Praxis der elektronischen Netzgeräte [3. Aufl.] 3772405045 [PDF]

Zitiervorschau

Otmar Kilgenstein

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ISBN3-7724'0504'5 Best.-Nr.497 ©1981

GmbH + C°-

2. Auflage 1988 Druck KG

Druck: Fre^n- Stuttgart

Stuttgart

O. Kilgenstein

Praxis der

. n »

elektronischen Netzgeräte

Frech-Verlag Stuttgart

Vorwort Das vorliegende Buch bringt eine Fülle von stabilisierten und geregelten Spannungsquellen, wobei jede Schaltung vom Verfasser aufgebaut und durchgemessen wurde. Prinzipiell wurde jede einzelne Schaltung bei Netzüber- und bei Netzunterspannung (±10%) geprüft; die Dimensionierung der Bauteile und der Kühlkörper wurde dabei mit einem Sicherheitszuschlag für den jeweils ungünstigsten Fall angegeben. Angefangen von der einfachsten Stabilisierungsschaltung mitZ-Diode bis hin zu komplizierten Labornetzgeräten werden alle Ansprüche an den Spannungs- und Strombereich wie auch an die Genauigkeit der Netz- und Lastregelung sowie die Temperaturstabilität erfüllt. An Hand des Inhaltsverzeichnisses sowie der bei den einzelnen Schaltungen angegebenen Meßwerte kann es sich der Leser heraussuchen, welche Schaltung für seinen Bedarf gerade am günstigsten ist. Um bei gleichartigen Schaltungen, aber unterschiedlicher Spannung bzw. verschiedenem Laststrom die Übersichtlichkeit zu bewahren, wird in diesen Fällen nur eine einzige Schaltungszeichnung mit zugehöriger Wertetabelle angegeben. Aus diesen Tabellen kann der Leser dann die gewünschten Eigenschaften wie auch gegebenenfalls die jeweilige Dimensionierung entnehmen. Bis auf die einfachsten Schaltungen wird durchweg von IC's (Integrierte Schaltungen) Gebrauch gemacht, wobei jeweils die Anschlußschemen mit dargestellt werden. Hiermit ergeben sich wesentliche Schaltungsvereinfachungen gegenüber dem Aufbau aus Einzelelementen und auch durchweg bessere Eigenschaften der Schaltung. Ein Hinweis in der Stückliste mit einem ausführlichen Verzeichnis einschlägiger Lieferanten ermöglichen die Beschaffung auch derjenigen Bauelemente, die nicht im nächstgelegenen Bastlerladen zu kaufen sind. Da die Selbstherstellung des Netztrafos meistens auf große Schwierigkeiten stößt, werden zwar jeweils die benötigten Spannungs- und Stromwerte der Sekundärwicklungen mit der mindestnotwendigen Typenleistung als Sollwerte angegeben, gleichzeitig aber auch die Verwendung sog. Universaltrafos mit den gerade gebrauchten Wicklungsschaltungen empfohlen. Hiermit wird eine einfache Beschaffung geeigneter Netztrafos ermöglicht, auch wenn die Ausnutzung dieser Trafos nicht ganz optimal dem Verwendungszweck angepaßt ist. Dies bedeutet aber nur, daß die mögliche Typenleistung des Trafos nicht ganz erreicht wird. Dann wird eben der Trafo nicht ganz so warm, wie er werden dürfte. Ein Preisnachteil durch die eventuelle Überdimensionierung des Netztrafos dürfte kaum vorhanden sein, da diese Universaltrafos von verschiedenen Firmen in großer Stückzahl gebaut werden und deshalb besonders preisgünstig sind. Unbedingt zu beachten ist, daß durch den hier stets vorhandenen Gleichrichterbetrieb der für die Erwärmung maßgebliche effektive Strom in den Wicklungen erheblich größer (durchschnittlicher Faktor 1,75) als der maximal fließende Gleichstrom ist. Dieser Faktor wird aber bei den einzelnen Schaltungen immer berücksichtigt; siehe auch Trafotabelle 6.1. Damit der Leser eine größere Auswahl bei der auszuwählenden Schaltung hat, werden mehrere Schaltungskonzepte auf verschiedene Art oder auch mit unterschiedlichen IC-Typen gebracht, selbst wenn die einzelnen Schaltungen sehr ähnliche Eigenschaften aufweisen. Alle Spannungsstabilisierungs- und Regelschaltungen sind prinzipiell leerlauffest. Damit aber auch ein eventueller Kurzschluß keinen Schaden anrichten kann, wurde für alle Schaltungen eine Kurzschlußstrombegrenzung

