Netzteil mit Operationsverstärker

Netzteil mit Operationsverstärker

Netzteil

Bei der Folgenden Schaltung wird aus der Netzspannung eine stabile und kurzschlussfeste Spannung von 2,5V DC erzeugt. Im ersten Schritt wird die Netzspannung über den Transformator auf eine Wechselspannung von 9 Volt herunter transformiert. Danach Gleichgerichtet und mit der Spannung Stabilisierung 7805 auf stabile 5V gebracht. Mit den beiden Widerständen R1 und R2 entsteht ein Spannungsteiler, da diese dieselbe Größe haben, entsteht das Verhältnis 1/1 und somit entstehen am Operationsverstärker 2,5V am Eingang an. Der Operationsverstärker wird als Impedanzwandler betrieben und verstärkt somit die 2,5V im Verhältnis 1:1

  • 1 Brückengleichrichter 1,5A / AC Input=40V
  • 1 Printtransformator 3,7VA ; 230V -> 9V 0,41A
  • 3 Elektrolytkondensator 100 uF, 16V
  • 1 Kondensator 10nF
  • 2 Widerstand 10k
  • 1 LM368N Operationsverstärker
  • Festspannungsregler 1A / 5V LM 7805
  • 1 Sicherung Mittel 0.35A
  • 1 Gehäuse

 

Die Brückengleichrichterschaltung wird auch als Zweipuls-Brücken-Gleichrichterschaltung B2 bezeichnet. Sie besteht aus jeweils zwei parallel geschalteten Dioden Paaren. Der Wechselspannungseingang befindet sich zwischen den Dioden Paaren.
Durch die Anordnung der Halbleiterdioden in der Schaltung fließt der Wechselstrom in zwei verschiedenen Wegen durch die Schaltung.
Der Verbraucher wird dabei immer nur in einer Richtung vom Strom durchflossen.

 

 

 

 

 

Wechselt die Spannung ihre Polarität, fließt der Strom vom Anschluss 2 durch D2 (D4 geht nicht, da in Sperrrichtung), durch die Last und zuletzt durch D3 zum Anschluss 1

 

 

 

 

 

 

Setzt man wieder einen Elko an die gleichgerichtete Spannung,bleibt die Spannung fast konstant.

Da hierbei der Strom immer durch zwei Dioden fließt und nicht nur durch eine, verringert sich die Spannung um 1,4V. Deshalb eignet sich diese Schaltung absolut nicht für geringe Spannungen, es würde zu viel verloren gehen.

 

 

 

 

Festspannungsregler LM7805:

Festspannungsreglern ist der 7805 im TO-220-Gehäuse für eine Ausgangsspannung von +5 V. Der maximale Ausgangsstrom liegt bei 1 A bis 1,5 A, wobei die Eingangsspannung mindestens 7 V betragen muss. Der Regler benötigt zwei Kondensatoren am Eingang und Ausgang, ohne die es zu starken Regelschwingungen von einigen hundert Kilohertz kommen könnte.

Anschluss eines 780X-Spannungsreglers mit Bypass-Kondensatoren Je nach Höhe der Eingangsspannung treten erhebliche Verlustleistungen auf, so dass ein ausreichender Kühlkörper benötigt wird.

Das IC enthält jedoch eine doppelte Schutzschaltung gegen Überlastungen. Zu einen wird der Ausgangsstrom überwacht, so dass die Spannung bei einem Strom über 1,5 A zurückgeregelt wird.

Der Operationsverstärker:

Der Operationsverstärker besitzt zwei Eingänge, von denen einer invertierend wirkt. Die verstärkte

Differenz dieser Eingänge wird am Ausgang in Form einer Spannung ausgegeben. Ein idealer Operationsverstärker hat eine unendlich hohe Verstärkung. Das soll bei dem neuen Schaltzeichen das Unendlichkeitssymbol ausdrücken. In der Praxis haben die OPV’s einen Verstärkungsfaktor von „nur“ einigen hundert tausend. Mit so hohen Empfindlichkeiten kann man aber keine vernünftige Schaltung aufbauen. Das elektrische Feld, das beim Fingerschnipsen entsteht, würde reichen um den Ausgang zu beeinflussen. Der Operationsverstärker muss also „gezähmt“ werden.

Die einzige Möglichkeit dazu ist eine Rückkopplung. In den allen Schaltungsbeispielen gehe ich immer davon aus, dass der Operationsverstärker eine symmetrische Versorgungsspannung von ±15 V bekommt.

Der nichtinvertierende Verstärker ist eine Grundschaltung eines Operationsverstärkers. Der Operationsverstärker wird dabei mit Reihen-Spannungs-Gegenkopplung betrieben. Im Gegensatz zum invertierenden Verstärker ist beim nichtinvertierenden Verstärker das Eingangssignal zum Ausgangssignal phasengleich.
Beim nichtinvertierenden Verstärker wird der nichtinvertierende Eingang (+) mit dem Eingangssignal beschaltet und der Ausgang auf den invertierenden Eingang (-) rückgekoppelt (Gegenkopplung). Bei der Gegenkopplung wirkt die Ausgangsspannungsänderung der Eingangsspannungsänderung entgegen. Die Spannung UPN ist deshalb sehr klein.

Der Impedanzwandler kommt zu seinem Namen, da diese Schaltung einen sehr

hochohmigen Eingangswiderstand besitzt und einen vernachlässigbaren Ausgangswiderstand hat. Dadurch kann man einen niederohmigen Verbraucher an eine hochohmige Signalquelle anschließen, ohne dass die Quelle „zusammenbricht“. Aus den Angaben des Datenblatts kann man entnehmen, dass diese Schaltung einen Eingangswiderstand von typisch 400 MΩ und einen Ausgangswiderstand von deutlich unter 1 Ω besitzt

 

Recht herzlichen Dank

Unterricht Herr Dipl. Ing. M.Sc. PAUL FANSI

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