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FET-Netzteil

Es wird ein analoges Netzteil beschrieben, welches sich bei geringen Bauelementeaufwand durch stabile Ausgangsspannung und gute Ausnutzung der Eingangsenergie auszeichnet. Es ist bedingt kurzschlußfest und temperaturstabil.

Der Basisstrom von T1 kann als konstant angesehen werden. Verringert sich die Ausgangsspannung um nur einige mV, dann verringert sich um den gleichen Betrag die Spannung über R4, weil die Spannung über der Zenerdiode konstant bleibt. Es fließt durch die Zenerdiode und R4 etwa nur 1mA. Dieser relativ geringe Zenerstrom reicht für eine stabile Funktion voll aus, weil sich der Strom durch die Zenerdiode, für den gesamten Regelbereich nur um etwa 0,01mA verändert. Die Leistung, und daraus folgend die Eigenerwärmung der Zenerdiode und T1 ist auf Grund der kleinen Ströme sehr gering. Der Temperatureinfluß von T1 und der Zenerdiode sind auch gering und gegenläufig und garantieren so für eine stabile Ausgangsspannung über einen großen Temperaturbereich.

Die Spannungsverringerung über R4 erhöht den Basis-Emitter-Strom von T1. Die Folge ist, ein um den Stromverstärkungsfaktor erhöhte Kolllektorstrom von T1. Dieser Kolektorstrom fließt durch R4 und steuert die Gate-Source-Spannung für den T2 von etwa 3V bis 9V. Bei Ugs und gleichzeitig UR4 von 9V ist die Drain-Source-Strecke von T2 sehr niederohomig und es kann ein hoher Strom aus dem Netzteil entnommen werden. Die Zenerdiodenspannung ist begrenzt die Gate-Source-Spannung. T2 wird hochohmig durch R4 und T1 angesteuert und bildet mit der Kapazität der Gate-Source-Strecke von T2 in Tiefpaß im KHz-Bereich. Das garantiert ohne weitere Kondensatoren die Hochfrequenzfestigkeit dieser Schaltung und gleichzeitig wird die Sicherheit im Kurzschlußfall verbessert, denn ein Kurzschluß im Nanosekunden-Bereich läßt T2 keine Zeit zum durchsteuern. Geht die Ausgangsspannung und damit die Basisspannung von T1 gegen 0V bekommt auch T2 keine Gate-Source- Spannung mehr und der Strom für den Kurzschluß wird nur durch R6 bestimmt.

Ohne bzw. zu großen R6 und/oder einen zu großen Verbraucherstrom bei noch geringer Ausgangspannung würde die Schaltung nicht anlaufen, weil kein Basistrom für T1 vorhanden ist. R6 kann je nach kleinsten angeschlossenen Verbraucher verringert werden. Man könnte, als Besonderheit eine Starttaste mit R6 in Reihe schalten und R6 noch weiter verringern um nun jeden Verbraucher zu versorgen. Bricht nun, bei fehlenden R6 die Ausgangsspannung wegen Kurzschluß oder zu hohem Entnahmestrom zusammen bleibt die Stromversorgung abgeschaltet. Dieses Verhalten erhöht die Sicherheit, besonders bei Abwesenheit. Man erhält so ein Netzteil mit Kurzschlußgedächtnis. Mit R6 gleich 1,8MOhm wird das Netzteil nur ohne angeschloßenen Verbraucher eingeschaltet. Also, zuerst Netzteil an und dann den Transceiver. Der Drain-Anschluß des T2 ist meistens mit seinem Gehäuse bzw. Kühlfläche verbunden. Weil Drain von T2, Gehäuse von T2 und Masse ein Potential ist, kann der T2 direkt ohne Isolierung auf den Kühlkörper bzw. Metallgehäuse des Netzteils geschraubt werden. Es ist möglich die Regelstrecke T1 in die Plusleitung zu setzen, also die Schaltung in einer anderen Polarität zu bauen. z.B. mit dem IRF4905 und ein BC548. Leider sind diese FET`s in Anzahl, Daten und Preis ungünstiger. Eine zusätzliche einstellbare Stromquelle ist für ein Universalnetzteil günstig.

Tips, Ideen und Verbesserungen an Uli Else - DL5BTE - uelse@web.de

c. by Uli Else