vorgesehen. Wenn auch meistens eine Spannungsquelle mit positiver Ausgangsspannung gezeichnet wurde, so hat dies doch auf die endgültige Polarität gegen Masse (0V) keinen Einfluß. Es kann ja jeder Pol der Ausgangsspannung mit Masse verbunden werden. Der Aufbau der einzelnen Schaltungen dürfte kaum Schwierigkeiten bereiten, wenn natürlich auch hier der prinzipielle Grundsatz gilt, daß alle Leitungen möglichst kurz zu fassen sind. Besonders gilt dies für die Leitungen von den Ausgangsklemmen zu den Regleranschlüssen. Hier darf auch der Querschnitt der Leitungen nicht zu knapp bemessen werden, weil sonst der zusätzliche Spannungsabfall auf diesen Leitungen schon mit in die Konstanz der Ausgangsspannung eingehen kann. Einige Fotos ausgewählter Schaltungen zeigen, wie man einen Aufbau etwa machen könnte. Da die Regler und auch die Leistungstransistoren auf relativ großen Kühlkörpern zu befestigen sind (diese Kühlkörper führen durchweg Potential und müssen deshalb meistens gegen ein eventuelles Chassis isoliert werden!), kann ein Teil der Verdrahtung auf diesen Kühlkörpern mit Keramikstützpunkten erfolgen. Das IC sollte man zweckmäßigerweise mit einer Fassung versehen und diese auf geeigneten Platten (Veroboard-Platten oder Platten mit IC-Anschlüssen) montieren. Hierauf können auch die restlichen Schaltelemente, besonders diejenigen, die dicht am IC zu montieren sind, eingelötet werden. Bei fast allen Integrierten Reglerschaltungen sieht man im Schaltbild am Ein- und Ausgang des Reglers noch Kondensatoren eingezeichnet. Diese Kondensatoren sind prinzipiell möglichst dicht am Regler anzubringen! Der immer zu empfehlende Einbau in ein Gehäuse bleibt dem Leser selbst überlassen. Es gibt zu viele Arten von Gehäusen, als daß man hier Vorschriften machen könnte. Gegebenenfalls kann sich der Leser ja auch ein Gehäuse aus den überall erhältlichen Materialien selbst bauen. Bei Verwendung von Metallgehäusen sei nochmals auf die unbedingt notwendige Isolierung aller Kühlkörper hingewiesen; bei Kunststoffgehäusen müssen nur die Befestigungsschrauben der Kühlkörper isoliert werden. Jedes verwendete Gehäuse muß aber Lüftungsmöglichkeiten haben, um die meistens nicht geringe Verlustwärme auch abführen zu können. Für diejenigen Leser, die sich näher mit der Materie elektronisch geregelter Netzgeräte befassen wollen, sei auf den Band „Stabilisierte und geregelte Spannungsquellen" (Band Nr. 302) des gleichen Verfassers hingewiesen. Dort wird die exakte Berechnung solcher Schaltungen gezeigt und in durchgemessenen Beispielen die Übereinstimmung zwischen Theorie und Praxis hergestellt.

