Diesmal habe ich einige Spannungsregler messtechnisch untersucht.
Die Kandidaten waren:
- Ein ganz normaler 7805 Regler mit Eingangs- und Ausgangsseitig je 10µF Tantal
- Ein New Class D 3,3 Volt Regler ein Ersatztyp für 78xx Regler New Class D 3,3V
- Ein New Class D 8 V Regler, ebenfalls ein Ersatztyp für 78xx New Class D 8V
- Twisted Pair Audio Centaur 9 V Regler. Twisted Pair Centaur Regler Ein recht simpler Regler: Brückengleichrichter, Siebelko, Einstellbarer Regler
- Ein SR1M 5V Shunt Regler unbekannter Herkunft.
- Ein AMB Laboratories 12V O11 Regler. DIY : Platine erhältlich, Teile muss man selbst besorgen. AMB O11 Regler
- Ein Twisted Pair Audio HD-BP +/-15 V Regler Twisted Pair HD-BP
Hier die Regler einzeln abgebildet:
7805 Regler
New Class D Regler
Twisted Pair Audio Centaur Regler
S1RM Regler – der wird im Betrieb übrigens ziemlich warm!
AMB O11 Regler
Twisted Pair Audio HD-BP Regler
Zuerst mal einige Überlegungen, was ein Spannungsregler leisten sollte:
- Der Spannungsregler sollte die gewünschte Spannung stabil liefern. Dies heißt für mich: Sowohl bei Eingangsspannungsschwankungen als auch bei wechselnder Belastung sollte die Ausgangsspannung möglichst stabil bleiben.
- Der Spannungsregler sollte langzeitstabil sein, also nicht durch z.B. thermische Effekte seine Ausgangsspannung ändern.
- Der Ausgang sollte möglichst rauscharm sein.
- Hierzu gehört auch dass die typische 100Hz Komponente der Gleichrichtung möglichst gut unterdrückt wird.
- Ebenfalls sollten höherfrequentere Störungen, die Eingangsseitig auftreten können bestmöglich unterdrückt werden.
Messaufbau:
- Alle Prüflinge wurden mit sehr sauberer Gleichspannung aus hochwertigen Labornetzteilen versorgt. Diese wurden so eingestellt, dass auf keinen Fall eine Strombegrenzung auftrat. Die Spannung wurde so eingestellt, dass der Regler ordentlich arbeiten konnte, ohne aber zu viel Verlustleistung zu produzieren. Z.B. für 5 V Ausgangsspannung 8 V DC Eingangsspannung.
- Bei konstanter Last wurde die Breitbandstörspannung mit einer Bandbreite von 100 kHz bzw. 30 MHz gemessen.
- Außer bei dynamischen Messungen wurden alle Spannungsregler mit 200mA Strom mittels einer einstellbaren elektronischen Last belastet. Dies ist eine recht freundliche Auslegung, da die meisten Spannungsregler ja auf 1A Nennstrom ausgelegt sind. Die Positionen 1-3 wurden jeweils auf einen passenden Kühlkörper montiert.
- In die Eingänge wurden 100 Hz Rechteck 1 V pp bzw. 10 kHz Rechteck 1 V pp kapazitiv eingespeist. Dies sind relativ hohe Werte, die in der Praxis wohl kaum vorkommen. Aber die durchgelassenen Störungen werden dadurch sehr gut sichtbar und die Dämpfung lässt sich direkt in dB/V ablesen.
- Zusätzlich wurde für hf-Tests 10 MHz Sinus mit 0 dBm eingespeist.
- Der dynamische Test wurde mit zwei Verfahren durchgeführt: Einmal eine elektronische Last, die getaktet zwischen 50mA Last und 250mA Last schaltete. Der zweite Test mit einer modulierten elektronischen Last: Auf die Grundlast von 200mA wurden kurze Impulsspitzen mit 400 mA (Gesamtstrom) auf moduliert. Es wurde untersucht, wie sich Spannung und Strom am Ausgang verhielten.
Die Messungen im Einzelnen:
- Ausgangsspannung und Spannungsdrift während 30 Minuten:
| Regler | Ausgangsspannung | Drift |
| 7805 | 5,09004 V DC | 2 mV |
| New Class D 3,3V | 3,30904 V DC | 15 mV |
| New Class D 8 V | 7,96684 V DC | 5 mV |
| Twisted Pair Centaur | 9,00017 V DC (eingestellt) | 4 mV |
| SR1M Regler 5 V | 5,00921 V DC | 10 mV |
| AMB 011 12V Regler | 11,9900 V DC | 50 mV |
| Twisted Pair HD-BP +15V | 14,9975 V DC | 8 mV |
| Twisted Pair HD-BP – 15V | -15,0195 V DC | 80 mV |
Bis auf die rot markierten Messungen, keine Gründe zur Beanstandung
Hier die Aufnahme der DC-Drift – z.B. New Class D 3,3V Regler
Oder die Drift des SR1M Reglers – deutlich mehr!
