damit ich damit +/- 15 V DC mit 30 mA noch stabilisiert bekomme. Und ja, es reichte.
      Ohne jede Last und mit einer Last, die in jedem der beiden Zweige 30 mA zieht, bekam ich die gewünschte Spannung stabil und ohne Ripple am Ausgang.

      Allerdings brach bei 100 mA die Ausgangsspannung doch auf unter 14,6 V ein. Klar, dem Trafo fehlt bei dieser Last die nötige Ausgangsspannung, damit nach Gleichrichtung/Siebung noch Reserve für die nötigen 2 V drop-out Spannung der Regler da sind. Ich habe deshalb heute den provisorischen 2 x 12 V Trafo gegen ein 2 x 15 V (2 x 5 W) Exemplar ersetzt. Damit war die Trafo-Ausgangsspannung im Leerlauf jeweils auf 19 V AC gegenüber Mitte sekundärseitig und hinter dem Gleichrichter, am Ladeelko, jeweils 26,5 V DC.

      Und nun die Überrachung, gemessen (ohne Last am Netzteilausgang, also Leerlauf) am Netzteilausgang:
      Negativer Zweig: - 17,8 V
      positiver Zweig: + 15,01 V

      Also regelt der 7815C Regler wie erwartet auf 15 V, aber nicht der 7915C Regler!
      Sofort hatte ich den Verdacht, dass der negative Regler (79xy) eine Mindestlast braucht und habe den negativen Ausgang mit 2,4 kOhm testweise belastet (ca. 6 mA). Siehe da: Die negative Ausgangsspannung ist dann sauber auf -14,96 V DC geregelt. Den Lastwiderstand habe ich anschliessend durch eine LED mit 1,2 kOhm Vorwiderstand als "Last" ersetzt, so habe ich damit gleichzeitig eine Netzteil-Betriebsanzeige. Auch damit (ohne weitere Last) wieder saubere -14,96 V DC.

      Fazit:
      Wird der 79xy Regler (hier 7915C von ST) mit einer Eingangsspannung von nur knapp oberhalb der Drop-Out-Spanne betrieben, benötigt er keine Mindestlast für die Regelung.
      Wird der 79xy Regler aber mit einer Eingangsspannung von grosszügig > 2 V über Nenn-Ausgangsspannung betrieben, braucht er eine Mindestlast, damit er überhaupt regelt.Wenige mA Laststrom genügen bereits.

      Der 78xy Regler benötigte in beiden Fällen keine Mindestlast.

      Ich hatte erwartet, dass ich dazu etwas in den Datenblättern finde. Aber...nichts!
      Google-Suche bestätigt, dass ich nicht der Erste bin, der diese Beobachtung macht. AI-Antwort ist ebenfalls, dass eine Mindestlast benötigt würde, behauptet das aber auch für den Positivregler (78xy), bei dem ich das nicht bestätigt gefunden habe.
      Gelegentliche Diskussionen dazu in anderen Foren bleiben widersprüchlich. Der Eine bestreitet es, auch mit Hinweis auf die Datenblätter, in denen dazu nichts steht und eigene Beobachtung, nach der das unbekannt wäre; der Andere beharrt drauf, einfach aufgrund seiner Beobachtung (wie bei mir hier).

      Wem ist dazu etwas bekannt?
      Wo wird dazu Stellung genommen? Wird eine Mindestlast gennannt?

      Wenn man's weiß, ist es ja kein Problem, einen Lastwiderstand zu ergänzen. Man denkt aber u.U. zunächst auch an einen defekten Regler, bis man feststellt, er ist nicht defekt!

      Gruß
      Reinhard

      Dieser Beitrag wurde bereits 3 mal editiert, zuletzt von „oldiefan“ ()

      Moin Reinhard,

      ich kenne das Phänomen gut, weil ich öfter mal Regler ausmesse, um eine bestimmte Spannung zu haben. Da mache ich regelmässig diese Erfahrung, genau wie Du das beschreibst. Aber es ist vom Hersteller abhängig, beim Motorola weniger ausgeprägt, bei anderen (ST) eher mehr. In realen Schaltungen ergänze ich dann oft eine kleine LED im negativen Zweig, mit grossem Vorwiderstand. Dann leuchtet die LED als Kontrolle (1 mA reicht), und der Spuk ist weg.

      Ich muss mal schauen, ob das in meinen Unterlagen erwähnt wird, aus dem Kopf weiss ich das nicht mehr.

      Besten Gruss,

      Michael
      Spannungsregler pos (78) und neg (79)

      Hallo Freunde
      An euren Beobachtungen ist schon was dran.

      Die Regler ICs brauchen an ihrem Output intern einen Spanungsteiler, mit dem via Regelung die Ausgangspannung betsimmt und kontrolliert wird.
      Dieser Teiler ist bei jedem Fabrikat der positiven (78), als gleich vorhanden und 5Kohm umd im Wert 0 bis 25Kohm Die Ausgangspanung wird damit bestimmt.
      Anbei 2 Bilder von MOT und NATIONAL Die Teiler sind grau unterlegt.
      Die Grundlast ist damit vorhanden.

