Stromversorgungen

 

Zwei der Hauptaufgaben, die sich dem Elektroniker immer wieder stellen, sind einmal der Entwurf von Stromversorgungsschaltungen zur Speisung elektronischer Geräte aus dem Netz und zum anderen die Dimensionierung von Stabilisierungsschaltungen, um definierte Gleichspannungen auch bei wechselnder Belastung zur Verfügung zu haben. Es wird im allgemeinen gefordert, daß sich die stabilisierte Gleichspannung zwischen Leerlauf und Vollast so wenig wie möglich ändert und daß auch die überlagerte Brummspannung so gering wie möglich bleibt.

Die Lösung beider Aufgaben ist verhältnismäßig einfach. Im Prinzip bestehen einfache Stromversorgungen nur aus dem Transformator, dem Gleichrichter und einem Siebkondensator, so daß die eigentliche Aufgabe des Entwicklers darin besteht, diese drei Bauteile den Erfordernissen entsprechend auszusuchen. Es sind dabei nur wenige Regeln zu beachten.

Der nächste Schritt führt zu Stabilisierungsschaltungen; sie lassen sich auf die vielfältigste Art und Weise realisieren und reichen von einfachen Zenerdiodenstabilisatoren, die Lastströme von einigen Milliampere liefern können, bis zu Schaltungen mit Festspannungsreglern für hohe Ströme, die zur Stromversorgung von logischen Schaltungen usw. sehr gut geeignet sind, und zu Stromversorgungen, deren Ausgangsspannungen einstellbar sind und die ebenfalls hohe Ströme abgeben können. Die letztgenannten eignen sich hervorragend als Gleichspannungsquellen für Versuchsschaltungen.

Die Schaltungsbeispiele dieses Beitrags zeigen in ihrer Abfolge eine Struktur, aus der sich die einzelnen Entwicklungsschritte sehr leicht erkennen lassen.

 

Unstabilisierte Stromversorgungen

Stromversorgungen haben allgemein die Aufgabe, die Netzspannung in eine vom Netz galvanisch getrennte Gleichspannung umzusetzen, deren Betrag den jeweiligen Erfordernissen angepaßt ist. Der Transformator erzeugt die für die Stromversorgung erforderliche niedrige Wechselspannung und trennt die gesamte Stromversorgung galvanisch vom Netz. Die Gleichrichter-Siebkondensator-Kombination dient zur Gleichrichtung der Transformatorwechselspannung und zur Siebung der aus dem Gleichrichter kommenden welligen Gleichspannung. Die Siebung ist erforderlich, um eine ’reine' Gleichspannung mit geringem Brummanteil zu erhalten.

Die Bilder 1 ... 4 zeigen die am meisten gebräuchlichen Transformator-Gleichrichter-Siebkondensator-Kombinationen, die fast alle vorkommenden Forderungen abdecken. Bild 1 stellt eine Stromversorgung für nur eine Ausgangsspannung dar. Die Anordnung besteht aus einem Transformator mit nur einer Sekundärwicklung, einem Brückengleichrichter und einem Siebkondensator. Ihre Wirkungsweise ist mit der in Bild 2 vorgestellten Version - Verwendung einer mittenangezapften Sekundärwicklung - identisch. Bei den Schaltungen in Bild 3 und 4 handelt es sich um Stromversorgungsschaltungen, die zwei Gleichspannungen gleichen Betrags, aber entgegengesetzter Polarität abgeben können.

 

Bild 1. Grundschaltung einer Stromversorgung mit (nur) einer Sekundärwicklung und Brückengleichrichter.

 

Bild 2. Grundschaltung einer Stromversorgung mit geteilter Sekundärwicklung und zwei Dioden als Gleichrichter.

 

Bild 3. Grundschaltung einer Doppel-Stromversorgung mit geteilter Sekundärwicklung und Brückengleichrichter.

 

Bild 4. Grundschaltung einer Doppel-Stromversorgung mit geteilter Sekundärwicklung und zwei Einzeldioden je Zweig.