Hier ein Beispielphoto der durchgeführten Messung:
- Ausgangsstörspannung breitbandig ( die kann man als Eigenrauschen der Spannungsregler interpretieren)
| Regler | AC Störsp. 100kHz | AC Störsp. 3o MHz |
| 7805 | 0,300 mV | 12,39 mV |
| New Class D 3,3V | 0,481mV | 12,48 mV |
| New Class D 8 V | 0,569 mV | 9,95 mV |
| Twisted Pair Centaur | 0,418 mV | 8,43 mV |
| SR1M Regler 5 V | 0,151 mV | 12,54 mV |
| AMB 011 12V Regler | 0,312 mV | 5,82 mV |
| Twisted Pair HD-BP +15V | 0,379 mV | 4,28 mV |
| Twisted Pair HD-BP – 15V | 0,382mV | 9,18 mV |
Alle Werte geben keinen Grund zur Beanstandung, auffällig die besonderrs niedrigen grün markierten Werte!
FFT Störspektrum 7805
FFT-Spektrum New Class D
- Messungen bei eingestrahlten Störungen:
| Regler | Einsp. 100Hz 1 V pp | Einsp. 10 kHz 1 Vpp | Einsp. 10 MHz 0 dBm |
| 7805 | -84,25 dBV | -56,00 dBV | -36,64 dBm |
| New Class D 3,3V | -86,38 dB | -67,57 dBV | -44,23 dBm |
| New Class D 8 V | -84,14 dBV | -66,89 dBV | -37,12 dBm |
| Twisted Pair Centaur | -64,11 dBV | -54,28 dBV | -51,81 dBm |
| SR1M Regler 5 V | -63,91 dBV | -63,05 dBV | -55,33 dBm |
| AMB 011 12V Regler | -73,82 dBV | -50,49 dBV | +51,88 dBm |
| Twisted Pair HD-BP +15V | -67,47 dBV | -56,79 dBV | -49,83 dBm |
| Twisted Pair HD-BP – 15V | -45,49 dBV | -46,89 dBV | -49,71 dBm |
Grundsätzlich sind die Werte in Ordnung, rot markierte Werte bedeuten, dass man am Ausgang vom Spannungsregler noch zusätzlich filtern muss – z.B durch ein C-L-C Glied.
HF-Störspektrum New Class D 8V Regler
HF-Störspektrum SR1M Regler
- Dynamische Messungen
| Regler | Ausgangsspannung Änderung Bei Sprung 50 auf 250 mA | Ausgangsspannung Änderung bei ImpulsDrift |
| 7805 | 15 mV | 50 mV |
| New Class D 3,3V | 25 mV | 15 mV |
| New Class D 8 V | 30mV | 20mV |
| Twisted Pair Centaur | 65 mV | 52 mV |
| SR1M Regler 5 V | 85 mV | 175 mV |
| AMB 011 12V Regler | 30 mV | 45 mV |
| Twisted Pair HD-BP +15V | 1,5 V | 1,8 V |
| Twisted Pair HD-BP – 15V | 2 V | 2,5 V |
Wirklich überzeugend sind die TO-220 Regler, während der HD-BP für dynamische Lasten völlig ungeeignet ist!
Hier die Spannung bei Stromsprung vom 7805 – einwandfrei!
Und hier die Spannung bei Stromsprung vom Centaur-Regler, nicht ganz so gut aber noch ok.
Und hier die Spannug beim Twisted Pair HD-BP (+15V Ausgang) beachte, die Spannungsskala ist nicht 20 mV sondern 500mV!! Für dynamische Belastung ungeeignet!
- Messungen bei Änderung der Eingangsspannung um 20% , Die Änderung wurde so durchgeführt, dass immer genug Spannungsreserve für die Regelung am Spannungsregler anlag.
| Regler | Änderung Ausgangsp. Bei 20 % Änderung Eingangsspannung |
| 7805 | 0,25 mV |
| New Class D 3,3V | 15 mV |
| New Class D 8 V | 2,5 mV |
| Twisted Pair Centaur | 500 mV |
| SR1M Regler 5 V | 600 mV |
| AMB 011 12V Regler | 1000 mV |
| Twisted Pair HD-BP +15V | 1100 mV |
| Twisted Pair HD-BP – 15V | 1100 mV |
Hier sind die Spannungsänderungen zum Teil erschreckend hoch! Vor die rot markierten Regler sollte man somit noch einen „normalen“ Spannungsregler setzen!
Mein persönliches Fazit: Ein Standard-Spannungsregler mit nachgeschaltetem Filter wird in den meisten Anwendungen genügen. In der Performance über alles sind die New Class D Regler noch etwas besser. Der AMB O11 Regler ist sehr rauscharm, sollte aber mit Vorregler betrieben werden. Shunt-Regler sollte man nur verwenden, wenn ein konstanter Ausgangstrom benötigt wird – z.B. für den Oszillator (NICHT die Heizung) einer Clock!
Ich habe natürlich von allen Messungen Photos gemacht, aber nur Beispielaufnahmen zur Verdeutlichung eingestellt.
Ich möchte betonen, dass es sich hier um eine rein messtechnische Auswertung handelt. Bei gleichmässiger oder nur gering schwankender Strombelastung und bei gleichbleibender Eingangsspannung treten manche Effekte nicht so gravierend auf. Damit könnten auch die „schlechteren“ Regler klanglich gute Ergebnisse erbringen. Das muss jeder für sich selbst ausprobieren!