Wie ein Netzteil die Spannung in elektronischen Schaltungen regelt - Dummies

Der Zweck einer Stromversorgung ist die Stromversorgung einer elektronischen Schaltung. Für eine gegebene Menge an Leistung gibt es eine inverse Beziehung zwischen Spannung und Strom. Wann immer Strom ansteigt, muss die Spannung abnehmen, und wann immer Strom abnimmt, muss die Spannung zunehmen. Diese einfache Tatsache wirkt sich leider nachteilig auf die Stromversorgungsschaltungen aus.

Wenn Sie ein Voltmeter an die Ausgangsklemmen einer Stromversorgung anschließen, zieht das Messgerät selbst eine fast unbedeutende Menge an Strom, so dass das Messgerät sehr nahe an der Spannung liegt, die Sie von der Stromversorgung erwarten.

Wenn Sie jedoch eine Schaltung anschließen, die erheblichen Strom aus der Stromversorgung zieht, fällt die Spannung der Stromversorgung proportional zum Strom ab. Abhängig von der Art der Schaltung, die Sie an die Stromversorgung anschließen, kann dieser Spannungsabfall eine schlechte Sache sein oder auch nicht.

Einige Stromkreise, die für 12 VDC ausgelegt sind, funktionieren gut, wenn nur 9 VDC anliegen. Andere Schaltungen sind jedoch empfindlich gegenüber der Eingangsspannung, so dass die Stromversorgung härter arbeiten muss, um sicherzustellen, dass sie die gewünschte Spannung liefert.

Um einen stabilen Spannungspegel unabhängig von der Strommenge zu erhalten, die aus einer Stromversorgung entnommen wird, kann die Stromversorgung eine Spannungsregler -Schaltung enthalten. Der Spannungsregler überwacht den von der Last gezogenen Strom und erhöht oder verringert die Spannung entsprechend, um den Spannungspegel konstant zu halten.

Eine Stromversorgung, die einen Spannungsregler enthält, wird als geregelte Stromversorgung bezeichnet.

Sie können Ihre eigene Spannungsreglerschaltung entwerfen, aber es ist viel zu einfach, einen der vielen verfügbaren IC-Spannungsregler zu kaufen. Spannungsregler ICs sind kostengünstig (unter zwei Dollar) und mit nur drei Pins zu verbinden, einfach in Ihre Schaltungen zu integrieren.

Die beliebteste Art von Spannungsregler-ICs ist die 78XX -Serie, die manchmal auch als LM78XX -Serie bezeichnet wird. Diese Spannungsregler kombinieren 17 Transistoren, drei Zenerdioden und eine Handvoll Widerstände zu einem handlichen Gehäuse mit drei Pins und einem Kühlkörper, der hilft, die vom Regler verbrauchte überschüssige Leistung abzuleiten, da er die Zunahme oder Abnahme des Stromverbrauchs ausgleicht. Spannung auf einem konstanten Niveau.

Die letzten beiden Ziffern der 78XX ID-Nummer zeigen die vom IC geregelte Ausgangsspannung an. Die beliebtesten Modelle sind:

Modell	Spannung
7805	5
7806	6
7809	9
7810	10
7812	12
7815	15 7818 999 18999 7824 999 24999 Am gebräuchlichsten sind 7805 (5 V) und 7812 (12).
Um einen 78XX-Spannungsregler zu verwenden, stecken Sie ihn einfach auf der positiven Seite des Stromversorgungskreises in Reihe und verbinden Sie das Erdungskabel mit der negativen Seite. Wie es zeigt, ist es auch eine gute Idee, einen kleinen Kondensator (typischerweise 1μF) hinter dem Regler zu platzieren.	Sie müssen einen Spannungsregler mit ca. 3 V mehr als die geregelte Ausgangsspannung liefern. Für einen 7805-Regler sollten Sie also mindestens 8 V geben. Die maximale Eingangsspannung für eine 7805 beträgt 30 V.
Die Dioden in einem Brückengleichrichter fallen um ca. 3 V vom Transformatorausgang ab, benötigen einen Transformator, dessen Sekundärseite mindestens 11 V liefert, um einen geregelten Ausgang von 5 V zu erzeugen. Elf-Volt-Transformatoren sind selten, aber 12-V-Transformatoren sind leicht verfügbar.	Somit beginnt eine 5-V-geregelte Stromversorgung mit einem 12-VAC-Transformator, der 12 V an den Brückengleichrichter liefert, der den Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt und die Spannung auf etwa 9 V absenkt. Diese glättet die Welligkeit und leitet die Spannung an den Spannungsregler 7805 weiter, der die Ausgangsspannung bei 5 V hält.

Ein weiterer beliebter Spannungsregler-IC ist der LM317, ein einstellbarer Spannungsregler. Ein LM317-Regler funktioniert ähnlich wie ein 78XX-Regler, mit der Ausnahme, dass Sie das mittlere Kabel nicht direkt mit der Erde verbinden, sondern mit einem Spannungsteiler aus zwei Widerständen verbinden. Der Wert der Widerstände bestimmt die geregelte Spannung.