 

Doppel-Stromversorgungen dieser Art werden zur Speisung von Operationsverstärkern und NF-Endverstärkern benötigt. Die Regeln zur Dimensionierung sind sehr einfach, wie sich gleich zeigen wird.

 

Transformator und Gleichrichter

Die drei wichtigsten Parameter eines Transformators sind: Sekundärspannung, übertragbare Leistung und Leerlauffaktor. Die Sekundärspannung wird grundsätzlich als Effektivwert bei Vollast angegeben und die übertragbare Leistung in VA oder Watt. So gibt z. B. ein 15 V/20VA-Transforma- tor eine sekundäre effektive Ausgangsspannung von 15 V bei einer Ausgangsleistung von 20 W ab (Widerstandslast). Im Leerlauf, also ohne Belastung, steigt die Sekundärspannung um einen bestimmten Betrag an, der durch den Leerlauffaktor angegeben wird. Die Ausgangsspannung eines 15 V-Transformators mit einem Leerlauffaktor von 10% (ein typischer Wert) beträgt somit 16,5 V ohne Belastung.

Die wichtigste Tatsache, auf die hinzuweisen ist, besteht darin, daß die effektive Sekundärwechselspannung des Transformators nicht mit der Ausgangsgleichspannung der vollständigen Stromversorgung übereinstimmt. Tatsächlich beträgt in einer Brückengleichrichterschaltung die Gleichspannung am Siebkondensator das 1,41-fache der effektiven Transformalor-Sekundärspannung (Gleichrichterverluste unberücksichtigt). Den Zusammenhang der einzelnen Parameter zeigt Bild 5.

 

Bild 5. Diagramm zur Transformator-Dimensionierung. Für die benötigte Cileichspannung unter Vollast - z. B. 22 V - wird die entsprechende Sekundarspannung des Trafos gesucht; in Beispiel 15 V bei einer Wicklung bzw. 30 V bei geteilter Wicklung.

 

Beachten Sie, daß die Gleichspannung bei einem Transformator mit einer Sekundärwicklung und Brükkengleichrichter 1,41 mal so hoch ist wie die Sekundärspannung des Transformators oder 0,71 mal so hoch wie die Gesamtsekundärspannung bei einem Transformator mit mittenangezapfter Sekundärwicklung und zwei Einzeldioden als Gleichrichter. So liefert z. B. eine Stromversorgung mit einem 15V-Transformator mit einer Sekundärwicklung und 10% Leerlauffaktor eine Ausgangsgleichspannung von etwa 21 V bei voller Ausgangsleistung (knapp unter 1 A bei z. B. 20 W übertragener Leistung) und etwa 23,1 V bei Leerlauf.Werden die Gleichrichterverluste mit berücksichtigt, ist die Ausgangsgleichspannung nur geringfügig niedriger als in dem Diagramm von Bild 5 dargestellt. Bei den Schaltungen in Bild 2 und 4 beträgt der Spannungsabfall über den Gleichrichterdioden etwa 600 mV, während die Brückenschaltung einen Spannungsverlust von etwa 1,2 V aufweist. Der Gleichrichter muß selbstverständlich für den maximalen Ausgangsglcichstrom ausgelegt sein.

Die Auswahl des für den vorgegebenen Fall geeigneten Transformators ist also einfach. Die Ausgangsgrößen für die Dimensionierung bilden hierbei die gewünschte Ausgangsgleichspannung und der Strom. Das Produkt dieser beiden Größen (unabhängig von den geringfügigen Gleichrichterverlusten) ergibt die Leistung in Watt, die der Transformator liefern muß. Als nächstes sucht man im Diagramm Bild 5 die zur gewünschten Ausgangsgleichspannung erforderliche Sekundärspannung des Transformators. Einfach, oder?

 

Siebkondensator

Die Aufgabe des Siebkondensators besteht darin, aus der welligen Gleichrichterspannung eine 'reine' Gleichspannung zu machen. Die beiden wichtigsten Größen des Kondensators sind seine zulässige Gleichspannung und seine Kapazität. Die zulässige Gleichspannung des Kondensators muß größer sein als die maximal auftretende Gleichspannung in der Schaltung, also größer als die Leerlaufspannung. Die Kapazität bestimmt die Größe der Restwelligkeit bzw. der Brummspannung, die noch auf der Ausgangsgleichspannung vorhanden ist, wenn die Schaltung mit einem bestimmten Strom belastet wird.