Vorwort Das vorliegende Buch bringt eine Fülle von stabilisierten und geregelten Spannungsquellen, wobei jede Schaltung vom Verfasser aufgebaut und durchgemessen wurde. Prinzipiell wurde jede einzelne Schaltung bei Netzüber- und bei Netzunterspannung (±10%) geprüft; die Dimensionierung der Bauteile und der Kühlkörper wurde dabei mit einem Sicherheitszuschlag für den jeweils ungünstigsten Fall angegeben. Angefangen von der einfachsten Stabilisierungsschaltung mitZ-Diode bis hin zu komplizierten Labornetzgeräten werden alle Ansprüche an den Spannungs- und Strombereich wie auch an die Genauigkeit der Netz- und Lastregelung sowie die Temperaturstabilität erfüllt. An Hand des Inhaltsverzeichnisses sowie der bei den einzelnen Schaltungen angegebenen Meßwerte kann es sich der Leser heraussuchen, welche Schaltung für seinen Bedarf gerade am günstigsten ist. Um bei gleichartigen Schaltungen, aber unterschiedlicher Spannung bzw. verschiedenem Laststrom die Übersichtlichkeit zu bewahren, wird in diesen Fällen nur eine einzige Schaltungszeichnung mit zugehöriger Wertetabelle angegeben. Aus diesen Tabellen kann der Leser dann die gewünschten Eigenschaften wie auch gegebenenfalls die jeweilige Dimensionierung entnehmen. Bis auf die einfachsten Schaltungen wird durchweg von IC's (Integrierte Schaltungen) Gebrauch gemacht, wobei jeweils die Anschlußschemen mit dargestellt werden. Hiermit ergeben sich wesentliche Schaltungsvereinfachungen gegenüber dem Aufbau aus Einzelelementen und auch durchweg bessere Eigenschaften der Schaltung. Ein Hinweis in der Stückliste mit einem ausführlichen Verzeichnis einschlägiger Lieferanten ermöglichen die Beschaffung auch derjenigen Bauelemente, die nicht im nächstgelegenen Bastlerladen zu kaufen sind. Da die Selbstherstellung des Netztrafos meistens auf große Schwierigkeiten stößt, werden zwar jeweils die benötigten Spannungs- und Stromwerte der Sekundärwicklungen mit der mindestnotwendigen Typenleistung als Sollwerte angegeben, gleichzeitig aber auch die Verwendung sog. Universaltrafos mit den gerade gebrauchten Wicklungsschaltungen empfohlen. Hiermit wird eine einfache Beschaffung geeigneter Netztrafos ermöglicht, auch wenn die Ausnutzung dieser Trafos nicht ganz optimal dem Verwendungszweck angepaßt ist. Dies bedeutet aber nur, daß die mögliche Typenleistung des Trafos nicht ganz erreicht wird. Dann wird eben der Trafo nicht ganz so warm, wie er werden dürfte. Ein Preisnachteil durch die eventuelle Überdimensionierung des Netztrafos dürfte kaum vorhanden sein, da diese Universaltrafos von verschiedenen Firmen in großer Stückzahl gebaut werden und deshalb besonders preisgünstig sind. Unbedingt zu beachten ist, daß durch den hier stets vorhandenen Gleichrichterbetrieb der für die Erwärmung maßgebliche effektive Strom in den Wicklungen erheblich größer (durchschnittlicher Faktor 1,75) als der maximal fließende Gleichstrom ist. Dieser Faktor wird aber bei den einzelnen Schaltungen immer berücksichtigt; siehe auch Trafotabelle 6.1. Damit der Leser eine größere Auswahl bei der auszuwählenden Schaltung hat, werden mehrere Schaltungskonzepte auf verschiedene Art oder auch mit unterschiedlichen IC-Typen gebracht, selbst wenn die einzelnen Schaltungen sehr ähnliche Eigenschaften aufweisen. Alle Spannungsstabilisierungs- und Regelschaltungen sind prinzipiell leerlauffest. Damit aber auch ein eventueller Kurzschluß keinen Schaden anrichten kann, wurde für alle Schaltungen eine Kurzschlußstrombegrenzung

