Schaltregler
1,23 - 12V / 4A
oder
Konstantstromquelle
1. Einleitung Motivation
für ein Schalt-Netzteil
mit regelbarer Ausgangsspannung war die verfügbare
Energiequelle. Und zwar stelle ich meine gesamte Bastel-Ecke nach und
nach auf Solarstom um. Da die Erzeugung und Speicherung der
Solarenergie verhältnismäßig
aufwändig ist, soll diese kostbare Energie nun nicht durch
schlechte Wirkungsgrade in Wärme umgesetzt werden. Also kam
ein Linear-Regler nicht in Frage. Außerdem ist eine
Strombegrenzung zwingend erforderlich, da die Speicherakkus im
Fehlerfall einen ordentlichen Kabelbrand verursachen können.
Die Umsetzung war relativ simpel, da hier ein Blick in das Datenblatt des LM2576 genügt.
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Obiger Schaltplan ist dem Datenblatt des LM2576 entnommen und zeigt, dass nur sehr wenige externe Komponenten nötig sind, um einen wirkungsvollen (>80%) Schaltregler aufzubauen. Bei der "ADJ"-Version lässt sich die Ausgangsspannung nach der Formel Ua=1,23V * R2/R1 berechnen (siehe Datenblatt). So kann eine regelbare, verlustarme Spannungsquelle aufgebaut werden. Allerdings ist die minimale Ausgangsspannung ca. 1,23V und scheint nicht ganz linear auf die Poti-Einstellung zu reagieren. |
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3. Umsetzung Bei der Teilesuche bekommt man schnell bei der Speicherspule Probleme. Drosselspulen u. ä., die unter anderem von Reichelt vertrieben werden, haben meist nicht die ausreichenden Induktivitäten und erzeugen zudem noch starke Störungen. Hochwertige Spulen bekommt man von Coilcraft, mit etwas Geschick kann man dort auch kostenlose Samples bekommen. Nachdem ich lange Zeit meine Schaltregler mit den kleinen, günstigen Reichelt-Drosseln aufgebaut habe, kam hier einmal eine 300uH Coilcraft-Spule zum Einsatz. Eine erste Leerlauf-Messung hatte mich noch nicht sonderlich beeindruckt; die Schaltung tat genau das, was man von ihr erwartete. Erst der Kurzschlußversuch verblüffte mich doch sehr, denn es zeigte sich, dass diese Schaltung locker 4A liefern kann. Das Dimmen einer 55W-Halogenlampe bereitete keinerlei Probleme. Diese Schaltung stellt mein gesamtes Solar Lade- und Netzteil-Modul dar. Leider enthält sie einen kleinen Fehler, nämlich die fehlende Shottky-Diode, die verhindert, dass sich der Akku in die Solarzelle entladen kann. Darüber hinaus werden folgende Funktionen realisiert: Überwachen der Akku- und Solarspannung, Laden des Akkus bis zur Ladeschlußspannung, danach Trennen des Solar-Moduls. Bei Unterspannung werden die Verbraucher (Wechselrichter, Schaltnetzteil) abgeschaltet. Für die Versorgung der Elektronik steht ein 5V-Festspannungs-Netzteil zur Verfügung, welches ebenfalls als Step-Down-Wandler ausgelegt ist. |
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4. Variation zur Konstantstromquelle Durch eine leichte Variation der Schaltung, lässt sich der LM2575-ADJ auch zum Aufbau einer Konstantstromquelle mit erhöhtem Wirkungsgrad aufbauen. Hierzu wird der Feedback-Eingang des Schaltreglers verwendet. Wie bereits erwähnt, versucht der Schaltregler die Ausgangsspannung immer so einzustellen, dass am Feedback-Eingang 1,23V anliegen. Durch die Verwendung eines geeigneten Shunts in Reihe zur Last kann somit ein konstanter Strom eingestellt werden. Der Wert für den Shunt berechnet sich aus Rshunt=1,23V/Iconst. Nochmal zum Verständnis: Der Shunt wird in Reihe zur Last gegen Masse geschaltet. Die Spannung am Shunt wird nun dem Feedback-Eingang des LM2575 zugeführt. Dieser stellt seine Ausgangsspannung so ein, dass exakt 1,23V am Shunt anliegen. Damit ist der Strom durch den Lastzweig festgelegt. Wem der Spannungsabfall von 1,23V am Shunt zu groß ist, müßte auf einen Operationsverstärker zurückgreifen. Das verstärkte Spannungssignal wird wiederum dem Feedback-Eingang zugeführt. |
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5. Informationen Hier folgen noch einige Links und Bilder zu dem Projekt Quellen: |