{"id":13,"date":"2009-06-03T22:51:04","date_gmt":"2009-06-03T20:51:04","guid":{"rendered":"http:\/\/www.contrabyte.de\/de\/?page_id=13"},"modified":"2022-04-05T08:25:39","modified_gmt":"2022-04-05T07:25:39","slug":"lcd-bias-spannungswandler","status":"publish","type":"page","link":"http:\/\/www.contrabyte.de\/de\/?page_id=13","title":{"rendered":"LCD-Bias-Spannungswandler"},"content":{"rendered":"<p>Wenn man mit LCD-Anzeigen experimentieren will, wird man bei den meisten Modellen mit dem Problem konfrontiert:<\/p>\n<p><em>Woher die negative Bias-Spannung nehmen, wenn nur +5 V zur Verf\u00fcgung steht?<\/em><\/p>\n<p>Dieses Projekt soll die Antwort liefern.<\/p>\n\n<style>.wp-show-posts-columns#wpsp-426 {margin-left: -2em; }.wp-show-posts-columns#wpsp-426 .wp-show-posts-inner {margin: 0 0 2em 2em; }<\/style><section id=\"wpsp-426\" class=\" wp-show-posts\" style=\"\"><article class=\" wp-show-posts-single wpsp-clearfix post-52 post type-post status-publish format-standard hentry category-lcd-bias-voltage-inverter category-projects\" itemtype=\"http:\/\/schema.org\/CreativeWork\" itemscope><div class=\"wp-show-posts-inner\" style=\"\">\t\t\t\t\t\t<header class=\"wp-show-posts-entry-header\">\n\t\t\t\t\t\t\t<h2 class=\"wp-show-posts-entry-title\" itemprop=\"headline\"><a href=\"http:\/\/www.contrabyte.de\/de\/?p=52\" rel=\"bookmark\">Intention<\/a><\/h2>\t\t\t\t\t\t<\/header><!-- .entry-header -->\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<div class=\"wp-show-posts-entry-content\" itemprop=\"text\">\n\t\t\t\t\t\t\tEs ist klar, der Wandler soll einfach und g\u00fcnstig sein. Er soll aber auch den\u00a0zweckm\u00e4\u00dfigen Anforderungen gerecht werden.\u00a0Ich habe nachgelesen\/nachgemessen und folgendes herausgefunden:\n<ol>\n \t<li>der Stromverbrauch liegt unter 10 mA (ca. 5 mA bei 25\u00b0)<\/li>\n \t<li>die Spannung geht bis maximal 14V (ca. 12,5 V bei 25\u00b0)<\/li>\n \t<li>die Spannung liegt nicht gegen Masse, sondern gegen +5 V an<\/li>\n \t<li>die Spannung darf nicht anliegen, wenn die Logik nicht mit +5 V versorgt wird<\/li>\n<\/ol>\nEntsprechend soll die Schaltung f\u00fcr den kleinen Strom richtig dimensioniert sein. Der Wandler muss nur ca. -8,5 V (gegen Masse gemessen) erzeugen. Die Stabilisierung soll gegen +5 V arbeiten und eine Schutzschaltung ist notwendig. Der Ausgangs-Kondensator darf sonst nicht zu gro\u00df sein. Er wird die Bias-Spannung nachhaltig auch ohne Versorgungsspannung liefern, bis er entladen ist.\t\t\t\t\t\t<\/div><!-- .entry-content -->\n\t\t\t\t\t<\/div><!-- wp-show-posts-inner --><div class=\"wpsp-clear\"><\/div><\/article><article class=\" wp-show-posts-single wpsp-clearfix post-56 post type-post status-publish format-standard hentry category-lcd-bias-voltage-inverter category-projects\" itemtype=\"http:\/\/schema.org\/CreativeWork\" itemscope><div class=\"wp-show-posts-inner\" style=\"\">\t\t\t\t\t\t<header class=\"wp-show-posts-entry-header\">\n\t\t\t\t\t\t\t<h2 class=\"wp-show-posts-entry-title\" itemprop=\"headline\"><a href=\"http:\/\/www.contrabyte.de\/de\/?p=56\" rel=\"bookmark\">Die Implementierung<\/a><\/h2>\t\t\t\t\t\t<\/header><!