Bis zu 7,5 Ampere:

Lineares Netzteil mit LT1083 - eine kleine Bastelei

Achtung! Vorsicht Netzspannung! Sicherheit geht vor: Die VDE-Vorschriften sind einhalten! Laien, Jugendliche und Kinder dürfen diese Schaltung nur unter Aufsicht eines fachlich versierten Erwachsenen aufbauen und anwenden.

Für ein lineares Netzteil braucht es nur wenige Bauelemente. Mit den bekannten Dreibeinern der 78xx-er Serie bleibt das Schaltbild übersichtlich, doch die Leistung ist begrenzt. Sind mehr als 1,5 Ampere gefordert, kommen z. B. die Regler der Serie LT1083 zum Einsatz (LT1083,84,85). Die hier beschriebene Spannungsregelung mit dem LT1084-CP12 soll das auf Kurzwelle stark störende Schaltnetzteil eines DSL-Routers ersetzen.

Neue erworbene elektronische Kleingeräte wie beispielsweise Smartphone, digitale Kamera, MP3-Player, DSL-Router und dergleichen werden mit einem handlichen, Strom sparenden Schaltnetzteil ausgeliefert. Funkamateuren und Kurzwellenhörern ist aus vielfacher Erfahrung hinlänglich bekannt, dass viele Schaltnetzteile den Empfang auf der LW bis KW teils stark beeinträchtigen können. Im vorliegenden Fall ist der Störenfried ein Schaltnetzteil eines DSL-Routers. Die Nutzung einer Reihe von Klappferriten konnte das Problem nicht mindern: Das Netzteil muss ersetzt werden - durch einen Transformator mit anschließender linearer Spannungsregelung. Lineare Netzteile gibt es (noch?) zu kaufen, doch ab einer Leistung von 1,5 bis 2 Ampere aufwärts wird das Angebot spärlich. Die nachstehende Schaltung kann - bei entsprechender Auslegung - bis zu 7,5 Ampere leisten.


Bild 1: Das Schaltbild gleicht den Stromlaufplänen anderer Dreibein-Spannungsregler wie ein Ei dem anderen. Optional kann ausgangsseitig eine weitere Sicherung eingefügt werden.

Die Spannungsregler der Serie LT1083 mit den Mitgliedern LT1083, LT1084 und LT1085 unterscheiden sich in dem abgegebenen maximalen Strom, wie im Schaltbild abzulesen ist. Jedes Mitglied der Serie ist in Festspannungen von 3,3 Volt bis 12 Volt erhältlich. Die Low-Drop-Regler benötigen mindestens eine um 1,5 Volt höhere Eingangsspannung als die gewünschte Ausgangsspannung. Die Regelung weist eine Genauigkeit von 1% auf. Ausgangsseitig benötigt der Regler mindestens einen Elektrolytkondensator von 150 µF zur Stabilisierung als Teil der Frequenzkompensation. Die Kapazität darf auch weit größer sein. Eingangsseitig ist kein Kondensator vorgeschrieben, im vorliegenden Fall jedoch notwendig, um die vom Gleichrichter kommende pulsierende Gleichspannung zu glätten.


Bild 2: LT1083 und LT1084 werden in einem Gehäuse etwas größer als TO220 geliefert.

Die Regler verfügen über einen Übertemperaturschutz, der bei 165° C zuverlässig abschaltet, einen Schutz gegen Kurzschlüsse ebenso sowie über einen Überlastungsschutz. Damit letzterer nicht auslöst, ist es wichtig, die Eingangsspannung "angemessen" zu gestalten. Was bedeutet das? Im Falle des Netzteils sollte die resultierende Ausgangsspannung von Trafo, Gleichrichter und Glättungskondensator zwar mindestens 1,5 Volt über der gewünschten Ausgangsspannung (hier 12 Volt) liegen, möglichst aber nicht viel darüber, damit der Regler einen "kühlen Kopf" behält. Eine hohe Eingangsspannung würde lediglich in Wärme umgesetzt werden müssen und dazu führen, dass die maximale Stromabgabe des Reglers sinkt und er letztlich wegen zu hoher Betriebstemperatur abschaltet.

