Spis treści:
- 1 Was ist ein Spannungsstabilisator?
- 2 Grundlegende Informationen über den Aufbau des Spannungsstabilisators
- 3 Technische Eckdaten des Spannungsstabilisators
- 4 Wie hoch ist der Wirkungsgrad eines Spannungsstabilisators?
- 5 Welche Arten von Spannungsstabilisatoren gibt es?
- 6 Zusätzliche Informationen über Impulsspannungsstabilisatoren
- 7 Was ist sonst noch wissenswert über lineare Spannungsstabilisatoren?
- 8 Was sind LDO-Spannungsstabilisatoren?
- 9 Einsatz von Spannungsstabilisatoren
Spannungsstabilisatoren gehören zu einer Gruppe von elektronischen Geräten, die dazu dienen, eine bestimmte Ausgangsspannung stabil zu halten.
Was ist ein Spannungsstabilisator?
Spannungsstabilisatoren sind integrierte Schaltkreise mit Zuleitungen in Form von Drahtfüßen, die einen voreingestellten (oder werkseitig eingestellten) Spannungswert stabil halten sollen.
Unabhängig von der Höhe der Last und den Schwankungen der Versorgungsspannung sollte eine konstante Spannung aufrechterhalten werden. Diese Eigenschaften schützen die stabilisierten elektronischen Bauteile (die dem Spannungsstabilisator nachgeschaltet sind) vor Schäden.
Grundlegende Informationen über den Aufbau des Spannungsstabilisators
Der Spannungsstabilisator, der sich durch seine monolithische Bauweise auszeichnet, ist mit 3 Leitungen ausgestattet. Ihre Länge und Größe hängt von dem jeweiligen IC-Modell ab. Das Gehäuse der Schaltung enthält alle Komponenten des Stabilisators.
Die genannten IC-Leitungen sind Ausgang, Masse und Eingang. Die stabile Spannung ist, wie der Name schon sagt, unveränderlich, unabhängig vom Einfluss externer Faktoren wie Temperatur und Stromstärke.
Das Prinzip der Spannungsstabilisatoren besteht darin, bei Spannungsschwankungen eine Rückkopplung einzusetzen. Durch die Kopplung lassen sich Spannungsschwankungen nicht nur normalisieren, sondern auch reduzieren. Was ist wissenswert an dem Verfahren? In erster Linie geht es bei der Rückkopplung darum, sowohl das Ausgangs- als auch das Eingangssignal permanent zu beeinflussen. Dies bedeutet eine ständige Überwachung und einen Vergleich der Ausgangsspannung mit der Referenzspannung. Wenn Schwankungen auftreten, erzeugt der Stabilisator einen Steuerimpuls, dessen Hauptaufgabe darin besteht, die Spannung auszugleichen.
Technische Eckdaten des Spannungsstabilisators
Ein wichtiger technischer Parameter der Stabilisatoren ist die so genannte garantierte Spannung. Dies ist in der Regel der Bereich der dem IC zugeführten Eingangsspannung, den der IC auf eine Referenzspannung am Ausgang stabilisieren kann. Der beliebte Stabilisator LM7805 beispielsweise liefert eine stabile Ausgangsspannung von 5 V, wenn die maximale Eingangsspannung 35 V beträgt. Der IC L7812CV hingegen garantiert nur dann eine stabile Ausgangsspannung von 12 V, wenn die Eingangsspannung gleich oder kleiner als 35 V ist.
Ein weiterer technischer Parameter ist die Stabilisierungsgeschwindigkeit. Dies ist nichts anderes als die maximale Zeit, nach der der Stabilisator die Ausgangsspannung wieder auf die Referenzspannung bringt, wenn die Eingangsspannung abfällt.
Wie hoch ist der Wirkungsgrad eines Spannungsstabilisators?
