UPDATE: Einfaches Labornetzteil 0…20VDC / max.3A

Es gibt einen ersten Teil zu diesem Elektronik-Minikurs. Dieser befasst sich mit der komplementären Darlington-Schaltung, die aus einem NPN- und einem PNP-Transistor besteht. Erfunden wurde diese Art des Darlington vom Ungaren George Clifford Sziklai, der seine Erfindung im Jahre 1956 zum Patent anmeldete. Man bezeichnet diese Art des Darlington als Sziklai-Connections. Siehe am Schluss in der Linkliste dieses Minikurses.

Dieser Minikurs beschreibt ein einfaches Labornetzteil zum Nachbau. Das wirklich Interessante liegt in den Details zum Studium, das auch zum praktischen Experimentieren anregen soll. Im Laufe der Zeit gab es einige Ergänzungen und Änderungen in einer Folge von Updates. Man betrachte das Titelbild zu diesem Newsletter.

Bild A: Diese erste Version zeigt eine direkte Verbindung vom Ausgang des Opamp OA zur Basis des T1/T2-NPN-Darlington und zum Transistor T3, der mit dem Shuntwiderstand Rsh die Strombegrenzung an +Ua erzeugt. Im Betriebszustand liefert OA nur einen sehr kleinen Strom zur Basis von T2, weil die Stromverstärkung des komplementären NPN-Darlington T1/T2 sehr hoch ist. Bei starker Überlastung, bzw. Kurzschluss an +Ua will OA seine maximale Ausgangsspannung liefern. Dies kann er aber nicht und deshalb steuert er sich in die eigene Strombegrenzung. Ist +Ue aber zu hoch, wird die maximal zulässige Verlustleistung überschritten und die Zerstörung von OA liegt nahe.

Bild B: Mit Rn1 ist das Problem unschön gelöst. Unschön, weil für den Kurzschlussfall an +Ua, muss es ein 1-Watt-Widerstand sein. Alternativ ohne Rn1, dafür die Z-Diodenschaltung aus Rm1 und Zm1. Das geht aber nur dann, wenn +Ue im Minimum deutlich grösser ist als eigentlich nötig.

Bild C: Diese Lösung besteht aus einer Konstantstromquelle Iq an stelle von Rn1. Diese ist so dimensioniert, dass sie unterhalb der Strombegrenzung als Widerstand wirkt, weil alleine T1/T2 diesen Strom bestimmt. Ist jedoch die Strombegrenzung im Einsatz, dann arbeitet Iq als konstante Stromquelle und da fliesst der grösste Anteil via T3 zu +Ua und durch die angeschlossene Last nach GND. Als konstanter Strom genügen wenige mA. Ncht getestet habe ich die Methode mit einem JFET (Bild C1). Sollte auch funktionieren. Weniger Bauteile, dafür mehr Spannungsabfall, bzw. mehr +Ue im Minimum.

Gruss Euer
ELKO-Thomas


UPDATE: Renovation eines „Steinzeit“-Netzgerätes 0.1 – 10 VDC / 3A

Es ist ein Netzgerät aus den 1980er-Jahren mit einstellbarer Ausgangsspannung zwischen 0.1 und 10 VDC mit einem maximalen Strom von 3 A. Die Strombegrenzung ist mittels Trimmpoti genau kalibrierbar im Bereich dieser 3 A. Was den Leistungstransistor betrifft, arbeitet dieser im Low-Dropout-Modus, wenn die Spannungsdifferenz knapp ist. Mit einem Trimmpoti kann man die maximale Ausgangsspannung definieren, die man mit dem Poti auf der Frontplatte einstellen kann. Damit lässt sich vermeiden, dass z.B. TTL- oder HCMOS-Versuchsschaltungen durch zu hohe Betriebsspannung zerstört werden. Eine LED zeigt an, wenn der maximale Strom erreicht ist und die Spannungsregelung nicht mehr korrekt arbeitet. Die leicht überarbeitete Schaltung erhielt eine alternative preiswertere Referenzspannungsquelle, die man bei nicht extremer Anforderung als Referenz- und Betriebsspannung für die interne Schaltung einsetzen kann. Dies macht den allfälligen Nachbau etwas preisgünstiger. Diese Quelle arbeitet nach dem Bandgap-Prinzip. Auch ohne Interesse an einem Nachbau bietet diese Schaltung einiges.

Man kann bei einer Revision auch eine alternative Schaltung mit hoher Integrationsdichte anstreben. Es gibt dafür integrierte lineare Spannungsregler mit hoher Leistung und so spart man Bauteile. Wirtschaftlich betrachtet, ist dies oft der richtige Weg. Hier im Elektronik-Kompendium und in meinen Elektronik-Minikursen geht es um praxisbezogenes Erlernen von elektronischer Schaltungstechnik. In diesem Minikurs richtet sich der Fokus auf das Studium betreffs der Spannungsregelung, Strombegrenzung (ist auch eine Regelung), eine veränderte angepasste Darlingtonschaltung und wie realisiert man eine einfache Überlastanzeige. Interessant und lehrreich für den Elektronik-Bastler, Elektronik-Azubi und für den werdenden Elektro-Ingenieur. Mit dem praktischen Umgang von Transistoren, Dioden, Opamps als Verstärker und Komparator, Spannungsregler und passiven Bauteilen, gewinnt man an nützlicher Erfahrung.

Gruss Euer
ELKO-Thomas