From: schaerer@isibee (Thomas Schaerer)
Subject: Lowest-Dropout-Regler!
Organization: Swiss Federal Institute of Technology (ETH), Zurich, CH
X-Newsreader: Tin 1.1 PL4
Date: Wed, 29 Jul 1992 17:58:34 GMT

Hallo Freunde von spannungsgeregelter Fahrradscheinwerfer,

Die Idee mit Gleichrichter und Spannungsregelung ist im Grunde der richtige
Weg. Aber auf die Dimensionierung kommt es an, damit man nicht erst wie eine
Wildsau pedalen muss um anstaendig helles Licht zu erhalten. Nun auf was
kommt es denn an?

GLEICHRICHTER + FILTERUNG
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Man sollte, um die Diodenflussspannung klein zu halten, keinen Bruecken-Si-
Gleichrichter verwenden. Dies haette noch den Nachteil, dass das Dynamo-
gehauese vom Metallrahmen isoliert werden muesste. Also nur EINE Diode ver-
wenden. Auf gewoehnliche Si-Leistungsdioden sollte man verzichten. Die Fluss-
spannung kann leicht 1 Volt uebersteigen. Angesagt waere eine Shottky-Diode!
Weil diese Shottky-Dioden jedoch eine geringe Sperrspannung haben, sollte man
parallel zu ihr ein Kondensator von einigen zig- bis etwa 100nF schalten, um
allfaellige Spikes zu unterdruecken. Es empfiehlt sich dies mittels KO zu 
pruefen. Der Glaettungskondensator sollte so gross gewaehlt werden, dass 
die Rippelspannung so klein als moeglich bleibt, um sinnvollerweise eine
Lowest-Dropout-Spannungsregelung einsetzen zu koennen. 

LOWEST-DROPOUT-REGELUNG
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Diese Schaltung folgt danach. Es gibt auf dem Markt diverse Leistungs-ICs
welche die Hauptbedingung erfuellt. Eine solche Schaltung laesst sich aber
mit wenig Aufwand auch quasidiskret aufbauen. Dazu gehoert im Leistungs-
pfad (Stellglied) ein PNP-Transistor mit geringer Saettigungsspannung und
moeglichst noch akzeptabler Stromverstaerkung bei geringer Uce. Das ist
wichtig, damit der Basisstrom bei niedrigem Uce nicht zu gross wird. Moder-
ner waere der Einsatz von MEGA-FETs (P-Kanal) von BASIX. Diese sind aber
wesentlich teurer, dafuer ist die Gate-Ansteuerung DC-maessig leistungslos.

Weiter benoetigt man noch einen Billig-Opamp. Es genuegt dabei der gute alte
741, der eigentlich laengst zum perfekten Single-Chip-Rauschgenerator degra-
diert wurde. Auch eine Auszeichnung! Eine Spannungsreferenz und etwas passi-
ves Zugemuese, wie Gegenkopplungwiderstaende und evtl. noch etwas Kapazitaet,
um an richtiger Stelle die Schwingneigung der Regelschaltung zu unterdruec-
ken, braucht es. Als Spannungsreferenz empfehle ich eine Billig-Bandgap-Refe-
renz von 2.5 Volt. Nicht zu hoch waehlen, damit diese auch bei niedriger 
Dynamospannung noch stabil arbeitet.

ZUSAMMENFASSUNG
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Von LOWEST-DROP-OUT darf man reden, wenn die Dropoutspannung den Wert von 
etwa 0.1V bei Volllast nicht uebersteigt. Das Scheinwerferbirnchen braucht
etwa 0.4A und Ruecklicht etwa 0.1A. Wenn nun der Ladeelko so gross ist, dass
die Rippelspannung bei Volllast etwa in der selben Groessenordnung liegt, 
wie die Dropoutspannung der Regelschaltung, ist die Loesung komplett.

ALTERNATIVE
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Einziger Wermutstropfen: Der AC-Strom ist im Mittel um etwa 1.5 mal groesser
als der DC-Lampenstrom. Falls der Dynamo zu knapp dimensioniert ist, wird der
Gewinn durch die LOWEST-DROPOUTSCHALTUNG wieder eliminiert. Dann bleibt nur
noch die direkte AC-Shuntregelung, am einfachsten mit Leistungs-Z-Dioden, 
antiseriell geschaltet. Es empfiehlt sich, zunaechst einmal den Quellwider-
stand des Dynamos zu messen, bevor man an den Entwurf der Schaltung geht.
Vielleicht gibt es auch "kraeftigere" Dynamos. Da ich selbst kein Hobby-Velo-
fahrer bin, weiss ich das nicht so genau.

SCHLUSS
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So also das waer's. Die Schaltung zu entwerfen und zu bauen ist ja doch viel
interessanter als sie danach als blosser User anzuwenden. Dies die Worte
eines Elektronikfreaks, der immer einer bleiben wird. Lasst 'mal von Euren
Lowest-Dropout-Projekten hoeren.

Es gruesst Euch:	Thomas Schaerer   
			Mail:  schaerer@isi.ethz.ch
Newsgroups: de.rec.fahrrad