Transistoren – Spannungsregelung Teil VII

Als das Fernsehen den Grenzen des Schwarz-Weiß-Rundfunks kaum entkommen war, gab es einen Werbespot für ein Herrenbekleidungsgeschäft, dessen Slogan immer noch in meinem Kopf ist: “Groß und klein, wir passen alle.” Es ist ein gutes Konzept, aber leider gilt das nicht immer für elektronische Netzteile.

Das letzte Mal haben wir erfahren, dass sich die Ausgangsspannung proportional ändert, wenn sich der elektrische Widerstand in einem ungeregelten Netzteil ändert. Dies macht es ungeeignet für die Stromversorgung von Geräten wie Mikroprozessorchips, für deren ordnungsgemäße Funktion eine unveränderte Spannung erforderlich ist. Schauen wir uns nun einen weiteren Mangel an ungeregelten Netzteilen an, bei dem ein Netzteil nicht sowohl große als auch kleine Spannungsanforderungen erfüllen kann.

Abbildung 1 zeigt die Komponenten einer einfachen ungeregelten Stromversorgung.

ungeregelte Leistungselektronik

Abbildung 1

Das Diagramm zeigt die Spannungsänderungen, die auftreten, wenn elektrischer Strom durch die vier Komponenten der Versorgung fließt, was letztendlich zur Umwandlung von 120 Volt Wechselstrom (VAC) in 12 Volt Gleichstrom (VDC) führt. .

Erstens wandelt der Transformator die 120 VAC von der Wandsteckdose in die 12 Volt um, die von den meisten elektronischen Geräten benötigt werden. Diese Spannungen sind an den Punkten A und B dargestellt. Die vom Transformator abgegebene Spannung führt zu Energiewellen, die zwischen einem positiven Maximalwert, dann Null und schließlich einem negativen Maximalwert wechseln.

Wir möchten jedoch, dass unser Netzteil 12 VDC erzeugt. Mit VCC meine ich eine Spannung, die niemals auf Null abfällt und bei 12 Volt positivem Gleichstrom konstant bleibt. Hier kommen die Diodenbrücke und der Kondensator ins Spiel. Die Diodenbrücke besteht aus vier elektronischen Komponenten, den Dioden, die zu einer Brücke miteinander verbunden sind und mithilfe der Halbleitertechnologie die negative Spannung des Transformators in eine positive umwandeln. Das Ergebnis ist eine Reihe von 12-Volt-Peaks, wie am Punkt C gezeigt.

Wir haben jedoch immer noch das Problem, dass zwischen den einzelnen Spitzen keine Spannungslücken bestehen. Sie sehen, dass die Spannung am Punkt C in Abbildung 1 im Laufe der Zeit zwischen 0 Volt und 12 Volt positiv schwankt. Dies ist nicht ausreichend, um die meisten elektronischen Geräte mit Strom zu versorgen, die einen konstanten VDC-Strom benötigen.

Wir können dieses Problem lösen, indem wir dem Kondensator Spannung von der Diodenbrücke zuführen. Wenn wir das tun, beseitigen wir die Nullspannungslücken zwischen den Spitzen. Dies geschieht, wenn der Kondensator mit elektrischer Energie aufgeladen wird, wenn sich die Diodenbrückenspannung der Spitze eines Peaks nähert. Wenn dann die Spannung auf Null zurückkehrt, entlädt der Kondensator seine elektrische Energie, um die Lücken zwischen den Spitzen zu füllen. Mit anderen Worten, es fungiert als eine Art Pufferbatterie. Das Ergebnis ist das am Punkt D beobachtete wellige Spannungsmuster. Wenn die Stromlücken gefüllt sind, ist die Spannung nun eine konstante VCC.

Die Ausgangsspannung des ungeregelten Netzteils hängt vollständig von der Konstruktion des Transformators ab, der in diesem Fall 120 Volt in 12 Volt umwandelt. Dies schränkt den Nutzen des Netzteils ein, da es nur eine Ausgangsspannung liefern kann, nämlich 12 VDC. Diese Spannung kann für einige elektronische Komponenten unzureichend sein, wie sie häufig in mikroprozessorgesteuerten Geräten zu finden sind, bei denen die Spannungen zwischen 1,5 und 24 Volt liegen können.

Das nächste Mal werden wir diese Einschränkung veranschaulichen, indem wir unser Beispiel für eine Mikroprozessor-Steuerschaltung überprüfen und versuchen, dieses ungeregelte Netzteil darin einzubauen.

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