-- .entry-header -->\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<div class=\"wp-show-posts-entry-content\" itemprop=\"text\">\n\t\t\t\t\t\t\t<p>Der Ausgangspunkt ist der\u00a0bekannte Schaltnetzteil-Schaltkreis MC34063 im Spannungsinverterbetrieb. Hier die Referenzanwendung:<\/p>\n<p><div style=\"width: 367px\" class=\"wp-caption alignright\"><img loading=\"lazy\" title=\"mc34063\" src=\"http:\/\/www.contrabyte.de\/de\/wp-content\/uploads\/images\/mc34063inverter.png\" alt=\"Referenzinverter\" width=\"357\" height=\"331\" \/><p class=\"wp-caption-text\">Referenzinverter<\/p><\/div><\/p>\n<p>Die Inverterschaltung bedient sich eines Tricks. Da der Fehlerkomparator nur den negativen Eingang ausgef\u00fchrt hat, schlie\u00dft man die Masse des IC an das negative Ausgangspotential an. Damit sind f\u00fcr den IC alle Spannungen positiv und der Komparator kann mit dem negativen Eingang richtig arbeiten. Es bedeutet aber auch, dass mit der erzeugten negativen Spannung der IC mitversorgt werden muss (ca. 2 mA).<\/p>\n<p>Um den gestellten Anforderungen n\u00e4her zu kommen, wird die Schaltung folgenderma\u00dfen \u00a0modifiziert:<\/p>\n<p><div style=\"width: 353px\" class=\"wp-caption alignnone\"><img loading=\"lazy\" title=\"mc34063 modified\" src=\"http:\/\/www.contrabyte.de\/de\/wp-content\/uploads\/images\/mc34063modified.png\" alt=\"Modifikation\" width=\"343\" height=\"328\" \/><p class=\"wp-caption-text\">Modifikation<\/p><\/div><\/p>\n<p>Der Spannungsteiler f\u00fcr die R\u00fcckkopplung ist jetzt gegen +5 V aufgespannt und hat einen Poti zum Nachstellen. Das hei\u00dft, die Bias-Spannung ist von den Schwankungen der Versorgungsspannung v\u00f6llig unabh\u00e4ngig. Ein Kondensator zum Entst\u00f6ren des ICs ist auch dazu gekommen.<\/p>\n<p>Und hier die richtig dimensionierten Werte:<\/p>\n<ul>\n<li>V<sub>in<\/sub> = 5 V<\/li>\n<li>V<sub>out<\/sub> = -9 V (max)<\/li>\n<li>I<sub>out<\/sub> = 5 mA (+ 2,5 mA f\u00fcr den IC)<\/li>\n<li>F<sub>min<\/sub> = 42 kHz<\/li>\n<\/ul>\n<p>Das ergibt:<\/p>\n<ul>\n<li>L1 = 1 mH (60 mA)<\/li>\n<li>D1 = 1N4148 oder sogar BAT42<\/li>\n<li>R1 = 2,7 k\u03a9<\/li>\n<li>R2 = 15 k\u03a9<\/li>\n<li>R4 = 10 k\u03a9 (Poti)<\/li>\n<li>R3 = 5.6\u00a0\u03a9 (Strombegrenzung)<\/li>\n<li>C1 = 22 \u00b5F (Eingang)<\/li>\n<li>C2 = 100 nF (Entst\u00f6rung)<\/li>\n<li>C3 = 680 pF (Oszillator)<\/li>\n<li>C4 = 47 \u00b5F (Ausgang)<\/li>\n<\/ul>\n<p>Jetzt noch die Schutzschaltung. Diese k\u00f6nnte so aussehen:<\/p>\n<p><div style=\"width: 280px\" class=\"wp-caption alignright\"><img