vorgesehen. Wenn auch meistens eine Spannungsquelle mit positiver Ausgangsspannung gezeichnet wurde, so hat dies doch auf die endgültige Polarität gegen Masse (0V) keinen Einfluß. Es kann ja jeder Pol der Ausgangsspannung mit Masse verbunden werden. Der Aufbau der einzelnen Schaltungen dürfte kaum Schwierigkeiten bereiten, wenn natürlich auch hier der prinzipielle Grundsatz gilt, daß alle Leitungen möglichst kurz zu fassen sind. Besonders gilt dies für die Leitungen von den Ausgangsklemmen zu den Regleranschlüssen. Hier darf auch der Querschnitt der Leitungen nicht zu knapp bemessen werden, weil sonst der zusätzliche Spannungsabfall auf diesen Leitungen schon mit in die Konstanz der Ausgangsspannung eingehen kann. Einige Fotos ausgewählter Schaltungen zeigen, wie man einen Aufbau etwa machen könnte. Da die Regler und auch die Leistungstransistoren auf relativ großen Kühlkörpern zu befestigen sind (diese Kühlkörper führen durchweg Potential und müssen deshalb meistens gegen ein eventuelles Chassis isoliert werden!), kann ein Teil der Verdrahtung auf diesen Kühlkörpern mit Keramikstützpunkten erfolgen. Das IC sollte man zweckmäßigerweise mit einer Fassung versehen und diese auf geeigneten Platten (Veroboard-Platten oder Platten mit IC-Anschlüssen) montieren. Hierauf können auch die restlichen Schaltelemente, besonders diejenigen, die dicht am IC zu montieren sind, eingelötet werden. Bei fast allen Integrierten Reglerschaltungen sieht man im Schaltbild am Ein- und Ausgang des Reglers noch Kondensatoren eingezeichnet. Diese Kondensatoren sind prinzipiell möglichst dicht am Regler anzubringen! Der immer zu empfehlende Einbau in ein Gehäuse bleibt dem Leser selbst überlassen. Es gibt zu viele Arten von Gehäusen, als daß man hier Vorschriften machen könnte. Gegebenenfalls kann sich der Leser ja auch ein Gehäuse aus den überall erhältlichen Materialien selbst bauen. Bei Verwendung von Metallgehäusen sei nochmals auf die unbedingt notwendige Isolierung aller Kühlkörper hingewiesen; bei Kunststoffgehäusen müssen nur die Befestigungsschrauben der Kühlkörper isoliert werden. Jedes verwendete Gehäuse muß aber Lüftungsmöglichkeiten haben, um die meistens nicht geringe Verlustwärme auch abführen zu können. Für diejenigen Leser, die sich näher mit der Materie elektronisch geregelter Netzgeräte befassen wollen, sei auf den Band „Stabilisierte und geregelte Spannungsquellen" (Band Nr. 302) des gleichen Verfassers hingewiesen. Dort wird die exakte Berechnung solcher Schaltungen gezeigt und in durchgemessenen Beispielen die Übereinstimmung zwischen Theorie und Praxis hergestellt.

Inhaltsverzeichnis

1 . Schaltungen mit Z-Dioden und Referenzspannungsquellen 1.1 Spannungsstabilisierungsschaltung mit Z-Diode im Spannungsbereich von 3,9 V bis 24 V und mit Strömen zwischen 0 und 10... 40mA.................... 1i 1 .2 Spannungsstabilisierungsschaltung mit Z-Diode im Spannungsbereich von 3,9 Vbis24 V und mit Strömen zwischen Ound 100... 500mA.................. t 1 .3 Referenzspannungsquelle von 1 ,2 V und mit Strömen von 0 bis 1 mA mit IC Typ ICL 8069 .................................................................. 1! 1 .4 Einstellbare Referenzspannungsquelle von 3 V bis 24 V und mit Strömen zwischen Ound 8... 20mA mit IC Typ TL 430 C ..................................... 2 1 .5 Präzisions-Referenzspannungsquelle von 2,5 V und mit Strömen zwischen OundSmAmit IC Typ SG2503....... ............................................... 2 2. Stabilisierungsschaltungen mit Z-Diode und Leistungstransistor 2.1 Spannungsstabilisierungsschaltung im Spannungsbereich von 3 V bis 24 V und mit Strömen von 0 bis 300 mA .................................................. 2 2.2 Spannungsstabilisierungsschaltung im Spannungsbereich von 3 V bis 24 V und mit Strömen zwischen 0 und 1 ...2 A ........................................... 3 2.3 Einstellbare Spannungsstabiiisierungsschaltung im Spannungsbereich von3Vbis12VundmitStrömenvonObis1,5A................................... 3 2.4 Zusätzlicher Kurzschlußschutz für die Schaltungen nach 2.1 mit 2.3 ............. 3 3. Festspannungsreglerschaltungen 3.1 Festspannungsreglerschaltung für Ausgangsspannungen von 5 V bis 1 5 V und mit Strömen von 0 bis 140 mA mit Kurzschlußstrombegrenzung und den Reglern Typ TBA 625 Abis TBA625C..... ........................................ 3 3.2 Festspannungsreglerschaltung für Ausgangsspannungen von 5 V bis 1 5 V und mit Strömen zwischen 0 und 450... 600 mA mit Kurzschlußstrombegrenzung und den Reglern Typ L 1 29 bis L 1 31 ........................... 4 3.3 Festspannungsreglerschaltung für Ausgangsspannungen von 5 V bis 24 V und mit Strömen zwischen 0 und ca. 1 ,5 A mit Kurzschlußstrombegrenzung und mit thermischem Schutz und den Reglern der Serie 78XX .................... 4 3.4 Festspannungsreglerschaltung für Ausgangsspannungen von 5 V bis 1 2 V und mit Strömen zwischen 0 und 5 A sowie Kurzschlußstrombegrenzung mit Zusatztransistoren und den Reglern der Serie 78XX .......................... 4 3.5 Festspannungsreglerschaltungen für einstellbare Ausgangsspannung größer U«, hier im Spannungsbereich zwischen 5 V und 15V und mit Strömen zwischen 0 und 1 ,5 A sowie Kurzschlußstrombegrenzung mit den Reglern der Serie 78XX ...................................................................... 5 4. Reglerschaltungen für einstellbare Ausgangsspannung mit Kurzschlußschutz 4.1 Grundschaltungen mit dem Regler Typ 723. ....................................... 5 4.2 Reglerschaltung für einstellbare Ausgangsspannung von 2 V bis ca. 1 6 V und mit Strömen zwischen 0 und 0,4... 5 A sowie Kurzschlußstrombegrenzung mit dem Regler Typ 723 und einem äußeren NPN-Leistungstransistor. .......... 6