Als Faustregel bei einer Netzfrequenz von 50 Hz ... 60 Hz gilt, daß bei einem Laststrom von 100 mA und einem Siebkondensator von 1000 µF die Restwelligkeit der Gleichspannung etwa uss = 700mV beträgt. Der Betrag der Restwelligkeit ist dem Laststrom direkt proportional und umgekehrt proportional zur Kapazität, wie in dem Diagramm in Bild 6 gezeigt. In praktischen Anwendungen sollte man dafür sorgen, daß die Restwelligkeit unter Vollast kleiner als 1 V...1.5 V (Spitze-Spitze) bleibt. Wird eine sehr geringe Rcstwelligkeit gefordert, ist eine Stabilisierungsschaltung nachzuschalten, die eine Reduzierung der Restwelligkeit um z. B. 60 dB oder mehr bewirkt.

 

Bild 6. Diagramm zur Siebkondensaior-Dimensionierung. Bestimmungsgrößen sind der Laststrom und die maximal zulässige Restwelligkeit (Brummspannung). Das Diagramm gilt für Vollwellen-(Zweiweg-) Gleichrichtung und 50 Hz . . .60 Hz Netzfrequenz.

 

Stabilisierungsschaltungen

Eine Spannungsstabilisierung besteht in der einfachsten Form aus Widerstand und Zenerdiode. Diese Schaltungen liefern Lastströme von nur wenigen Milliampere. Für feste Ausgangsspannungen und hohe Ströme eignen sich hervorragend Spannungsregler-ICs mit drei Anschlüssen (die 'Dreibeinigen'). Für einstellbare Ausgangsspannungen und hohe Ströme in der Größenordnung 10  A oder auch mehr sind inzwischen ebenfalls Spannungsregler-lCs mit nur 3 Anschlüssen verfügbar. Die eben genannten Stabilisierungsschaltungen werden nachfolgend vorgestellt.

 

Zenerdiodenschaltungen

Die einfachste Möglichkeit, eine stabilisierte Gleichspannung zu erzeugen, besteht in der Verwendung einer Zenerdiode, wie Bild 7 zeigt. Hier wird die Z-Diode über den Begrenzungswiderstand Rv direkt von der Stromversorgung gespeist. Der Querstrom durch die Zenerdiode soll etwa 5 mA betragen. Bei starken Netzspannungsschwankungen ändert sich natürlich auch die Ausgangsgleichspannung der Stromversorgung. Damit ändert sich der Strom durch die Zenerdiode. Solange sichergestellt ist, daß die Speisespannung immer einige Volt über der Zenerdiodenspannung liegt, haben diese Schwankungen einen nur geringen Einfluß auf die Spannung über der Zenerdiode ( = Ausgangsspannung). Der typische Innenwiderstand einer Zenerdiode beträgt einige zehn Ohm.

 

Bild 7. Grundschaltung einer Gleichspannungsstabilisierung mit einer Zenerdiode. Der Diodenstrom lz soll etwa 5 mA betragen.

 

Eine Zenerdiode ist ein sehr einfacher Gleichspannungsstabilisator, der Lastströme bis zu einigen zehn Milliampere liefern kann, wenn der Vorwiderstand R entsprechend gewählt wird, wie in Bild 8 gezeigt, ln diesem Fall beträgt der maximale Strom durch die Zenerdiode 5 mA bei maximalem Laststrom. Zu beachten ist, daß ohne Belastung die Zenerdiode den Querstrom, in diesem Fall also 5 mA, und den gesamten Laststrom aufnehmen muß. Der zulässige Laststrom wird hierbei also durch die Verlustleistung der Zenerdiode begrenzt.

 

Bild 8. Diese Z-Dioden-Stabilisierungsschaltung kann mit einigen 10 mA belastet werden.

