Spannungsstabilisierung
Von Hermann Nieder
Platz 8 im Schaltungswettbewerb 2008
Mit den Bauteilen aus dem Elektronik-Adventskalender lassen sich z. B. die folgenden Schaltungen zur Spannungsregelung aufbauen, mit denen sich aus einer 9V-Batterie eine stabile Spannung von 5 V bzw. 6 V gewinnen lässt.
Die Funktionsweise beider Schaltungen kann folgendermaßen beschrieben werden:
Der Emitter des Transistors T2 ist an der Anode der LED1 angeschlossen. Zwischen diesem Verbindungspunkt und dem Minuspol kann eine stabile Spannung von ca. 2 V bzw. in der Schaltung mit den beiden in Reihe geschalteten Leuchtdioden von ca. 4 V gemessen werden. Sinkt die Ausgangsspannung Uaus, so verringert sich auch die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 2. T2 ist weniger leitend als vorher. Der Spannungsabfall an R1 wird kleiner als vorher. Transistor T1 leitet besser als vorher. Damit wird der Absenkung der Ausgangs-spannung entgegengewirkt.
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Die besondere Art der Schaltung der Widerstände R3 wurde jeweils unter Verwendung eines Digitalmultimeters ermittelt. Denkt man sich die vier parallel geschalteten Widerstände R5, R6, R7 und R8 durch den Ersatzwiderstand Rers esetzt, so handelt es sich um eine Reihenschaltung aus R3, R4 sowie Rers, einen sogenannten Spannungsteiler, der allerdings belastet ist, da die Basis von T1 an der Verbindungsstelle von R4 und Rers angeschlossen ist.
Im Bild ist die Schaltung oben auf dem kleinen Experimentier-Steckboard aufgebaut. Der Messbereich des Digital-Multimeters ist auf 20 V eingestellt.
Bei dieser Schaltung beträgt die stabile Ausgangsspannung 6V.
Vorschlag zur Anwendung
Wegen der geringen möglichen Strombelastbarkeit der 9V-Batterie eignen sich die beiden Schaltungen zur Spannungsstabilisierung für Elektronikschaltungen mit geringen Stromstärken. Als ich beide Schaltungen zur Schonung der Batterie jeweils kurzzeitig mit vier parallel geschalteten Widerständen von 1kOhm belastete (Laststrom I = 5V/250Ohm = 20mA bei der ersten Schaltung oben bzw. ca. 24mA bei der zweiten Schaltung), sank die Ausgangsspannung nur minimal im Vergleich zum unbelasteten Fall(Leerlauf). Mit den Bauteilen aus dem Elektronik-Weihnachtskalender können, wie ich beim Experimentieren herausfand, durch Änderung der Schaltung der Widerstände R3 .. R9 auch andere Ausgangsspannungen als 6V bzw. 5 V eingestellt werden.
Literatur:
außer dem Handbuch zum „Elektronik-Adventskalender"
B.Kainka, M.Häßler, H.W.Straub, Grundwissen Elektronik, 2004, www.franzis.de
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