4.3 Reglerschaltung für einstellbare Ausgangsspannung von 2 V bis ca. 16 V und mit Strömen zwischen 0 und 0,4...5 A sowie Kurzschlußstrombegrenzung mit dem Regler Typ 723 und einem äußeren PNP-Leistungstransistor........... 71 4.4 Reglerschaltung für einstellbare Ausgangsspannung von 2 V bis ca. 16 V und mit Strömen zwischen 0 und 5 A sowie Kurzschlußstrombegrenzung mit dem Regler Typ 723 und äußeren MOS-FET-Leistungstransistoren......... 73 4.5 Reglerschaltung für einstellbare Ausgangsspannung - hier vorzugsweise +5 V und mit Strömen zwischen 0 und 5 A sowie Kurzschlußstrombegrenzung mit dem Regler Typ 723 und äußeren MOS-FET-Leistungstransistoren oder einem NPN-Darlingtontransistor................................................... 75 4.6 Reglerschaltung für einstellbare Ausgangsspannung von 1,5 V bis 24 V und mit Strömen zwischen 0 und ca. 0,2... 1,5 A sowie Kurzschlußstrombegrenzung mit dem Regler Typ LM317k(TDB0117).......................................... 78 4.7 Reglerschaltung für einstellbare Ausgangsspannung von 1,5 V bis 22 V und mit Strömen von 0 bis 3 A über den ganzen Bereich sowie Kurzschlußstrombegrenzung mit dem Regler Typ LM 317 k (TDB 0117) und äußerem PNP-Leistungstransistor........................................................... 82 4.8 Reglerschaltung für einstellbare Ausgangsspannung von 3 V bis 12 V (18 V) und mit Strömen zwischen 0 und 1,5...2,3 A sowie Kurzschlußstrombegrenzung mit dem Regler Typ L 200 ............................................. 86 4.9 Reglerschaltung für einstellbare Ausgangsspannung von 3 V bis 12 V (10 V bis 18 V) und mit Strömen von 0 bis 4 A über den ganzen Bereich sowie Kurzschlußstrombegrenzung mit dem Regler Typ L 200 und einem äußeren PNP-Leistungstransistor........................................................... 91 5. Labornetzgerät mit Kurzschlußschutz 5.1 Präszisionslabornetzgerät für einen Ausgangsspannungsbereich von 0 bis 24 V und mit Strömen zwischen 0 und 2 A sowie Kurzschlußstrombegrenzung mit 2 Reglern Typ 723 und einem äußeren NPN-Leistungstransistor................. 94 5.2 Präzisionslabornetzgerät für einen Ausgangsspannungsbereich von 0 bis 32 V und mit Strömen zwischen 0 und 1,5 A sowie Kurzschlußstrombegrenzung mit 2 Reglern Typ 723 und einem äußeren NPN-Leistungstransistor................. 101 5.3 Hochleistungs-Präszisionslabornetz für einen Ausgangsspannungsbereich von 0 V bis 25 V und mit Strömen zwischen 0 und 4 A (3 A) sowie Kurzschlußstrombegrenzung mit 2 Reglern Typ 723 A und 5 äußeren MOS-FETLeistungstransistoren ............................................................... 102 5.4 Hochleistungs-Präzisionslabornetzgerät für einen Ausgangsspannungsbereich von 0 V bis 25 V und mit Strömen zwischen 0 und 4 A (6 A) sowie Kurzschlußstrombegrenzung mit 2 Reglern Typ 723 A und 5 äußeren NPN-Leistungstransistoren und einem NPN-Darlington-Treibertransistor ....................... 105 5.5 Labornetzgerät für einen Ausgangsspannungsbereich von 0 V bis 22 V und mit Strömen zwischen 0 und 2 A (2,5 A) sowie Kurzschlußstrombegrenzung mit dem Regler LM 317 k (TDB 0117) und einem äußeren PNP-Leistungstransistor ............................................................................. 108

