Einstellbarer Spannungsregler mit LT3080
Im Praktikum Einstellbare Spannungsregler haben wir uns mit dem LM317 befasst. Der LM317 kann einfach mit einem Widerstand auf Spannungen von 1,25V bis 35V eingestellt werden. Für Spannungen unter 1,25V oder gar bis 0V ist er nicht geeignet
Die Spannung des LT3080 ist ebenfalls mit nur einem Widerstand einstellbar, jedoch auf Spannungen zwischen 0V und 35V.
Die Schaltung mit dem LT3080 ist einfach.
Mit R1 = Uout / 10µA lässt sich der Widerstand R1 einfach bestimmen. Die Spannung ist auf 2% genau. Mit einem Widerstand von 1% sind es insgesamt 3%.
Die Eingangsspannung Uin sollte mindestens 2,0V größer sein als die Ausgangsspannung.
Laborspannungsregler
Wird R1 durch ein Potentiometer ersetzt, kann damit die Ausgangsspannung eingestellt werden.
Das sieht zunächst sehr einfach aus, hat aber seine Tücken. Potentiometer mit 1MΩ sind nur auf 20±% genau, d.h. sie liegen zwischen 0,8MΩ und 1,2MΩ. Dieses würde zu Ausgangsspannungen von minimal 8V und maximal 12V führen.
Eine brauchbare einstellbare Spannungsversorgung, z.B. als Laborgerät, sollte zwischen 0V und 15V liefern. Das ließe sich mit einem 1,5MΩ Potentiometer verwirklichen. Leider sind nur 2,2MΩ Potentiometer mit 20±% verfügbar, also 1,76MΩ bis 2,64MΩ. Dem entsprechen maximale Ausgangsspannungen zwischen 17,6V und 26,4V.
Damit kann man aber leben,
- Bei einer Eingangsspannung von 17V wird die Ausgangsspannung auf etwas über 15V begrenzt.
- Allerdings wird dann nur ein Teil des Potentiometers genutzt.
- Zu dem 2,2MΩ Potentiometer kann ein Widerstand parallel geschaltet werden, sodass sich der Gesamtwiderstand auf 1,5MΩ reduziert.
- Um die Toleranz des Potentiometers auszugleichen sollte der Parallelwiderstand zwischen 3MΩ und 10MΩ liegen. Ein 10MΩ Trimmpotentiometer wäre geeignet. Aber auch das Trimmpotentiometer hat eine Toleranz von 20%. Wir schalten einfach einen Widerstand von 2,2MΩ in Reihe mit dem Trimmpotentiometer.
- Der parallele Widerstand hat zur Folge, dass die Einstellung des Potentiometers nicht linear ist. Bei einem Laborgerät ist die Ausgangsspannung mit einer Spannungsanzeige gekoppelt. Die Abweichungen sind dann nicht mehr wahrnehmbar.
Einstellbarer Stromregler
Wie mit dem LM317 kann auch mit dem LT3080 ein einfacher Stromregler aufgebaut werden.
Der Strom kann mit dem Widerstand R1 zwischen 10µA und 1Α eingestellt werden. Unter 10mA sollte die Schaltung in Bild 2 nicht verwendet werden. Wird für R2 10Ω verwendet, sind auch 1mA möglich.
Am Widerstand R1 fallen bei 1Α eine Leistung von 1W an.
Die maximale Spannung Uout der Stromquelle ist bei 1A um 3,5V kleiner als die Eingangsspannung Uin.
Laborgerät mit Strom- und Spannungsregler.
Die Kombination der beiden Schaltungen aus Bild 1 und Bild 2 ergibt ein einfaches Laborgerät mit einstellbarer Spannung und einstellbarem Strom.
Die Schaltung ist recht einfach. Die beiden LT3080 müssen natürlich gekühlt werden. Bei 0V Ausgangsspannung und 1A fallen an beiden LT3080 zusammen 19W ab. Da ist schon ein kräftiger Kühlkörper mit 3,2K/W nötig.
Der größte Nachteil dieser Schaltung ist der Preis. Ein LT3080 kostet etwa 8,50€. Dazu kommen noch die Potentiometer und ein passendes Netzteil. Unter 25€ geht da nichts. Das fertige Labornetzteil QJ1502 in Labornetzgeräte ist inklusive Spannungs- und Stromanzeige sowie Gehäuse für etwa 35€ zu haben.