 

Um es noch einmal zu wiederholen: Ohne Belastung fließen durch die Zenerdiode der maximal mögliche Laststrom und der Querstrom, bei Vollast fließt nur der Querstrom.als Spannungsreferenz für einen nichtinvertierenden Verstärker, der als Impedanzwandler arbeitet und die benötigte Ausgangsleistung zur Verfügung stellt.

Bild 9 zeigt die denkbar einfachste Ausführung eines solchen Konzepts. Transistor Q1 ist als Emitterfolger geschaltet, die bereits genannten Eigenschaften des Verstärkers treffen somit zu. Die Ausgangsspannung der Schaltung liegt unter allen Lastbedingungen um ca. 600 mV unterhalb der Z-Spannung. Den Basisstrom des Transistors liefert das Z-Netzwerk; dieser Strom errechnet sich aus dem Laststrom, geteilt durch den Stromverstärkungsfaktor des Transistors Q1. Die Ausgangsspannung wird also um so besser stabilisiert, je höher die Stromverstärkung des für Q1 verwendeten Exemplares ist.

 

Bild 9. Z-Dioden-Stabilisierungsschaltung mit zusätzlichem Längstransistor. Die Ausgangsspannung beträgt II,4 V, der Laststrom maximal 100 mA.

 

Eine weitere Verbesserung der Stabilisierung läßt sich mit einer Darlington-Konfiguration anstelle von Q1 erreichen. Noch günstigere Eigenschaften hat eine Kombination OpAmp/Transistor, wie sie in Bild 10 zu sehen ist. Die über R2 vollständig gegengekoppelte Anordnung ist ein Verstärker mit dem Verstärkungsfaktor 1, aber einem nahezu unendlich hohen Eingangswiderstand, so daß das Z-Netzwerk praktisch nicht belastet wird. Der Innenwiderstand des Schaltungsausgangs ist sehr gering, er liegt in der Größenordnung von einigen zehn Milliohm. Die Ausgangsspannung ändert sich zwischen Leerlauf und Vollast nur um einige Millivolt. Der Ausgangsstrom ist durch die zulässige Verlustleistung des Transistor Q1 auf etwa 100mA begrenzt. Höhere Ausgangsströme lassen sich erreichen, wenn Q1 durch ein Leistungsdarlington ersetzt wird.

Die Schaltung nach Bild 10 ist sehr vielseitig verwendbar. Sie kann jede beliebige feste Ausgangsspannung bis ca. 30 V liefern, wenn eine entsprechende Zenerdiode eingesetzt wird. Man muß nur dafür sorgen,daß die unstabilisierte Gleichspannung am Z-Netzwerk (R1) mindestens 5 V höher als die Z-Spannung ist (bis max. 36 V).

 

Bild 10. Die Regelschaltung mit Operationsverstärker liefert eine Ausgangsspannung von 12 V. Der Laststrom betragt maximal ca. 100 mA. Die Schaltung weist ein sehr gutes Regelverhalten auf.

 

Durch geringfügige Modifikationen der Schaltung lassen sich auch einstellbare Ausgangsspannungen erzielen. In diesem Fall wird ein Potentiometer über die Z-Diode geschaltet. Der Abgriff des Potentiometers liegt am nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers CA 3140. Dieser OpAmp verarbeitet Eingangsspannungen bis hinunter auf null Volt und ermöglicht z. B. eine Stabilisierungsschaltung, deren Eingangsspannung zwischen 0 und 25 V einstellbar ist.

 

Schaltungen mit 3 Pin-Festspannungsreglern

Der Aufbau von Stabilisierungsschaltungen für feste Ausgangsspannungen ist in den letzten Jahren durch die Entwicklung der 3 Pin-Spannungsregler-ICs wesentlich vereinfacht worden. Ihre bekanntesten Vertreter sind die lCs der Serie '78 XX' für positive Spannungen und der Serie ’79XX‘ für negative Spannungen. Diese ICs beinhalten sowohl eine interne Strombegrenzung als auch thermischen Überlastschulz. Festspannungsregler-ICs sind in großer Anzahl auf dem Markt erhältlich, für Ausgangsspannungen von 5 V, 6 V, 8,5 V, 12 V, 15 V, 18 V, 24 V und Belastbarkeiten von 100 mA, 500 mA, 1 A, 3 A und 10 A.

