Pulsende Last für Powerbank mit NE555
- Erzeugt alle paar Sekunden einen Impuls, um die automatische Abschaltung einer Powerbank zu verhindern.
- Simuliert einen angeschlossenen Verbraucher.
- Versorgung direkt über den USB-Ausgang der Powerbank.
Dieser Bausatz erzeugt mit dem Timer-IC NE555 eine einfache, pulsierende elektronische Last für USB-Powerbanks. Die Schaltung ist dafür ausgelegt, die automatische Abschaltung vieler Powerbanks zu verhindern, wenn nur ein sehr kleiner Stromverbrauch erfolgt.
Hinweis: Ob diese Schaltung die Abschaltautomatik einer bestimmten Powerbank tatsächlich verhindert, hängt von deren Erkennungs- und Abschaltschwelle ab. Die Schaltung muss daher nicht mit jeder Powerbank funktionieren.
Das Herzstück der Schaltung ist ein NE555, der als astabiler Multivibrator betrieben wird. Die Schaltung erzeugt in regelmäßigen Abständen einen kurzen Impuls. Dabei wird der Widerstand R3 am Ausgang für kurze Zeit mit einem etwas höheren Strom durchflossen. Die Powerbank erkennt dadurch eine angeschlossene Last und liefert weiterhin Strom ohne automatisch abzuschalten.
Zwischen den Impulsen wird die Last wieder abgeschaltet. Dadurch bleibt der durchschnittliche Stromverbrauch insgesamt gering, während die Powerbank trotzdem regelmäßig einen ausreichenden Stromverbrauch erkennt. Die genaue Impulsfrequenz und Dauer werden durch die Beschaltung des NE555 mit den Widerständen R1 + R2 und dem Kondensator C1 bestimmt. Der Widerstand R3 bestimmt den Stromverbrauch bei einem Impuls.
Die Schaltung eignet sich insbesondere für Anwendungen, bei denen eine Powerbank einen kleinen Verbraucher aufgrund ihrer Abschaltautomatik nach kurzer Zeit abschaltet. Diese pulsende Last sorgt dafür, dass in regelmäßigen Abständen ein höherer Strom fließt und die Powerbank den Betrieb aufrechterhält.
Berechnung der Zeit bis zum nächsten Lastimpuls
Die Aufladezeit des Kondensators C1 bestimmt wie lange es dauert, bis der nächste Lastimpuls erfolgt.
Für die Berechnung der Aufladezeit wird die folgende Formel verwendet:
- Der Widerstand R1 (zwischen VCC und Pin 7) bestimmt die Aufladezeit des Kondensators C1.
- Der Widerstand R2 (zwischen Pin 7 und Pin 2/6) bestimmt sowohl in die Auf- als auch in die Entladezeit des Kondensators C1.
- Der Kondensator C1 (an Pin 2/6 gegen GND) bestimmt auch die Auf- und Entladezeit. Ein größerer Kapazitätswert verlängert die Auf- und Entladezeiten proportional.
- Im Inneren des NE555 befindet sich ein Spannungsteiler aus drei gleichen Widerständen, die auch noch Einfluss auf die Auf- und Entladezeiten nehmen. Der Kondensator lädt und entlädt sich zwischen 1/3 und 2/3 von VCC. Dafür ist ein Faktor für den natürlichen Logarithmus von 2 zu berücksichtigen (ungefähr 0,693).
Die folgende Tabelle liefert für verschiedene Kapazitäten von Kondensator C1 die berechneten Zeiten.
| R1 (kΩ) | R2 (kΩ) | C1 (μF) | Aufladezeit t1 |
|---|---|---|---|
| 100 | 1 | 100 | ~ 7,00 s |
| 100 | 1 | 220 | ~ 15,40 s |
| 100 | 1 | 470 | ~ 32,90 s |
Berechnung des Lastwiderstands
Der Lastwiderstand R3 ist gegen VCC (ca. 5,1 Volt) geschaltet. Der Strom fließt durch den Widerstand, wenn der Ausgang des NE555 auf LOW (0 V / Masse) geschaltet ist (während der Entladezeit). Hier gilt die Formel:
Hinweis: Ein NE555 schaltet nicht exakt 0 Volt. Bei höheren Strömen (hier der Fall) kann diese Spannung bis zu 0,4 Volt betragen. Diese Spannung reduziert die tatsächliche Spannung am Lastwiderstand.
Die folgende Tabelle enthält die Werte für den Lastwiderstand bei einem bestimmten Strom (maximal 200 mA). Außerdem ist die Verlustleistung angegeben, die am Widerstand verheizt wird.
| Widerstand (R_L) | Effektivspannung (U) | Berechneter Strom (I) | Leistung am Widerstand (P) |
|---|---|---|---|
| 91 Ohm | 4,6 V | 50,5 mA | 0,23 W |
| 75 Ohm | 4,6 V | 61,3 mA | 0,28 W |
| 68 Ohm | 4,6 V | 67,6 mA | 0,31 W |
| 56 Ohm | 4,6 V | 82,1 mA | 0,38 W |
| 47 Ohm | 4,6 V | 97,9 mA | 0,45 W |
| 39 Ohm | 4,6 V | 117,9 mA | 0,54 W |
| 33 Ohm | 4,6 V | 139,4 mA | 0,64 W |
| 27 Ohm | 4,6 V | 170,4 mA | 0,78 W |
| 23 Ohm | 4,6 V | 200,0 mA | 0,92 W |
Bauteile
Liste
IC1: Timer NE555
C1: Elektrolyt-Kondensator, 100, 220 oder 470 µF
C2: Keramik-Kondensator, 10 nF
R1: Metallfilm-Widerstand, 100 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Orange-Braun)
R2: Metallfilm-Widerstand, 1 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Braun-Braun)
R3: Metallfilm-Widerstand, 47 Ohm (Gelb-Violett-Schwarz-Gold-Braun)
Hinweis: Die Kapazität von Kondensator C1 (bestimmt die Zeit bis zum nächsten Lastimpuls) und Widerstand R3 (bestimmt den zusätzlichen Laststrom) ist an die Anforderungen anzupassen.
Kennzeichnung und Anschlussbelegung
Weitere Schaltungen:
- Grundschaltung: NE555 als astabile Kippstufe
- Experimente: NE555 als astabile Kippstufe
- Einfacher LED-Blinker mit NE555
- Spannung verdoppeln mit NE555
- Negative Spannung mit NE555
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