6. Doppeipolige Spannungsversorgungen mit Kurzschlußschutz 6.1 Doppelpolige Reglerschaltung mit Kurzschlußstrombegrenzung mit 2 positiven Festspannungreglern für einen Ausgangsspannungsbereich von ±5 V bis ±24 V und mit Strömen zwischen 0 und 0,1 A...1 ,5 A mit den Reglern der Serie 78LXX.78MXX und 78XX.......... ............................. 111 6.2 Doppelpolige Reglerschaltung mit Kurzschlußstrombegrenzung mit einem positiven und einem negativen Festspannungsregler für einen Ausgangsspannungsbereich von ±5 V bis ± 24 V und mit Strömen zwischen 0 und 1 ,5 A mit den Reglern der Serien 78XX und 79XX ........................................ 1 1 4 6.3 Doppelpolige Reglerschaltung mit Kurzschlußstrombegrenzung mit einem doppelpoligen Festspannungsregier für Ausgangsspannungen von ±12 V ±0,5 V oder ± 1 5 V ±0,5 V und mit Strömen zwischen 0 und ±40 mA mit den Reglern LM 126.. .326bzw.LM 125. ..325. ................................ 118 6.4 Doppelpolige Reglerschaltung mit Kurzschlußstrombegrenzung mit einem doppelpoligen Festspannungsregler und zwei äußeren NPN-Leistungstransistoren für Ausgangsspannungen von ±12 V ±0,5 V oder ±1 5 V ±0,5 V und mit Strömen zwischen 0 und ±0,2... 1 A mit den Reglern LM 126. ..326 oderLM125...325................................................................... 120 6.5 Doppelpolige Reglerschaltung mit Kurzschlußstrombegrenzung für einstellbare, mitlaufende (dual tracking) Ausgangsspannungen von ±0,1 V bis ±20 V und mit Strömen zwischen 0 und ±1 50mA mit dem Regler SG 41 94.................. 123 6.6 Doppelpolige Reglerschaltung mit Kurzschlußstrombegrenzung für einstellbare, mitlaufende (dual tracking) Ausgangsspannungen von ±0,1 V bis ±20 V (±19 V) und mit Strömen zwischen 0 und ±1 A mit dem Regler SG 4194 sowie 2 äußeren NPN- und PNP-Leistungstransistoren. ................................. 1 27 6.7 Doppelpolige Reglerschaltung mit Kurzschlußstrombegrenzung und mitlaufender negativer Ausgangsspannung (dual tracking), gewonnen aus einer doppelt so großen einstellbaren Spannung und anschließender Symmetrierung für einen Ausgangsspannungsbereich von ±4 V bis ±18 V und mit Strömen zwischen 0 und 1 A mit dem Regler L 146 und einem äußeren NPN-Leistungstransistor sowie einem Operationsverstärker 741 und komplementären Leistungstransistoren ......................................................................... 1 30

7. Anzeige-, Schutz- und Spezialschaltungen 7.1 Anzeigeschaltung für Überstrom ................................................... 134 7.2 Spannungsdetektorschaltungen 7.2. 1 Spannungsdetektorschaltung zur Anzeige einer Überspannung mit dem IC Typ ICL8212 bzw. ICL821 1 und Leuchtdioden als Anzeige ........... 1 35 7.2.2 Spannungsdetektorschaltung zur Anzeige einer Überspannung mit dem IC Typ ICL 8212 und einer LED-Blinkschaltung mit dem IC TypLM3909N................................................................ 138