Schaltungen mit diesen Festspannungsregler-lCs sind sehr einfach zu realisieren - wie in den Bildern 11 ... 13 dargestellt. Die Bilder zeigen die Schaltungen für positive und negative Ausgangsspannungen sowie für zwei Ausgangsspannungen gleicher Größe, aber entgegengesetzter Polarität. Die ICs in diesen Beispielen sind für 12 V Ausgangsspannung und Laströme von maximal 1 A ausgelegt, aber diese Grundschaltungen gelten selbstverständlich auch für alle anderen Spannungen und Lastströme. In jedem Fall muß die ungeregelte Gleichspannung mindestens 3 V höher sein als die geregelte Ausgangsspannung. Der 270 µF -Keramik-Scheibenkondensator sollte so dicht wie möglich an den Eingang des ICs geschaltet werden, der 10 µF -Kondensator - oder auch ein höherer Wert - so dicht wie möglich an den Eingang des ICs geschaltet werden, der 10 µF -Kondensator - oder auch ein höherer Wert - so dicht wie möglich an den Ausgang. Zu bemerken ist weiterhin, daß diese ICs eine Brummspannungsunterdrückung von 60 dB bieten, d.h. eine Eingangsbrummspannung oder Restwelligkeit von 1 V erscheint am Ausgang als 1 mV Restwelligkeit.

 

Bild11. Schaltung mit einem Positiv-Festspannungsregler, hier ein 12 V / 1 A-Typ der Reihe 78XX.

 

Bild 12. Schaltung mit einem Festspannungsregler für negative Spannungen (-12 V / 1 A).

 

Bild 13. Vollständige Schaltung einer Doppel-Stromversorgung unter Verwendung von Festspannungsreglern.

 

Die Ausgangsspannung der Fest- spannungsregler-ICs ist auf den mit 'Common' bezeichneten Anschluß des ICs bezogen, der normalerweise (aber nicht unbedingt) auf 0 V liegt. Die meisten ICs ziehen Querströme von nur einigen Milliampere, die vom Eingang über den Common-Anschluß nach Null fließen. Die Ausgangsspannung kann somit sehr einfach erhöht werden, wenn zwischen dem Common-Anschluß und Null eine Spannung eingeschleift wird, auf die sich das IC ’abstützen' kann. Die Bilder 14... 16 zeigen verschiedene Möglichkeiten.

 

Bild 14. Diese einfache Schaltung erlaubt es, die Ausgangsspannung zu variieren, obwohl ein Festspannungsregler verwendet wird.

 

Bild 15. Verbesserte Schaltung mit variabler Ausgangsspannung.

 

Bild 16. Zwei ‘Festspannungen’ addieren sich in dieser Schaltung: 12 V + Uz.

 

Die zusätzliche Spannung wird z. B. in der Schaltung von Bild 14 dadurch erzeugt, daß der Querstrom (typisch 8 mA) durch den Widerstand RV1 fließt und an diesem einen entsprechenden Spannungsabfall hervorruft. Die Schaltung genügt in den meisten Anwendungsfällen, allerdings ändert sich die Ausgangsspannung geringfügig, wenn sich der Querstrom ändert. Diese Effekte lassen sich 

durch die Schaltung von Bild 15 vermindern. Flier wird die Zusatzspannung mit dem Spannungsteiler aus R1 und RV1 erzeugt, wobei durch RV1 die Summe zweier Ströme I und IQ (in diesem Fall 12 mA) fließt. Wird eine feste Ausgangsspannung gewünscht, kann in Reihe mit dem Common-Anschluß eine über R1 anteilweise vom Schaltungsausgang gespeiste Zenerdiode geschaltet werden. Die Ausgangsspannung entspricht dann der Summe von Z-Spannung und Nennspannung des Regler-ICs.

