Die Impulsbreitenmodulation, auch Pulsweitenmodulation (PWM) genannt, ist ein beliebtes Thema im Forum des Elektronik-Kompendium und dies hauptsächlich in Verbindung mit dem 555-Timer-IC. Ich nahm dies zum Anlass, die PWM-Schaltung mit der moderneren CMOS-Version LMC555 (TLC555) zu untersuchen. Diese CMOS-Version ist schon deshalb interessant, weil ein Rechteckgenerator mit nur einem Widerstand und einem Kondensator besonders einfach zu realisieren ist. Die PWM-Erweiterung besteht im Wesentlichen darin, den Widerstand durch ein Potmeter zu ersetzen und dass mittels zweier Dioden der Lade- und Entladestrom des Kondensators getrennte Wege fließen. Die Herleitung vom einfachen zeitsymmetrischen Rechteckgenerator bis zur PWM-Schaltung wird in diesem Elektronik-Minikurs schrittweise mit vier Bildern anschaulich erklärt. Mit dem vierten Bild wird zugleich eine praktische Anwendung gezeigt, zu lesen im Kapitel DIE PWM-SCHALTUNG FÜR DEN TISCHVENTILATOR.
Und so kam die Motivation zustande:
Eine Elektronik-Discount-Kette in der Schweiz vertrieb einen kleinen batteriebetriebenen Tischventilator für nur 15 Franken. Die Betriebsspannung ist 6 VDC. Die Spannungsquelle besteht aus vier 1.5V-Batterien des Typs AA. Einen solchen Ventilator kaufte ich, weil ich wissen wollte, wieviel Leistung er verbraucht und damit, mit welcher Lebensdauer der vier Batterien zu rechnen ist. Es sind wenige Stunden. Für mein Umweltbewusstsein ist es unverantwortlich ein solches Massenprodukt überhaupt herzustellen und zu vertreiben. Das ist heute nicht mehr opportun, umweltethisch betrachtet, außer man setzt zumindest wiederaufladbare Akkus ein. Dies veranlasste mich, für interessierte ELKO-Leser eine am 230VAC-Netz betriebene PWM-Schaltung mit einem LMC555 (TLC555) und einem Power-MOSFET zu realisieren. Dies ist die Schaltung in Bild 4. Es brauchte dann noch einen kleinen Trick, damit der Ventilator bei niedriger Einstellung der Geschwindigkeit sicher startet. Ein kleiner NPN-Transistor und ein paar passive Teile sorgen dafür, dass beim Einschalten der PWM-Schaltung kurzzeitig der Tastgrad des Rechtecksignales so groß wird, damit der Ventilator sicher anläuft. Warum Tastgrad und nicht Tastverhältnis wird auch erklärt.
Genau der selbe Ventilator ist nicht mehr erhältlich. Es geht aber auch mit jedem andern mit einer Betriebsspannung von 6 VDC und einem Strom von etwa 1A. Für andere Spannungen und Ströme ist es dem kundigen Leser überlassen, selbst die nötigen Modifikationen vorzunehmen.