LM257x - Zerhacker der Spannung

 

Materialbedarf

 

Anz. Bezeichnung Datenblatt
1 Batterie/Spannungsquelle 9V  
1 Schaltregler LM2574 N-Adj
1 Schaltregler LM2574 N5
1 Widerstand 470 Ohm  
1 Widerstand 220 Ohm  
1 Widerstand 10 kOhm  
1 Schottky-Diode BAT85
1 Spule 220 µH  
1 Elektrolytkondensator 220 µF/16V  
1 Trimmpotentiometer 10 kOhm
1 Mikrotaster
1 Standard-Leuchtdiode 3mm oder 5mm 3mm, 5mm

 

 

Grundlagen

 

Nahezu jede elektronische Schaltung benötigt zum Betrieb eine stabile, glatte Gleichspannung. Diese kann man durch eine Batterie liefern oder über Netzteile. Um eine geregelte Gleichspannung zu erhalten, kann man unter anderem Spannungsregler verwenden. Diese haben aber einen entscheidenden Nachteil. Bei größeren Strömen 'verheizen' diese Regler einen nicht unerheblichen Teil der zugeführten Energie. Sind damit nicht sehr ökonomisch.

 

Eine Alternative stellen Schaltregler dar. Hier wird nicht, wie bei den Spannungsregler, einfach ein Transistor teilweise gesperrt, bis die gewünschte Spannung erreicht ist, sondern man 'zerhackt' die zugeführte Spannung und glättet das Ergebnis anschließend mit einem Kondensator. Das heißt, die Eingangsspannung wird nur für eine kurze Zeit zugeschaltet, so dass sich der Elko aufladen kann, hat dieser die gewünschte Ausgangsspannung erreicht, wird die Spannung wieder abgeschaltet.

 

Dies macht man dann etliche 1000 Male in der Sekunde und ein angeschlossener Verbraucher bekommt, von dem Vorgang nichts mit. Der Schaltregler, der hier verwendet wird, arbeitet mit einer Schaltfrequenz von ca. 50 kHz. Dieser benötigt noch eine Spule und eine Schottky-Diode. Die genaue Wirkungsweise eines Schaltreglers wird an einer anderen Stelle erklärt.

 

Da ein Schaltregler im Grunde die Ausgangsspannung nur an bzw. abschaltet, hat diese Regelungsart nur sehr wenig Verluste. Der Wirkungsgrad ist dementsprechend recht hoch. Dies ist auch an den Gehäusen leicht zu erkennen. Die 0,5 A-Variante kommt problemlos mit einem kleinen DIL 8-Gehäuse aus. Selbst bei der Grenzbelastung wird dieser Regler nicht sehr warm. Wer schon einmal einen normalen Spannungsregler mit 0,5 A belastet hat, wird den Unterschied schnell fühlen.

 

Der LM2574 befindet sich in ein handliches kleines 8 Pin Gehäuse. Dabei sind nur 6 der 8 Anschlüsse verdrahtet. Die Schaltregler der größeren Leistungsklasse wie der LM2575 und der LM2576 sind in einem anderen Gehäuse untergebracht.

 

Pin 1: Feedback (FB) Hier wird die Ausgangsspannung zurückgeführt, damit der Regler entsprechend nachregeln kann.
Pin 2: Signal GND Hier wird die Masse des Ausgangssignals angeschlossen.
Pin 3: On/Off Mit Pin 3 ist es möglich, den Schaltregler auf Standby zu schalten. Ist diese Funktion nicht gewünscht, sollte man diesen Anschluss auf GND legen. Wird diese auf die Eingangsspannung gelegt, schaltet der Regler die Ausgangsspannung ab.
Pin 4: Power GND Die Masse der Eingangsspannung findet hier seinen Anschluss.
Pin 5: Uin Die zur Verfügung stehende Versorgungsspannung, wird hier angelegt.
Pin 7: Uout Hier wird die Ausgangsspannung zur Verfügung gestellt. Es muss aber noch eine SPule, Diode und ein Kondensator angeschlossen werden.

 

 

Schaltregler mit fester Ausgangsspannung

 

 

Für die meist verwendeten Spannungen gibt es von der LM257x Reihe, Schaltregler welche für bestimmte Spannungen ausgelegt sind. Hier wird ein Typ mit 5 V eingesetzt. Der Aufbau für die anderen Spannungen sieht genau so aus. Den Widerstand R1 und die LED kann man natürlich weglassen. Die Leuchtdiode dient hier nur zur Funktionskontrolle.

Nimmt man nun die Schaltung in Betrieb, leuchtet D2 auf. Wer ein Multimeter an der Hand hat, kann gerne einmal die Ausgangsspannung nachmessen. Hier misst man dann eine relativ genaue Spannung von 5 V.

 

 

In vielen Schaltungen findet man eine Standby-Funktion. Auch der PC besitzt so eine Möglichkeit.

Mit Hilfe des Pins 3 ist es möglich dass der Schaltregler die Ausgangsspannung abschaltet. Man muss nur die Eingangsspannung an diesen Pin anlegen. In der nebenstehenden Schaltung ist zu erkennen, wie Pin 3 mit R1 nach Masse gezogen wird. Betätigt man nun den Taster S1 schaltet der Regler ab und die Leuchtdiode D2 verlischt. Beim los lassen von S1 leuchtet die LED weiter.

 

 

Regelbare Ausgangsspannung

 

 

Benötigt man eine regelbare Ausgangsspannung, gibt es von dieser Schaltregler-Serie auch eine 'Adjust'-Version. Hier wird einfach die gewünschte Ausgangsspannung geregelt indem man einen Trimmpotentiometer zwischen Ausgang und Masse schaltet und den FB-Eingang (Pin 1) mit dem Mittelabgriff des Potis verbindet.

Wer diese Schaltung testet und mit einem Multimeter die Ausgangsspannung nachmisst, wird feststellen, dass sich die Spannung in sehr weitem Bereich regeln lässt. Die maximal Mögliche Ausgangsspannung liegt nur geringfügig unter der zugeführten Spannung.

Auch bei diesem Reglertyp kann man selbstverständlich die Standby-Funktion verwenden. Hier wird dann ebenso eine Schaltung verwendet, wie sie schon bei der 5 V-Version vorgestellt wurde.

 

 

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