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IGBT-Netzteil

Es wird ein analoges Netzteil beschrieben, welches sich bei geringen Bauelementeaufwand durch stabile Ausgangsspannung und gute Ausnutzung der Eingangsenergie auszeichnet. Es ist kurzschlußfest und temperaturstabil. Der maximale Laststrom kann eingestellt werden.

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-Emitter-Spannung für den T2 von etwa 3V bis 9V. Je nach eingestellem Poti wird der maximale Ausgangsstrom begrenzt. Der Ausgangsstrom ist nicht vom Verbraucherwiderstand abhängig und somit eine echte Stromquelle.

Bei VGE von 9V ist die Collector-Emitter-Strecke von T2 sehr niederohomig und es kann ein hoher Strom aus dem Netzteil entnommen werden. T2 bildet mit der Kapazität der Gate-Emitter-Strecke und P1 ein Tiefpaß. 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-Emitter- Spannung mehr und der Strom für den Kurzschluß wird nur durch R5 bestimmt. Ohne bzw. zu großen R5 und/oder einen zu großen Verbraucherstrom bei noch geringer Ausgangspannung würde die Schaltung nicht anlaufen, weil kein Basistrom für T1 vorhanden ist. R5 kann je nach kleinsten angeschlossenen Verbraucher verringert werden. Man könnte, als Besonderheit eine Starttaste mit R5 in Reihe schalten und R5 noch weiter verringern um nun jeden Verbraucher zu versorgen. Bricht nun, bei fehlenden R5 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 R5 gleich 100kOhm wird das Netzteil nur ohne angeschloßenen Verbraucher eingeschaltet. Also, zuerst Netzteil an und dann den Transceiver. Der Collector-Anschluß des T2 ist meistens mit seinem Gehäuse bzw. Kühlfläche verbunden. Weil der Collector von T2 auch das Gehäuse von T2 ist, kann der T2 direkt ohne Isolierung auf den Kühlkörper bzw. Metallgehäuse des Netzteils geschraubt werden.

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