Dazu ein Beispiel: Für die ersten Test mit dem LT1084CP-12 (12 Volt Ausgangsspannung) wurde ein mit 8 Ampere äußerst großzügig ausgestatteter Transformator mit verschiedenen sekundären Anzapfungen (15-9-7,5V) genutzt. Die 15-Volt-Anzapfung wurde als die geeignete angesehen. Bei 15 Volt ergibt sich nach dem Glättungs-Elko rechnerisch eine Spannung von 15 V * 1,41 = 21,21 Volt. Das ist für einen 12-Volt-Regler bereits recht hoch gegriffen! Leider war es aber so, dass die Ausgangsspannung wesentlich höher war als auf dem Trafo aufgedruckt, denn sie lag bei 22 Volt! 22 V * 1,414 = 31,10 Volt am Eingang des Reglers! Der Effekt: Der Kühlkörper des LT1084 heizte sich sehr schnell auf und bevor der DSL-Router komplett starten konnte, schaltete der LT1084 wegen Überhitzung ab. Schließlich konnte eine Anzapfung mit einer Spannung von 11,28 Volt (gemessen am Trafoausgang) gefunden werden, die Spannung am Eingang des Reglers berechnet sich dann zu 11,28 V * 1.414 = 15,94 Volt, real wurden etwas über 16 V gemessen. Im seit Stunden dauernden Testbetrieb zeigt der Trafo eine Temperatur von 42° C, der Kühlkörper des LT1084CP-12 etwas über 38° Celsius.

Die Parameter aller elektronischen Bauteile müssen auf die Anwendung ausgerichtet sein. Die Sicherung ist auf den zu erwarteten Strom (bei 230 V) zu bemessen. Der Gleichrichter soll eine ausreichende Spannungsfestigkeit aufweisen und für den erwarteten Spitzenstrom geeignet sein. Im Netzteil wurde ein Gleichrichter B40C5000-3300 verwandt. Die Spannungsfestigkeit beträgt 40 Volt, der Dauerstrom darf bis zu 3300 mA und der kurzzeitige Spitzenstrom 5000 mA betragen. Das ist ausreichend, weil der DSL-Router nicht mehr als 2,5 A benötigt.

Der sich anschließende Elko zur Glättung der pulsierenden Gleichspannung sollte mindestens 470µF/35 Volt oder eine größere Kapazität aufweisen, um eine möglichst gute Glättung auch bei stärkerer Belastung zu gewährleisten. Falls in der Bastelkiste vorhanden und genug Platz auf der Platine verfügbar ist, sind 1500 µf bis 4700µF gute Werte.

Bei Betrieb der Spannungsregler der Serie LT1083 benötigt man keine in Sperrrichtung geschalteten Schutzdioden, die vorhandene interne Diode zwischen dem Eingang und dem Ausgang des LT1083/84/85 hält Belastungen durch Stromstöße im Mikrosekundenbereich von 50A bis 100A stand. Wichtig ist ein ausreichend bemessener Kühlkörper. Im Zweifelsfall ist ein etwas zu groß dimensionierter Kühlkörper die bessere Wahl. Nach der Inbetriebnahme ist in zeitlichen Abständen zudem die Temperatur zu kontrollieren! Der Aufbau der wenigen Bauelemente kann auf einer Lochrasterplatine erfolgen. Beim Aufbau des Netzteils sind die Bestimmungen der DIN-Norm VDE 0100 zu beachten.

Der Zweck der kleinen Schaltung - die Reduzierung der Störungen auf LW bis KW - wurde erreicht. Im Internet surfen und zugleich den Gesprächen auf KW zu folgen, ist nun möglich geworden. Im nächsten Schritt werden weitere Schaltnetzteile unterschiedlichster Geräte "in Rente" geschickt.

Tabelle: Beispiel-Bestückung für diverse Einsatzzwecke:

Gewünschte Spg./Strom

Trafo Sek.

Gleichrichter

LT10xx

C1

C2

3,3 V / 3 A 6 V 40 V - 5 A LT1085-3.3 1500µ/16V min. 150µF/16V
5 V / 5 A 6 V 40 V - 7 A LT1084-5 1500µ/16V min. 150µF/16V
5 V / 7,5 A 6 V 40 V- 10 A LT1083-5 4700µ/16V min. 150µF/16V
12 V / 3 A 12 V 40 V - 5 A LT1085-12 1500µ/35V min. 150µF/16V
12 V/5 A 12 V 40 V - 7 A LT1084-12 4700µ/35V min. 150µF/16V
12 V/7,5 A 12 V 40 V - 10 A LT1083-12 4700µ/35V min. 150µF/16V


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Copyright Michael Wöste