Der Ausgangsstrom einer Stabilisierungsschaltung mit den genannten Festspannungsreglern kann durch Zufügen eines Serientransistors erhöht werden. Eine geeignete Schaltung ist in Bild 17 gezeigt. Der Widerstand R1 liegt in Serie mit dem IC. Bei niedrigen Laststromwerten ist der Spannungsabfall über R1 zu gering, um den Transistor Q1 in den Leitbereich zu steuern; der Laststrom wird also von dem IC allein geliefert. Steigt der Strom auf 600 mA oder höhere Werte an (das entspricht einem Spannungsabfall von 600 mV oder mehr), wird Q1 gesteuert und übernimmt die Laststromanteile, die 600 mA übersteigen.

 

Bild 17. Mit dem Leistungstransistor Q1 liefert die Schaltung einen maximalen Laststrom von 5 A bei unverändert 12 V Ausgangsspannung.

Die Schaltung in Bild 18 ist eine erweiterte Version der Schaltung von Bild 17, sie enthält zusätzlich eine Überstrombegrenzung. Der Grenzstrom ist durch den Widerstand R2 (0,12 ) festgelegt. Übersteigt der Spannungsabfall an R2 600 mV, schaltet Q2 durch und begrenzt den Ausgangsstrom.

 

Bild 18. Diese Version des 12 V / 5 A-Reglers enthält mit Transistor Q2 einen Überstromschutz.

 

3 Pin-Spannungsregler-ICS für einstellbare Ausgangsspannungen

Wie gezeigt wurde, lassen sich Festspannungsregler-lCs der Serie ’78 XX' oder ’79 XX1 durch das ’Einschleifen1 einer zusätzlichen Spannung zwischen Common und null Volt als Spannungsregler für einstellbare Ausgangsspannungen 'mißbrauchen1. Diese Schaltungen haben jedoch den Nachteil, daß sich nur höhere als die von dem IC vorgegebenen Ausgangsspannungen einstellen lassen. Denkbar wäre natürlich auch das Einschleifen einer negativen Spannung, um so Ausgangsspannungen unterhalb der Nennspannung zu erreichen.

Werden jedoch Ausgangsspannungen benötigt, die über einen größeren Bereich einstellbar sind, dann bieten sich spezielle Spannungsregler-ICs an, z. B. die Typen 317K oder 338K.

Bild 19 zeigt die Anschlüsse, die Daten und die Grundschaltung für diese Typen. Beide Ausführungen enthalten eine Strombegrenzung und eine Übertemperaturschutzschaltung; sie werden im TO-3-Metallgehäuse geliefert. Der Hauptunterschied zwischen den beiden Typen ist der zulässige Ausgangsstrom. Der 317K ist mit 1,5 A, der 338K mit 5 A angegeben. Die wesentliche Eigenschaft beider Typen besteht darin, daß die Spannung an ihrem Ausgang ziemlich genau 1,25 V über der Spannung an dem Abgleichanschluß liegt und daß der Querstrom vom Abgleichanschluß nach Null in der Größenordnung von 50 µA liegt.

 

Bild 19. Grundschaltung eines Spannungsreglers mit variabler Ausgangsspannung unter Verwendung der integrierten Spannungsregler 317K bzw. 338K.

 

ln der Schaltung in Bild 19 liegt an R1 die intern erzeugte Differenzspannung von 1,25 V. Aus dieser Spannung und dem Widerstandswert von R1 errechnet sich der Betrag für den Strom, der dem einstellbaren Widerstand RV1 eingeprägt wird. Der Spannungsabfall an RV1 zuzüglich 1,25 V ergibt die Ausgangsspannung. Im vorliegenden Fall ließe sich die Ausgangsspannung zwischen etwa 1,25 V und 33 V mit RV1 einstellen, vorausgesetzt, daß die unstabilisierte Eingangsspannung mindestens 3 V höher als die maximale gewünschte Ausgangsspannung ist. Durch entsprechende Wahl von R1 und RV1 lassen sich beliebige Einstellbereiche vorgeben. Wichtig für eine ausreichende Stabilität der Schaltung ist, daß der Querstrom durch R1/RV1 mindestens 3,5 mA beträgt.