loading=\"lazy\" title=\"Schutzschaltung\" src=\"http:\/\/www.contrabyte.de\/de\/wp-content\/uploads\/images\/protect270x265.png\" alt=\"Schutzschaltung\" width=\"270\" height=\"265\" \/><p class=\"wp-caption-text\">Schutzschaltung<\/p><\/div><\/p>\n<p>Die Konstantstromquelle CCS erzeugt eine konstante 4.7 V Referenzspannung \u00fcber den Widerstand R<sub>REF<\/sub>. Der OP-Verst\u00e4rker arbeitet als Komparator. Er schaltet durch, sobald die Versorgungsspannung (+5 V) unter 4.7 V f\u00e4llt. Damit schaltet er die Bias-Spannung ab. Der OP muss nat\u00fcrlich mit seinem Ausgangsstrom den LCD versorgen k\u00f6nnen. Man sollte auch beachten, dass diese Schaltung nicht kurzschlussfest ist!<\/p>\n<p>Zuf\u00e4llig hat der MC34063 einen gr\u00f6\u00dferen Bruder, der einen OP und die Schaltdiode beinhaltet. Es ist der \u00b5A78S40 &#8211; der perfekte IC f\u00fcr unsere Zwecke. Hier der endg\u00fcltige Schaltplan mit der Schutzschaltung, auf der Basis von \u00b5A78S40:<\/p>\n<p><div style=\"width: 260px\" class=\"wp-caption alignnone\"><a href=\"http:\/\/www.contrabyte.de\/de\/wp-content\/uploads\/images\/schema805x645.png\" rel=\"lightbox[56]\"><img loading=\"lazy\" class=\"  \" title=\"Schema\" src=\"http:\/\/www.contrabyte.de\/de\/wp-content\/uploads\/images\/schema250x200.png\" alt=\"Die L\u00f6sung\" width=\"250\" height=\"200\" \/><\/a><p class=\"wp-caption-text\">Die L\u00f6sung<\/p><\/div><\/p>\n<p>Dieser IC f\u00fchrt zwar beide Eing\u00e4nge des Fehlerkomparators aus, wegen dem OP-Verst\u00e4rker wird trotzdem die Masse des IC auf dem negativen Potenzial belassen. Hinter dem OP-Ausgang wurde noch ein LC-Gl\u00e4ttungsglied beschaltet, um die Ausgangsspannung ein bisschen &#8222;zu beruhigen&#8220;. 10 \u00b5H and 1 \u00b5F reichen v\u00f6llig aus. Der Kondensator sollte sowieso nicht zu gro\u00df sein, damit der OP den Stress beim Abschalten gut verkraften kann.<\/p>\n<p>Und die fertige Platine als Beispiel:<\/p>\n<p><div style=\"width: 210px\" class=\"wp-caption alignleft\"><a href=\"http:\/\/www.contrabyte.de\/de\/wp-content\/uploads\/images\/converter800x600.png\" rel=\"lightbox[56]\"><img loading=\"lazy\" title=\"Platine\" src=\"http:\/\/www.contrabyte.de\/de\/wp-content\/uploads\/images\/converter200x150.png\" alt=\"Die Platine\" width=\"200\" height=\"150\" \/><\/a><p class=\"wp-caption-text\">Die Platine<\/p><\/div><\/p>\n<p>Viel Spa\u00df mit dem Inverter!<\/p>\n<p>Gregor<\/p>\n\t\t\t\t\t\t<\/div><!-- .entry-content -->\n\t\t\t\t\t<\/div><!-- wp-show-posts-inner --><div class=\"wpsp-clear\"><\/div><\/article><\/section><!-- .wp-show-posts -->\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Wenn man mit LCD-Anzeigen experimentieren will, wird man bei den meisten Modellen mit dem Problem konfrontiert: Woher die negative Bias-Spannung nehmen, wenn nur +5 V zur Verf\u00fcgung steht? 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