7.2.3 Spannungsdetektorschaltung zur Anzeige einer Überspannung mit dem IC Typ ICL 821 2 und einer starken Glühlampe oder einem Relais ......... 1 40 8

7.2.4 Spannungsdetektorschaltung zur Anzeige einer Überspannung mit der einstellbaren Referenzspannungsquelle TL 430 C und einem NPN-Transistor mit einer LED............................................... 141 7.2.5 Spannungsdetektorschaltung zur Anzeige einer Überspannung mit der Referenzspannungsquelle SG 2503 sowie einem Operationsverstärker 741 und einem NPN-Transistor mit einer LED .............................. 142 3 Spannungsbrecherschaltungen.................................................... 144 7.3.1 Spannungsbrecherschaltung mit dem IC Typ ICL 8212 und einem PNP-Darlingtonleistungstransistor.......................................... 145 7.3.2 Spannungsbrecherschaltung mit dem IC Typ ICL 8212 und einem Thyristor...................................................................... 146 7.3.3 Spannungsbrecherschaltung mit der Referenzspannungsquelle SG 2503 sowie einem Operationsverstärker 741 und einem NPN-Darlingtontransistor...................................................................... 147 7.3.4 Spannungsbrecherschaltung mit der Referenzspannungsquelle SG 2503 sowie einem Operationsverstärker 741 und einem Thyristor............... 148 4 Spezielle Schaltungen 7.4.1 Fernabschaltung der Ausgangsspannung.................................. 149 7.4.1.1 Fernabschaltung der Ausgangsspannung beim Regler 723 mittels einer zu OVpositiven Spannung............................ 149 7.4.1.2 Fernabschaltung beim Regler 723 mit einer auf beliebigem Potential liegenden Spannung ..................................... 150 7.4.1.3 Fernabschaltung der Ausgangsspannung beim Regler LM 317 k (TDB 0117) mit einer zu 0 V positiven Spannung................... 151 7.4.1.4 Fernabschaltung der Ausgangsspannung beim Regler L 200 mit einer zu 0V positiven Spannung ................................ 152 7.4.2 Langsames Hochlaufen der Ausgangsspannung 7.4.2.1 Langsames Hochlaufen der Ausgangsspannung beim Regler 723........................................................... 153 7.4.2.2 Langsames Hochlaufen der Ausgangsspannung beim Regler LM317k(TDB0117)................................................. 154

7.4.2.3 Langsames Hochlaufen der Ausgangsspannung beim Regler L200................................................................. 155 7.4.3 Regelschaltung mit Abschaltung der Ausgangsspannung nach vorgegebener Zeit............................................................ 156

1. Schaltungen mit Z-Dioden und Referenzspannungsquellen 1.1 Spannungsstabilisierung mit Z-Diode im Spannungsbereich von 3,9V bis 24 V und mit Strömen zwischen 0 und 10... 40 m A Diese einfachste Schaltung zur Erzielung einer relativ konstanten Spannung zeigt Bild 1.1.

Bild 1.1: Einfache Spannungsstabilisierungsschaltung mit Z-Diode und Vorwiderstand für kleinen Laststrom einschließlich der Gleichrichterschaltung.

