Planung und Selbstbau von Netzteilen

Transkript

1 Planung und Selbstbau von Netzteilen Das Geheimnis stabiler Versorgungsspannungen Bernhard Kaschner Verlag für Technik und Handwerk Baden-Baden

2 Inhalt Vorwort 9 Spannungen aus der Batterie 10 Spannungsversorgung mit einer 9-Volt-Batterie (unipolar) 10 Spannungsversorgung mit einer Batterie (bipolar) 12 Spannungsversorgung mit einem Operationsverstärker als Spannungsteiler.. 13 Die Spannungsversorgung aus einem Bleigelakku 13 Anzeige der Batteriespannung 15 Fazit der Batterievorsorgung, 16 Steckernetzteile 17 Das Steckernetzteil mit Wechselstromausgang 18 Tester für Steckernetzteile 19 Das Steckernetzteil mit Gleichstromausgang ~ Fazit Steckernetzteile 21 Stromgewinnung aus PC-Anschlüssen 22 Der COM-Port oder auch serieller Port 24 Der Parallel-Port oder LPT-Port 24 Der VGA-und DVI-Anschluss 25 Der MIDI-Port 26 Der Tastatur- und Mausanschluss 28 DerUSB-Port 29 Spannungen an der Frontseite 30 Die Spannungen am PC-Netzteil 31 Fazit Spannungsversorgung aus dem PC 33 Unser erstes Netzteil entsteht 34 Die Zuleitung 34 Die Netzverdrosselung 36 Thermischer Überlastungsschutz 37 Die Anzeige einer durchgebrannten Sicherung 38 Temperaturabhängige Widerstände oder kurz NTC und PTC 39 Spannungsabhängige Widerstände oder kurz VDR 40 Der Netztransformator 40 Die Sekundärseite mit ihrer möglichen Gleichrichtung 42 Die Gleichrichter-Dioden 45 Der Elektrolytkondensator oder kurz Elko 48

3 Die Berechnung des Ladekondensators 51 Eine einfache Spannungsstabilisation entsteht 52 Alternativen zur Zenerdiode 54 Grenzen der Zenerdiode 56 Fazit Zenerdioden 57 Leistungstransistoren bringen höhere Ausgangsströme 57 Es geht auch mit Power-MOSFETs 59 Die Wärmeentwicklung an den Längstransistoren 60 Elektrisch isolierte Montage auf dem Kühlkörper 61 Arten der Kühlkörper 61 Der Wärmebeiwert K/W 61 Kleinste Kühlkörper mit einem Beiwert bis 50 K/W: 62 Kleine Kühlkörper mit einem Beiwert bis 10 K/W: 63 Profil-Kühlkörper mit einem Beiwert bis 2 K/W: 63 Kühlkörper mit Beiwerten unter 2 K/W: 64 Checkliste Zu-und Abschläge Kühlkörper 65 Fazit Kühlkörper 65 Fazit Stromverstärkung mit einem Längstransistor 65 Die Anzeige von Spannung und Strom 65 Die Spannungsmessung mit einem Zeigerinstrument 67 Mehrere Messbereiche bei einem Voltmeter 67 Berechnung der Vorwiderstände 68 Eine andere Bereichsumschaltung 68 Bereichseinengung mit Zenerdioden 69 Die Strommessung mittels Zeigerinstrument 69 Mehrere Messbereiche bei einem Strommesser 70 Der Nebenwiderstand 70 Berechnen der Nebenwiderstände 72 Schutzmaßnahmen für Strommesser 72 Kombinierte Anzeige von Spannung und Strom 73 Beleuchtete Anzeige 74 Die digitale Anzeige 74 Der Selbstbau von digitalen LED-Anzeigen? 75 Die Leuchtbandanzeige 77 Adapter-Platine zur Spannungs- und Strommessung 77 Fazit Spannungs- und Stromanzeige 78 Die Anschlussklemmen 79 Die Leuchtdiode als Betriebsanzeige 81 Das Gehäuse.'* 82 Fazit unseres Netzgerätes 83

4 Der Einsatz von Festspannungsreglern 85 Typen von Festspannungsreglern 86 Grundschaltung der integrierten Spannungsregler 87 Höherer Ausgangsstrom mit integrierten Spannungsreglern 88 Regelbare Ausgangsspannung mit einem integrierten Spannungsregler 89 Spannungsregler für negative Spannungen 90 Negative Spannung aus einem Positiv-Regler 91 Verschiedene Spannungen mit nur einem Trafo 91 Fazit Festspannungsregler 92 Regelbare Spannungsregler mit speziellen Schaltkreisen 93 Regelbares Netzgerät mit bipolarer Ausgangsspannung 94 Ein Leistungsnetzteil mit dem LM Stabilisieren von Wechselspannung 96 Die Stromregelung und -Begrenzung 98 Die Stromregelung ohne Hilfsspannung 98 Die genauere Stromregelung mit Hilfsspannung 99 Ein etwas anderer Weg mit dem LM Überlastungsschutz hochwertiger Bauteile 101 Der Universal-Regler L200 für viele Einsätze 102 Der L200 als regelbares Netzgerät 103 Nun zur Stromentnahme bis 40 Ampere 103 Der L200 mit Strom-und Spannungsregelung 106 Manipulationen am Adjust-Anschluss 107 Einschränkung der Ausgangsspannung 108 Der Sanftanlauf 108 Das externe Abschalten oder der Inhibit 109 Die Sense-Eingänge 109 Das Vorwählen einer Ausgangsspannung 110 Schnelles Umschalten von Fest-Spannungen 110 Abregein bei Überspannung 112 Kleine Helfer rund ums Netzteil 113 Der Betatester 113 Ein kleiner LED-Tester 114 Ein Netzteiltester 115 Ein Netzteil zum Bauen und fürs Grobe 116 Ein Thermoschalter 117 Mein eigenes Netzgerät 119

5 ,Bauteilekiste 122 Ohmsches Gesetz 122 Widerstände 123 Kondensatoren 124 Dioden für kleine Ströme 125 Dioden für ein Ampere 125 Dioden bis fünf Ampere 126 Dioden bis 20 Ampere 126 Dioden über 20 Ampere 126 Brückengleichrichter 126 Andere Gleichrichtertypen 128 Transistoren von klein bis groß 129 Zenerdioden 129 Festspannungsregler 130 Regelbare Spannungsregler 131 Optokoppler 132 Operationsverstärker 133 Schlussbetrachtung 134 Kleines Abschiedswort 135 Pro und Kontra Platinen-Layouts 135 Danksagung 135 Abschiedswort 135