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Ein wiederkehrendes Thema besteht in der Unsicherheit, wie man die bekannten 3-beinigen Spannungsregler ein- und ausgangsseitig kapazitiv richtig abblockt und damit in ihrer Funktion stabilisiert. Als Beispiel dient der obere Teil des Titelbildes. In beiden Schaltungen geht es um ein spannungssymmetrisches Netzteil (Dual-Supply), wie es oft zur Speisung von analogen Schaltkreisen (Opamps,…) benötigt wird. Zum Einsatz kommen 78xx (z.B. LM7805) und 79xx (z.B. LM7905). Gemäss Datenblätter der beiden Spannungsregler werden eingangsseitig für C1 = 330 nF und C3 = 2.2 µF verlangt. Auch am Ausgang gibt es Unterschiede, C2 = 100 nF und C4 = 1 µF.
An Stelle von Elkos werden Tantal-Elkos gefordert. Das ist für das Abblocken von Speisespannungen allerdings Schnee von gestern. Mehr dazu erfährt man in diesem Minikurs. Weiter liest man, dass die Kapazität im Falle eines „normalen“ Elko zehn mal so hoch gewählt werden sollte. Diese Forderung steht in Zusammenhang mit der parasitären Induktivität eines „normalen“ Elko. Dieses Problem kann man allerdings locker umgehen, wenn zum „normalen“ Elko ein Keramik-Kondensator (Kerko) von üblicherweise 100 nF parallel geschaltet wird. Trotzdem schadet es nichts die Ein- und Ausgangskapazitäten zu erhöhen. Betreffs der Eingangskapazitäten erst recht nicht, weil die Spannungsregelung sehr oft nach dem Glättungselko (Gleichrichtung) erfolgt, der stets eine hohe Kapazität aufweist. Und auf den Ausgang eines Netzteiles folgt nicht selten eine Schaltung mit eingangsseitig relativ hohen Kapazitätswerten. Natürlich, wichtig bei all dem sind Kerkos um Oszillationsrisiken zu vermeiden. Dies betrifft vor allem den Eingang, wie C2 und C6 zeigt.
Das untere Teil des Titelbildes zeigt links eine kleine Netzteilschaltung mit dem LM317L (L = Lowpower). Die Schaltspannung Us schaltetet den Transistor T ein und aus. Damit wird der Laststrom Ia zwischen 50 und 100 mA mit einer Frequenz von 10 kHz umgeschaltet. Man betrachte dazu das Diagramm auf der rechten unteren Bildseite. Ohne C2 betragen die Amplitudenspitzenwerte beim Einschwingvorgang ±150 mV. Wenn C2 = 100 nF ist der Spitzenwert mit ±200 mV sogar höher!!! Bei C2 = 1 µF ist er mit ±150 mV gleich gross wie ohne C2, jedoch ist die Flankensteilheit und somit der Oberwellenanteil geringer. Erst so um die 10 µF reduziert sich der Amplitudenwert auf 1/3 von ±50 mV. Dieses Experiment soll illustrieren wie sich der Spannungsregler (der Regelverstärker) induktiv verhält und so mit der Kapazität am Ausgang eine Resonanz bilden kann (C2 = 100 nF). Vor allem dann eben, wenn man die Kapazität zu niedrig wählt. Gemäss LM317-Datenblatt sollte C2 = 1µF betragen. Und wie man erkennt, es darf locker auch mehr sein.
Gruss
Euer ELKO-Thomas