Die Grundschaltung aus Bild 19 ist natürlich in vielfältiger Art und Weise modifizierbar. Die Brummspannungsunterdrückung beträgt etwa 65 dB, läßt sich aber auf etwa 80 dB erhöhen, indem ein zusätzlicher Siebkondensator, in diesem Fall 10 µF , über RV1 geschaltet wird, wie in Bild 20 gezeigt. Die Schutzdiode D1 verhindert, daß sich der Kondensator C3 über das IC entladen kann, falls einmal der Ausgang kurzgeschlossen werden sollte.

 

Bild 20. Diese Stabilisierungsschaltung mit einem Spannungsregler für variable Ausgangsspannung hat eine Brummunterdrückung von 80 dB.

 

Eine weitere Modifikation der Schaltung von Bild 20 ist in Bild 21 vorgestellt. Der dynamische Innenwiderstand dieser Schaltung ist durch den Kondensator C2 mit erhöhtem Kapazitätswert (100 µF ) weiter verringert. Hier verhindert eine weitere Schutzdiode D2 die Zerstörung des ICs, falls einmal der Eingang kurzgeschlossen werden sollte; in diesem Falle würde sich nämlich C2 über das IC entladen.

 

Bild 21. Diese Variante bietet außer einer Brummunterdrückung von 80 dB einen niedrigen dynamischen Innenwiderstand des Ausgangs sowie Kurzschlußfestigkeit an Ein- und Ausgang.

 

Die minimale Ausgangsspannung der Schaltungen in den Bildern 19... 21 beträgt 1,25 V. Soll die Ausgangsspannung jedoch bis auf Null einstellbar sein, muß der Abgleichanschluß bis auf -1,25 V gezogen werden können. Bild 22 zeigt eine hierfür mögliche Lösung, wobei durch eine Widerstands / Dioden-Kombination (R2, D1, D2) eine Spannung von ca. -1,25 V gegen null Volt erzeugt wird und sich das eine Ende des Stellwiderstandes RV1 auf diese -1,25 V abstützt.

 

Bild 22. Hier ist dank einer negativen Hilfsspannung die Ausgangsspannung von null Volt an einstellbar.

 

Soll ein Spannungsstabilisator dieses Typs die maximal mögliche Ausgangsspannung liefern, muß sichergestellt sein, daß die Eingangsspannung 40 V keinesfalls übersteigt. Die einfachste Lösung besteht in der Verwendung einer Vorstabilisierung aus einer Zenerdiode und einem Darlington-Leistungstransistor, der die Eingangspannung für das 1C auf 35 V begrenzt, wie in Bild 23 gezeigt. Ein weiterer Vorteil dieser Maßnahme ist eine zusätzlich gewonnene Brummspannungsunterdrückung. Soll diese Schaltung mit dem 5 A-Regler 338K verwendet werden, ist eine Z-Diode höherer Verlustleistung erforderlich. Gleichzeitig muß der Betrag von R2 verringert werden, um einen höheren Querstrom durch die Z-Diode zu erzielen und somit auch einen höheren Steuerstrom für den Darlington-Transistor zur Verfügung zu stellen.

 

Bild 23. Spannungsregler mit einstellbarer Ausgangsspannung, Eingangs-Überspannungsschutz durch Vorstabilisator aus Q1, ZD1 und R2 sowie verbesserter Brummspannungsunterdrückung.

 

Abschließend sei noch eine weitere Anwendungsmöglichkeit gezeigt, ln Bild 24 wird der 317K als Strombegrenzer oder Präzisionsstromquelle geschaltet. Der Strom wird von R1 bestimmt und ist in weiten Grenzen unabhängig von der Belastung. Mit Widerstand R1, der auch einstellbar ausgeführt werden kann, läßt sich der Strom zwischen 10mA (RI = 120Q) und 1,25A (R1 = IQ) wählen. Nicht schlecht für eine Schaltung mit nur 2 externen Bauteilen!

 

Bild 24. Verwendung des 317K in einer Konstantstromquelle bzw. als Strombegrenzer.