      Anders bei den negativen Typen (79).
      Vom erwähnten interne Teiler am Ausgang, ist kein Wert konstant daher mit * gekennzeichnet, variiert somit komplett. Laut * wird damit nur der Feinabgleich gemacht. Die interne Last ist also nicht immer die gleiche.
      Bei den National Typen, wir auch bei den Hi und Low Typen, im linken Schaltungsteil
      variiert, (grau)
      Es mag also exotische 78er Typen geben, wo bei Hi Typen die Grundlast mit dem hochohmigen Teiler nicht zum Starten ausreicht.
      Das als meine Sichtweise.
      Gruss hans
      Bilder
      • MOT-78mxx.jpg

        39,46 kB, 600×443, 7 mal angesehen
      • MOT-79xx.jpg

        42,45 kB, 600×454, 9 mal angesehen
      • National-78Mxx.jpg

        36,68 kB, 600×446, 10 mal angesehen
      • NATIONAL-79Mxx-Hi-Lo.jpg

        60,48 kB, 600×883, 9 mal angesehen
      • Titel-MOT.jpg

        34,35 kB, 360×465, 9 mal angesehen
      • Titel--NATIONAL.jpg

        32,82 kB, 360×481, 7 mal angesehen

      Dieser Beitrag wurde bereits 6 mal editiert, zuletzt von „decoder“ ()

      Dank an Euch alle!

      Die Feinheit in den 79xy Datenblättern, nämlich dass dort die Widerstände am Ausgang nicht spezifiziert sind, hatte ich übersehen. Hans, Du bist damit wieder mal auf dem Punkt!

      Weitere Experimente möchte ich an dem Teil nicht mehr anstellen, da nun alles schön im Gehäuse eingebaut ist, mit Klebe-Gummifüsschen, unter denen die Gehäuseschrauben sitzen. Wenn ich das aufmache, muss ich hinterher neue Füsse anbringen. Die Zenerdiode im 79er Regler, wie von Rolf genannt, könnte eine plausible Erklärung sein, warum ich den Regelungs-Unterschied zwischen 12 V und 15 V Trafo hatte.

      Tatsächlich ist in der Load Stability Spezifikation im Datenblatt als kleinster Laststrom 5 mA angegeben. Das Motorola Regulator Handbook verlangt im Troubleshooting-Kapitel einen Mindest-Laststrom von 1 mA. Es wird aber diesbezüglich kein Unterschied zwischen 78xy und 79xy-Typen gemacht. Im neuen Datenblatt für den L7815A von ST steht: "Minimum load current for regulation is 5 mA." Im ST-Datenblatt für den L7815CV fehlt aber dieser zusätzliche und ausdrückliche Hinweis. Offenbar gilt das aber dort grundsätzlich ebenfalls.

      Dann habe ich bei meinem 7815 Regler einfach nur Glück gehabt, dass er ohne die Mindestlast schon regelt. Mein 7915 Regler, der den Mindestlaststrom haben will, ist daher wohl als Normalfall anzusehen. Mit der Anzeige LED und dessen 1,2 k Vorwiderstand gebe ich ihm jetzt einen Grundlast-Strom von ca. 10 mA, wie Michael es auch macht. Damit ist er glücklich.

      LTSpice Simulation:
      Meine LM78er und LM79er Simulationsmodelle regeln ohne Mindestlast bereits einwandfrei.

      Modell 7915:

