Schaltregler für 3,3 Volt

Ein Feierabendprojekt

Schaltungen mit 3,3 Volt: Für kleine Ströme reicht ein Festspannungsregler. Einen größeren Wirkungsgrad erreicht man mit einem Step-down-Schaltregler. Dieser Schaltungsvorschlag ist mit gut einem Ampere belastbar.

Die kleine Schaltung besteht aus dem inzwischen gut bekannten und „altgedienten“ Schaltregler LM2575 in der Variante für eine Festspannung von 3,3 Volt (LM2575-T3,3) im TO-220-Gehäuse mit 5 Anschlusspins. Der verwendete Schaltregler arbeitet mit einer Oszillatorfrequenz von 52 kHz, der Wirkungsgrad wird im Datenblatt mit 80% genannt. Der Hersteller garantiert eine Genauigkeit der Ausgangsspannung von 3% und listet als weitere Vorteile einen Schutz vor Übertemperatur sowie eine Strombegrenzung auf. Der Schaltregler benötigt eine Speicherdrossel (Spule) hoher Güte. Sie speichert Strom, wenn der Schalttransistor eingeschaltet ist und gibt diesen ab, sobald der Transistor aus ist. Die Drossel muss dem Strom von einem Ampere standhalten, dabei darf der Ringkern nicht in die Sättigung geraten. Eine Entstördrossel ist ungeeignet, weil deren Aufgabe eine andere ist: Deren geringe Güte wandelt unerwünschte HF in Wärme um, ungeeignet für einen Schaltregler.

Statt der Diode 1N5822 kann jede andere schnell schaltende Schottky-Diode für 3A / 40 Volt Verwendung werden. Eine simple 1N4007 ist leider nicht geeignet! Andere mögliche Dioden sind beispielsweise 1N5817, 1N5819. Die wenigen Bauelemente passen gut auf eine Lochrasterplatte. Wer es etwas luxuriöser mag, verwendet das abgedruckte Layout. Beim Aufbau auf einer Lochrasterplatine, insbesondere bei einem fliegenden Aufbau ist zu beachten, dass die Masseverbindungen kurz ausfallen und die Spule so dicht wie möglich am Regler platziert wird. Das Schaltbild hält sich an die Vorgaben des Datenblattes und weist keine Besonderheiten auf. Die Eingangsspannung – im Schaltplan mit 12 V angegeben - darf im Bereich von fünf bis 40 Volt liegen. Der maximale Ausgangsstrom sollte dauerhaft nicht viel mehr als ein Ampere betragen. Kurzzeitig sind – mit Kühlung - 1,7 Ampere möglich. Auf einen Verpolungsschutz wurde verzichtet. Sämtliche Bauelemente sind leicht im Elektronik-Versandhandel zu beschaffen.

Belastungstest

Nach dem Aufbau funktionierte die Schaltung auf Anhieb. Ein erster Test mit einer Eingangsspannung von (ungünstigen) 25 Volt ergab bei einer Belastung mit einem 6-V-Birnchen – es flossen etwa 60 mA – keine merkbare Erwärmung des Reglers. Mit einem 5W-Widerstand von 4,7 Ohm wurde die Belastung auf ungefähr 590 mA gesteigert. Der Drahtwiderstand wurde nach längerem Betrieb bis zu hundert Grad heiß, der LM2575-3,3 brachte es ohne Kühlung auf etwa 49 Grad Celsius und mit dem im Bild verwendeten Kühlkörper sank die Temperatur etwas unter 36 Grad. Gerade lauwarm.

Eine höhere Ausgangsspannung (5 oder 12V) erhält man durch Austausch des LM2575-3,3 durch den entsprechenden Festspannungstyp des LM2575. Dabei wird auch die Spule (mit Ringkern) auf 330 uH erhöht. Höhere Ströme bis zu 3 Ampere bietet der baugleiche LM2576: Ihn gibt es ebenfalls für die drei Spannungen 3,3, 5 und 12 Volt sowie in einer einstellbaren (adjustable) Version. Dabei wird die Ausgangsspannung durch einen Spannungsteiler bestimmt. Letzterer ist im abgebildeten Layout allerdings nicht berücksichtigt.


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Copyright Michael Wöste