Die Beschreibung von Spannungsstabilisatoren (unabhängig von ihrer Art) sollte Angaben zum Wirkungsgrad des Systems in Prozent enthalten. Impulsstabilisatoren zeichnen sich durch ihre hohe Effizienz aus. Meistens reicht die Spanne von etwa 75 % bis etwa 95 %. Im Gegensatz dazu liegt der Wirkungsgrad von linearen Stabilisatoren zwischen etwa 25 % und etwa 60 %.
Je höher der Wirkungsgrad, desto weniger Strom wird in Wärmeenergie umgewandelt. Jeder Spannungsstabilisator kann innerhalb des angegebenen Betriebstemperaturbereichs sicher arbeiten. Um sie auf einem konstanten Niveau zu halten, werden Kühlkörper verwendet.
Welche Arten von Spannungsstabilisatoren gibt es?
Spannungsstabilisatoren werden üblicherweise in verschiedenen Arten von elektronischen Geräten eingesetzt.
Es gibt drei Arten von Stabilisatoren, die sich nicht nur in ihren technischen Parametern, sondern auch in ihrer Funktionsweise und damit in ihrer Anwendung unterscheiden. Zur ersten Gruppe gehören Impulsstabilisatoren, auch Spannungswandler genannt. Die zweite Gruppe besteht aus den beliebten linearen Stabilisatoren, während die dritte Gruppe aus LDO-Schaltungen (Low Drop Out) besteht.
Zusätzliche Informationen über Impulsspannungsstabilisatoren
Der Hauptvorteil von gepulsten Spannungsstabilisatoren ist, dass sie eine höhere Ausgangsspannung als die Quellenspannung erzeugen können. Diese Funktionalität hat dazu geführt, dass diese Art von System auch als Wechselrichter bezeichnet wird. Das Prinzip der gepulsten Spannungsstabilisatoren besteht darin, elektromagnetische Phänomene in Form von Selbstinduktion zu nutzen. Die beschriebenen Systeme zeichnen sich durch ihr schnelles Ansprechverhalten und ihre geringe Geräuschentwicklung während des Betriebs aus.
Was ist sonst noch wissenswert über lineare Spannungsstabilisatoren?
Gängige Spannungsstabilisierungssysteme mit linearer Charakteristik werden üblicherweise verwendet, um stabile Leistungspegel zu gewährleisten. Sie zeichnen sich durch ihre Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und vielseitige Einsatzmöglichkeiten aus.
Den Linearstabilisator gibt es in 4 Varianten, die sich u.a. unterscheiden. Leistungsmerkmale. Bei der ersten Art handelt es sich um Systeme mit negativer Spannung, die (innerhalb eines bestimmten Bereichs) steuerbar sind. Die zweite ist ein linearer Stabilisator mit positiver Spannung und einer Spannungsregelungsfunktion (innerhalb eines bestimmten Bereichs). Die dritte Art von Stabilisatoren sind Modelle mit negativer Spannung und einem bestimmten Spannungsniveau (ohne die Möglichkeit, diesen Parameter einzustellen). Bei der letzten Art handelt es sich um Systeme mit positiver Spannung und einer werkseitig eingestellten Spannungshöhe.
Was sind LDO-Spannungsstabilisatoren?
LDOs sind eine spezielle Art von Spannungsstabilisatoren mit linearer Charakteristik. Geräte dieser Art sind so konzipiert, dass sie die Abschaltspannung bei kleinen Schwankungen zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung stabilisieren.
LDO-Systeme werden für den Dauerbetrieb eingesetzt. Sie bestehen u.a. aus einem Fehlerverstärker, einem Reihenglied und einer Referenzspannungsquelle.
Einsatz von Spannungsstabilisatoren
Der Einsatz von Spannungskonstanthaltern ist unter anderem für Systeme mit hohen und plötzlichen Belastungen vorgesehen. Ein gutes Beispiel sind Elektromotoren, die mehr Energie benötigen, wenn die Geschwindigkeit plötzlich erhöht wird. Um verschiedene Arten von Anwendungen wirksam vor Ausfällen durch Überlastung der Stromquelle zu schützen, werden geeignete Spannungsstabilisatoren eingesetzt.