      *LM7915 negative voltage regulator
      *Connections Input Adj. Output
      .SUBCKT LM7915 1 2 3
      *
      DD4 4 5 D_6V3_0
      DD2 6 2 D_3V9_0
      DD1 7 2 D_4V7_0
      DD3 8 3 D_6V3_0
      C2 9 10 5P
      C1 2 9 15P
      QTU15 10 9 3 Q_PNP_0 1.000
      R17 11 12 4.2K
      QTU22 3 10 13 Q_NPN_0 3.000
      R18 8 5 15.65K
      R20 13 14 1K
      R19 4 14 75
      QTU31 12 11 4 Q_NPN_1 1.000
      R16 15 1 160
      R24 16 1 1.8K
      C3 17 1 10P
      QTU30 18 12 15 Q_NPN_1 1.000
      QTU29 10 16 1 Q_NPN_1 1.000
      R15 19 1 400
      QTU28 10 20 19 Q_NPN_1 1.000
      R14 21 1 200
      QTU27 17 20 21 Q_NPN_1 1.000
      R11 22 23 1K
      R10 24 25 1K
      QTU19 18 27 26 Q_NPN_1 1.000
      R9 2 18 7.1K
      QTU8 16 18 2 Q_PNP_0 1.000
      QTU7 28 18 2 Q_PNP_0 1.000
      QTU6 18 18 2 Q_PNP_0 1.000
      QTU5 11 29 2 Q_PNP_0 1.000
      QTU4 20 29 2 Q_PNP_0 1.000
      QTU3 1 29 2 Q_PNP_0 1.000
      QTU2 1 29 2 Q_PNP_0 1.000
      R13 28 1 400
      R12 30 1 400
      QTU18 29 29 31 Q_NPN_1 1.000
      QTU1 29 29 2 Q_PNP_0 1.000
      R6 31 32 6.5K
      R7 32 27 5.6K
      R8 27 26 950
      QTU10 33 6 26 Q_PNP_0 1.000
      QTU17 34 35 33 Q_PNP_0 1.000
      R5 36 1 2K
      QTU24 34 34 36 Q_NPN_1 1.000
      R1 37 6 6.3K
      R2 37 38 670
      R3 38 35 550
      QTU9 38 35 6 Q_PNP_0 1.000
      R4 39 1 2K
      QTU23 35 34 39 Q_NPN_1 1.000
      QTU16 1 7 35 Q_PNP_0 1.000
      JT1 7 1 1 J_2N3458_N
      QTU14 3 17 23 Q_PNP_0 1.000
      QTU13 17 17 23 Q_PNP_0 1.000
      QTU12 17 17 25 Q_PNP_0 1.000
      QTU11 9 17 25 Q_PNP_0 1.000
      QTU32 3 13 14 Q_NPN_2 10.000
      QTU26 9 20 28 Q_NPN_1 1.000
      QTU25 20 20 30 Q_NPN_1 1.000
      QTU21 2 40 22 Q_NPN_1 1.000
      QTU20 2 37 24 Q_NPN_1 1.000
      R21 2 40 4.29K
      R22 40 3 10.63k
      R23 14 1 500M
      *
      .MODEL J_2N3458_N NJF( VTO=-3.05 BETA=699.53U LAMBDA=6M RD=1 RS=1
      + CGD=2.81P CGS=2.91P M=227.1M PB=500M IS=114.41F
      + VTOTC=-2.5M BETATCE=-500M KF=0 AF=1 )
      .MODEL D_6V3_0 D( IS=10F N=1.24 BV=6.3 IBV=1M CJ0 = 1P TT = 10p )
      .MODEL D_3V9_0 D( IS=10F N=1.24 BV=3.9 IBV=1M CJ0 = 1P TT = 10p )
      .MODEL D_4V7_0 D( IS=10F N=1.24 BV=4.7 IBV=1M CJ0 = 1P TT = 10p )
      .MODEL Q_PNP_0 PNP( IS=10F NF=1.04 NR=1.04 BF=50 CJC=1P CJE=2P
      + TF=10P TR=1N VAF=45)
      .MODEL Q_NPN_0 NPN( IS=10F NF=1.04 NR=1.04 BF=100 CJC=1P CJE=2P
      + TF=10P TR=1N VAF=90)
      .MODEL Q_NPN_1 NPN( IS=10F NF=1.04 NR=1.04 BF=100 CJC=1P CJE=2P
      + TF=10P TR=1N VAF=90)
      .MODEL Q_NPN_2 NPN( IS=10F NF=1.04 NR=1.04 BF=100 CJC=1P CJE=2P
      + TF=10P TR=1N VAF=90)
      .ENDS LM7915



      Grüße
      Reinhard

      Dieser Beitrag wurde bereits 11 mal editiert, zuletzt von „oldiefan“ ()

      Also, bei den 78xx habe ich noch nie einen Lastwiderstand benötigt, wenn ich die ausgemessen habe, bei den 79xx in ca. der Hälfte der Fälle. Ich messe recht häufig die Spannungen aus, um gute Pärchen bilden zu können. Bisher war ich immer zu faul, mit da mal ein Steckbrett zu bauen, aber das wäre sicher sinnvoll --- da könnte man dann die Lastwiderstände gleich mit vorsehen.

      Nach meiner bisherigen Erfahrung braucht man aber keine 10 mA, auch keine 5 mA --- bei mir haben bisher immer 1...2 mA gereicht. Zumal ja in der realen Schaltung noch eine Last danach kommt. Wenn es insgesamt nur wenige mA sind, bevorzuge ich die 78Lxx und 79Lxx, weil sie kleiner und eher etwas schneller sind.

      Besten Gruss,

      Michael
      Die Herstellerangaben variieren ja auch. Im Motorola Handbuch ist von wenigstens 1 mA die Rede, in den Datenblättern 5 mA, vermutlich damit Ausreisser auch noch umfasst sind. Auf jeden Fall gut zu wissen, dass der 78er nicht nur hier ausnahmsweise, sondern in den überwiegenden Fällen nach Michaels Erfahrung sogar ganz ohne Laststrom auskommt.

      Gruß
      Reinhard