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Elektor

7-8/99

Ein diskreter Spannungsregler im Halbleiterheft 1999 wirft natür-
lich die Frage auf, ob so etwas 20 Jahre nach der Einführung inte-
grierter Spannungsregler noch sinnvoll ist. Betrachtet man den
Schaltungsaufwand, so stellt man fest, daß die diskrete Schaltung

zwar ziemlich einfach aufgebaut ist, trotzdem ist ein 3-beiniger IC-
Regler immer noch kompakter. Die diskrete Schaltung ist aber
vielseitiger als ein Standard-IC-Regler, hat einen größeren Ein-
gangsspannungsbereich, einen größeren Ausgangsstrombereich
und eine wesentlich schnellere Regelung.
Der maximale Ausgangsstrom hängt im Prinzip nur von den Spe-
zifikationen des Ausgangstransistors ab. Mit dem gewählten
BD680 kann bei angemessener Kühlung (Rth = 3,12 K/W) ein
Ausgangsstrom von max. 4 A fließen, und das bei einer Kollektor-
Emitterspannung von 10 V! Kurzzeitig kann der Strom sogar bis
zu 6 A betragen. Ein (bezahlbarer) integrierter Regler kann da
nicht mithalten.
Die maximale Eingangsspannung beträgt in der angegebenen
Dimensionierung 30 V (maximale Drain-Source-Spannung von
T1), kann aber bei Verwendung anderer Transistoren auch wesent-
lich höher sein. Ähnlich ist es auch bei der Regelgeschwindigkeit,
die bei der großen Bandbreite diskreter Transistoren schon sehr
hoch ist und bei Bedarf durch besonders schnelle Transistoren
noch gesteigert werden kann (wofür aber in der Regel keine Not-
wendigkeit besteht).
Die Referenzspannung liefert bei der einfachen Schaltungsausle-
gung eine Z-Diode (D1), der eine FET-Konstantstromquelle einen
Strom von etwa 1 mA aufprägt. Um ein definiertes Einschaltver-
halten in Form eines Softstarts zu erzielen, liegt C1 parallel zu D1.
Dieser Elko sorgt gleichzeitig für eine zusätzliche Glättung und
Entkopplung, wodurch auch das Rauschen der Z-Diode weitge-
hend eliminiert wird. Die Hochlaufzeit der Spannung beträgt bei
diesem Softstart etwa drei Sekunden.
Weiter wird nur noch eine Ausgangspufferstufe für die Referenz-
spannung benötigt, die hier durch einen Super-Darlington mit T2
und T3 gebildet wird. Einzige Nebenwirkung der ansonsten tadel-
losen Leistungsstufe ist ein Spannungsabfall in der Größe von
einer Diodenspannung. Um das auszugleichen, ist das Trimmpoti
P1 vorgesehen, das aber die Spannungsstabilisierung etwas ver-
schlechtert. Wenn es also nicht darauf ankommt, daß die Aus-
gangsspannung möglichst genau der Spannung an der Z-Diode
entspricht, kann man anstelle von P1 besser eine Drahtbrücke vor-
sehen. Die wichtigsten Daten des diskreten Spannungsreglers sind
in der Tabelle angegeben.

994089e

T2

BC

T3

BD

T1

BF

R1

1k

R2

10k

R3

12k

D1

15V

0W4

C1

100

µ

25V

1k

P1

256A

547B

994089 - 11

680

15V

075

Diskreter Spannungsregler

Spezifikationen

mit P1

ohne P1

Ausgangsspannung

15 V

14,5 V

Brummunterdrückung

(0,1 A)

58 dB

64 dB

(1 A Ausgangsstrom)

46 dB

54 dB

Spannungsverlust

(100 mA Ausgangsstrom)

1,6 V

1 V

Ruhestromaufnahme

2,1 mA

2,1 mA

Max. Eingangsspannung

30 V

30 V

Entwurf von Dr. Ludwig Köppen

Der 10-MHz-Funktionsgenerator aus Elektor 6/95 weist einen gra-
vierenden Mangel auf: Es besitzt keine Möglichkeit zur Amplitu-
denmodulation. Dies ist in der Standard-Konfiguration des
MAX038 im Gegensatz zur leicht zu realisierenden Frequenzmo-
dulation auch nicht vorgesehen. Die hier vorgestellte Schaltung
ermöglicht eine Amplitudenmodulation und besitzt zudem den
immensen Vorteil, den eher exotischen und recht teuren Endstu-
fen-Opamp OP603AP durch einen Standard-Opamp zu ersetzen.
Natürlich ist der AM-Modulator auch für andere Funktionsgene-
ratoren oder Zwecke brauchbar.

Die Verstärkung des Video-Opamps NE592 kann bekanntlich
über eine externe Drahtbrücke auf 400-, 100- oder 10fache Ver-
stärkung eingestellt werden. Eine feinere Einstellung erfolgt mit-
tels eines passenden Widerstands statt der Brücke. Der Eingriff
erfolgt in den Emitterleitungen des Differenzverstärkers direkt
im Eingang des Opamps, wo die Signalamplitude gering ist. Ein
FET des Typs BF245B fungiert dort als steuerbarer Widerstand
und erzeugt bei genügend kleinem Pegel eine saubere AM-
Modulation von mindestens 50 % bis hin zu einer NF-Frequenz
von 10 kHz und 20 MHz HF. Der FET ist auch in der Lage, die
Ausgangsamplitude per Gleichspannung im Verhältnis 1:10 ver-
zerungsarm zu regeln. Eine leichte Asymmetrie des modulierten

076

AM-Modulator
und 50-

Ω

-HF-Endstufe

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Elektor

7-8/99

Signals wird mit einer geringen
Vorspannung durch P1 korri-
giert. Mit P2 sollte man die
Vorspannung des FETs auf
ungefähr -2,5 V einstellen. Die
Endstufe ist diskret aufgebaut
und sichert einen 50-

Ω-Aus-

gang mit geringem DC-Offset.
Insgesamt kann die Schaltung
bis über 20 MHz eine kon-
stante Amplitude bis maximal
2,5 V

ss

(unmoduliert) liefern.