Die Schaltung arbeitet folgendermaßen: Die Netzspannung von 220 V wird durch den Trafo Tr auf eine niedrige und ungefährliche Sekundärspannung Us herabtransformiert. Durch den in Brückenschaltung geschalteten Gleichrichter Gl wird die Wechselspannung Us in eine Gleichspannung verwandelt (gleichgerichtet), die den Ladekondensator C^ lädt. Da die Z-Diode parallel zum Ausgang geschaltet ist, teilt sich der durch den Vorwiderstand R fließende Strom in zwei Zweige auf. Ein Teil fließt durch die Z-Diode und bewirkt damit eine annähernd gleichbleibende Ausgangsspannung Ua. Der andere Teil kann als Laststrom IL in einen an den Ausgang anzuschließenden Verbraucher fließen. Die Z-Diode arbeitet nur dann richtig, d.h. sie stabilisiert die Ausgangsspannung, wenn immer ein Mindeststrom hindurchfließen kann. Deshalb ist in der Tabelle 1.1 auch ein maximal zulässiger Strom limax angegeben. Die Schaltung wurde so berechnet, daß auch bei Leerlauf am Ausgang, d.h. IL = 0, der dann ganz in die Z-Diode fließende Strom diese nicht überlasten kann. Falls kein Trafo für die jeweilige Sekundärspannung zur Verfügung steht, kann man die Wicklungen des Universaltrafos (zweimal 0 bis 15 V mit Anzapfungen bei 10 V und 12 V) so hintereinanderschalten, daß die vorgeschriebene Spannung Us erreicht wird. Da sich die Bauelemente bei den verschiedenen Ausgangsspannungen Ua unterscheiden, wurden die jeweiligen Werte in Tabelle 1.1 aufgeführt. Aus dieser Tabelle gehen aber auch die bei einem Musteraufbau gewonnenen Meßwerte hervor. Selbstverständlich können die sich in der Schaltung einstellenden Werte davon um 5... 10% abweichen, da ja alle Bauelemente Herstellertoleranzen haben. 10

Hierzu ein Beispiel: Es wird eine Spannung von etwa 12 V gewünscht. Aus Tabelle 1.1 werden folgende Werte abgelesen: Trafosekundärspannung Us = 25 V (beim Universaltrafo [Typ UE1] 0 bis 15 V und 0 bis 10 V = 25 V); es kann natürlich auch ein anderer Trafo mit einer Sekundärspannung von 25 V bei einer Mindesttrafoleistung von 6 VA genommen werden. Der Elko Ct wird zu 2200 (iF/63 V gewählt. Aus Spannungsgründen könnte auch eine kleinere Kapazität genommen werden, dann würde aber die Brummspannung größer. Als Z-Diode wird der Typ ZPY 12 genommen. Der Widerstand R wurde zu 620 Q bei einer Belastbarkeit von mindestens 3 W bestimmt. Der am Ausgang Ua zu entnehmende Strom kann zwischen 0 und 20 mA betragen. Die Brummspannung bleibt dabei unter 1 mV; gemessen bei 1/HLmax. Bei einer Änderung der Belastung zwischen 0 und 20 mA kann sich die Ausgangsspannurig um 400 mV = 0,4 V ändern Schwankt die Netzspannung um ±10%, so schwankt die Ausgangsspannung um ±100 m V oder um rund ±1%. Die sich bei halbem maximalem Laststrom einstellende Spannung betragt (bei dem hier genommenen Muster) 12,6 V, also +5% des Sollwertes.

Schaltteilliste Tr

Gl R

C2 Z Si

Transformator

Universaltrafo UE 1 (12 VA) (siehe Tabelle 1.1) Ultron (Lieferant Bürklin) Brückengleichrichter B 40 G 600 oder B 40 G 800 Kohleschichtwiderstand oder Drahtwiderstand Werte und Belastbarkeit siehe Tabelle 1.1 Niedervoltelko 2200 jiF/25 bis 63 V (siehe Tabelle 1.1) Niedervoltelko 10 jiF/25 V Z-Diode ZPY... Siehe Tabelle 1.1 (ITT-Bürklin) Feinsicherung 0,3 A, träge 11

Tabelle 1.1 U* (V)

Sollwert ± 5% Toleranz

3,9

4,3

4,7

5,1

5,6

6,2

6,8

7,5

8,2

9,1

Itmax (mA)

40

40

40

40

30

30

30

30

30

30

Trafosekundarspannung U. (V)

12

12

12

12

15

15

15

15

15

25

UE1 12

UE1 12

UE1 12

UE1 12

UE1 15

UE1 15

UE1 15

UE1 UE1 15 15

6

6

6

6

6

6

6

6

6

6

2200 25

2200 25

2200 25

2200 25

2200 40

2200 40

2200 40

2200 40

2200 40

2200 63

ZPY 3,9

ZPY 4,3

ZPY 4,7

ZPY 5,1

ZPY 5,6

ZPY 6,2

ZPY 6,8

ZPY 7,5

ZPY 8,2

ZPY 9,1

150 2

150 2

150 2

150 2

300 2

300 2

270 2

270 2

240 2

510 3

8

5

5

2