Ein einfaches Netzteil mit MosFet

Ich habe mir eine sehr einfache Schaltung zur Spannungsreglung im Bereich 10-18V selber gebaut, um die Spannung von der Ladespule des Außenborders zu begrenzen. Normalerweise benötigt man diese Schaltung nicht unbedingt, da der Motor selten läuft und die Lichtspulen wenig Leistung haben. Aber meine Solaranlage hält die Kapazität meiner Bordbatterien immer im oberen Bereich und da kann es schon mal zu Überladungen kommen, wenn die Spannung von der Lichtspule nicht begrenzt wird.

Diese Schaltung stammt von Uli Else DL5BTE und funktioniert sehr gut. Mit einem sehr geringen Bauelementebedarf der im wenigen Eurobereich liegt, erreicht man eine stabilisierte Ausgangsspannung, die bedingt kurzschlussfest ist. Durch den MosFet hat diese Schaltung einen sehr geringen Eigenverbrauch und es kann eine Leistung bis 170W geregelt werden.

Einsetzen kann man so eine Schaltung zur Spannungsreglung an Außenborderlichtspulen oder man kann sich auch ein Bordnetzteil oder Ladegerät (ohne Ladekennlinie) selber bauen und muss dann den Trafo nicht so genau, in Bezug auf die Spannung, auslegen. Gerade weil die Ausgangsspannung eines Trafos stark mit der Belastung schwankt. Oder man kann Spannungsabfälle entgegenwirken, wenn bei eine genügend hohen Spannung diese primitive Schaltung vor dem Verbraucher platziert wird, zu empfehlen für Funkgeräte mit hoher Leistung.

Funktion der Schaltung:

Über das Poti R4 wir der Basisstrom von T2 eingestellt, mit dem Verstärkungsfaktor von T2 dann auch den Emitter-Kollektorstrom von T2 und durch die Spannungsabfälle von R1 / R5 ergibt sich dann die Gatespannung von T1. Die Gatespannung stellt dann den Widerstand der Drain-Source-Strecke ein und damit unsere gewünschte Ausgangsspannung.

Die Gatespannung von T1 liegt im Bereich von 3-9V und wird durch die Z-Diode begrenzt, wenn T2 voll auf macht. Wird jetzt z.B. die Eingangsspannung kleiner, wird auch der Spannungsabfall über R1 kleiner und auch der Kollektorstrom von T2. Der Basisstrom von T2 nicht, da er aus der festen Spannung über der Z-Diode gebildet wird , um das Verstärkungsverhältnis wieder ein zustellen erhöht sicht im Verhältnis dazu der Kollektorstrom und der Spannungabfall über R1 stell die Gatespannung von T1 ein und die Ausgangsspannung wird nach oben nachgeregelt

Im Kurzschlussfall geht die Spannung am Ausgang und damit der Basisstrom von T2 gegen Null, T1 wird hochohmig. Es kann nur noch ein geringer Strom über dem R5 fließen.

R5 ist sehr wichtig, fehlt er, oder ist er zu groß läuft die Schaltung nicht an oder bleibt nach Überlastung ausgeschaltet, da kein Basisstrom von T1 fließen kann, weil über der Z-Diode keine Spannung abfällt. Bringt man einen Taster in reihe zu R5 bekommt man die Sicherheit, dass bei Kurzschluss oder Überlastung das Netzteil ausgeschaltet bleibt, aber immer mit dem Taster gestartet werden muss! Bei R5 1,8M startet das Netzteil von alleine auch ohne angeschlossenen Verbraucher, allerdings ist es da am besten, erst Netzteil anlaufen lassen, dann Verbraucher zuschalten.

Wenn man aber diese Schaltung zur Spannungsstabilisierung der Lichtspule oder eines Batterieladers verwendet, trifft das nicht zu. Vorraussetzung ist, das Bordnetz muss immer angeschlossen sein. Steigt jetzt z.B.die Spannung von einer Lichtspule am Eingang, dann schaltet sich die Schaltung automatisch zu, da über die Spannung am Ausgang der Basisstrom von T1 fließen kann. R5 kann in diesem Fall weggelassen werden.

Bei ungeglätteter Gleichspannung am Eingang, ist es besser einen Kondensator C1 mit einzulöten, siehe Schaltplan.

Datenblatt IRF 1104

Bauelementeliste bei Conrad:

Wenn man keine Möglichkeit hat eine Leiterplatte selber herzustellen, dann kann man sich ganz einfach mit einer Lochrasterplatiene schnell eine selbst aufbauen, wie bei meinen 1. Versuch in den nachfolgenden Bildern. Die Anschlüsse habe ich direkt bis zum MosFet geführt um die Strombelastbarkeit der Leiterzüge nicht zu überlasten, immerhin können wir 170W verarbeiten. Wenn überT2 viel Spannung abfallen muss, kann er über 100°C warm werden und muss gekühlt werden. Bei Verwendung an einer Lichtspule des AB wird er sich so zwischen 35-40°C einpegeln, weil die Spannung der Lichtspule unter Last auf Bordnetzniveau zusammenbricht und der geringe Strom den MosFet nicht so aufheizt. Da der Kühlkörper Drain-Potential führt, also Minus/Masse vom geregelten Ausgang, kann man ihn sogar mit einen Gehäuse verschrauben.

Hier ist mein Entwurf einer Leiterplatte für diese Schaltung. Die Leiterzüge zu den Kondensatoren können weggelassen werden, wenn sie nicht benötigt werden, oder können umgezeichnet werden auf eine großen Elko. Ich habe 2 verwendet, weil ich diese gerade vorrätig hatte und eine ausreichende Kapazität zu erreichen. Die Leiterzüge von Minus Eingang und Ausgang würde ich bis zum MosFet voll verzinnen, damit der Querschnitt der Leiterbahn dem Stromfluss gerecht wird. Sicher könnte man alles noch etwas enger entwerfen , nur dann wird das Löten auch etwas anspruchsvoller.

Ätzvorlage 1

Ätzvorlage 2

So habe ich das immer aufgebaut, Irrtümer und Änderungen vorbehalten!

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