Ohne Modulation läßt sich die
Amplitude noch etwas stei-
gern. Eventuelle Einstellglie-
der (Stufenschalter, Poti) soll-
ten zwischen Ausgang des
NE592 und Eingang der End-
stufe geschaltet werden. Hier
wäre möglicherweise eine
Emitterendstufe mit höherem
Eingangswiderstand sinnvoll.
Der Opamp sollte mit einen
Belastungswiderstand >1 k

Ω

betrieben werden. Denkbar ist,
das Gate des FETs über einen weiteren Opamp anzusteuern,
indem nach Demodulation des Signals am Ausgang des NE592

NE592

IC1

14

10

12

11

1

8

7

3

5

4

R3

50

Ω

R4

68k

R2

50

Ω

R7

3k3

R8

3k3

R5

50

Ω

R6

50

Ω

R1

5k6

10k

P1

10k

P2

C2

100n

C1

6n8

C3

100n

C4

100n

C5

10

µ

25V

C6

10

µ

25V

T2

BC238B

T3

BC308B

T1

BC245B

D1

1N4148

D2

1N4148

K2

K1

K3

HF

LF

6V

6V

6V

6V

994084 - 11

eine Gegenkopplung für die Modulation bei großem Hüben her-
gestellt wird.

(994084)rg

Entwurf von Jürgen Friker

Etwas zu wirkungsvoll zeigte sich der Akku-Entlader aus Elektor
6/98. Statt eine NiCd-Zelle auf knapp unter 1 V zu entladen, wie es
die Akkuhersteller empfehlen, macht die Schaltung erst bei
0,6...0,7 V Schluß. Durch eine kleine Modifikation - die Schottky-
Diode D3 wurde zusätzlich aufgenommen - erfüllt der Akku-Ent-
lader die Hersteller-Anforderungen besser. Dazu kommt ein über-
raschender Effekt: Wenn der Akku leer ist, beginnt die LED D2
zu blinken!
Doch der Reihe nach. Die Schaltung in Bild 1 stellt einen nieder-
ohmig dimensionierten astabilen Multivibrator dar, der mit unge-
fähr 25 kHz schwingt. Wenn T2 leitet, fließt ein Strom durch die

Festinduktivität L1. Im Feld der Spule wird Energie gespeichert.
Sperrt T2, bricht das Feld zusammen und erzeugt eine Indukti-
onsspannung, die die Durchlaßspannung der LED (etwa 1,6 V)
überschreitet. Dadurch fließt ein Strom durch die LED und bringt
sie zum Erleuchten. D1 verhindert, daß der Induktionsstrom über
R4 und C2 fließen kann.
Der Vorgang wird erst unterbrochen, wenn die Akkuspannung
nicht mehr für eine ausreichende Basisspannung der Transistoren
reicht. Dies ist in der ursprünglichen Schaltung bei ungefähr 0,65
V der Fall. Durch das Hinzufügen einer Schwellspannung (in
Form von D3) von ungefähr 0,3 V wird die Ladeschlußspannung
auf 0,9...1 V angehoben. Die ebenfalls neu hinzugekommenen R5
und R6 sorgen für einen ausreichenden Stromfluß durch D3. Ist
der Akku durch die Schaltung entleert, sollte man ihn bald aus
dem Akku-Entlader entfernen. Dies ist nötig, denn im Gegensatz
zur ursprünglichen Ausführung fließt durch D3, R2/R3 und R5/R6
immer ein geringer Strom, bis der Akku tiefstentladen ist! Man
sieht, es gibt immer auch eine andere Seite der Medaille.
Ziemlich überrascht war der Autor, daß die LED beim Entladen
nicht nur leuchtet, sondern mit zunehmender Entladung zu blinken
beginnt. Anscheinend beruht dieser Effekt auf dem ansteigenden
Innenwiderstand der Zelle. Dadurch sinkt die Klemmenspannung
unter den Schwellwert. Fließt kein Strom, spielt der Innenwider-
stand keine Rolle und die Klemmenspannung steigt wieder an, bis
die Schwelle erreicht ist und der Akku-Entlader kurzfristig seinen
Betrieb aufnimmt. Mit fortschreitender Enladung blinkt die LED
immer müder, bis nach etwa einer halben Stunde (bei einer Mig-
non-Zelle) die LED endgültig verlischt. So interessant der Blink-
Effekt auch ist, wichtig für die Funktion des Akku-Entladers ist er
nicht: Der Akku ist bereits ordnungsgemäß entladen, wenn das
Blinken beginnt!

(994072)rg

R1

4

Ω

7

R4

4

Ω

7

R2

100

Ω

R3

100

Ω

R5

3k9

R6

3k9

T1

BC639

T2

D3

BAT43

D1

BAT48

C1

220n

C2

470n

L1

4mH7

D2

BC639

Bt1

LOW

red

rood

rouge

CURRENT
rot

994072 - 11

077

Akku-Entlader