Erstellt von Marcus | 10.01.2019
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Die Batteriespannung kann variieren. Ebenso die Spannung von Solarmodulen. Möchte man eine feste Spannung haben, benötigt man dafür einen Spannungsteiler bzw. Schaltnetzteil. Hier der simple Schaltplan zum selber bauen.

Je nach Tageszeit und Bewölkung, geben Solarmodule unterschiedliche Spannungen aus. Aber auch Batterien haben einen unterschiedlichen Ladungszustand und die Spannung variiert (ausgenommen Li-Ionen). Ein kleines Netzteil zur Spannungsteilung ist aber schnell und für unter 1 Euro selber gebaut.

Überlegungen zum Spannungsteiler

Übliche Spannung sind die 5V Spannung für Beispielsweise USB-Geräte. Ebenso 12V für sehr viele andere Geräte... die wir oft auch in unserer Solar-Inselanlage nutzen.

Über Widerstände oder Potentiometer das zu regeln, funktioniert nicht. Bei einer variablen Eingangsspannung bekommst du so immer auch eine variable Ausgangsspannung. Es gibt für wenige Cents aber fertige kleine Bauteile.

Schaltplan für einen Spannungsteiler +12V und +5V

Schaue dir hier meinen Schaltplan einmal an:
 Spannungsteiler für 12V und 5V selber bauen - Schaltplan  Einen von mir entworfener Schaltplan mit Verpolungsschutz zur Spannungsteilung. Ausgabe von 12V (max. 1,5A) und 5V (max. 2A), recht unabhängig der Eingangsspannung. Dazu im Thema mehr. © Wohnen-Heimwerken.de

Spannungsteiler für 12V und 5V selber bauen - Schaltplan
Einen von mir entworfener Schaltplan mit Verpolungsschutz zur Spannungsteilung. Ausgabe von 12V (max. 1,5A) und 5V (max. 2A), recht unabhängig der Eingangsspannung. Dazu im Thema mehr.

Weiter unten die verbesserte Version der Schaltung.

Erläuterungen zum Spannungsteiler-Schaltplan:
  • Eingangsstrom: Sollte mindestens 19V betragen, wenn du 12V am Ausgang nutzen möchtest. In der Regel immer 2V höher als die Ausgabespannung. Das Bauteil L7812CV benötigt aber mindestens 14,5 Volt.
  • S1: Eine Sicherung in der Plus Leitung. Idealerweise eine 2A Sicherung
  • SD1 und SD2: Einfache Sperrdioden, die bis 2A aushalten. Diese sind eingebaut, um einen Verpolungsschutz zu realisieren.
  • K1: Einen Kondensator, der die Eingangsspannung glättet und zudem Einschaltspitzen der anzuschließenden Verbraucher ausgleichen kann.
  • L7812CV: Dieses Bauteil regelt uns aus einer Eingangsspannung von 14,5V bis 35V konstante 12V als Ausgang. Maximale Belastung ist hingegen 1,5A. Mehrere solcher Bauteile können die Stromstärke erhöhen.
  • L78S05CV: Und diesen IC benötigen wir für die Ausgabe von 5V, welches ideal für USB Geräte ist. Maximal jedoch 2A. Die Eingangsspannung kann von 8V bis 35V sein.
Eingangsspannung:
Hast du weniger als 14,5V als Eingangsspannung, könnte der L7812CV nicht mehr für 12V Ausgangsspannung funktionieren. Möchtest du ausschließlich nur 5V nutzen, bist du von 8V bis 35V sehr variabel.

Verbesserungen am stabilisierten Spannungsteiler

Aufgrund eines Leserkommentars (danke dafür) habe ich mir die Schaltung nochmal angeschaut. Natürlich kann man die Schaltung um vieles verbessern und so habe ich das ganze einmal umgesetzt.

 Spannungsteiler / Spannungsstabilisierung: Verbesserte Schaltung  Die verbesserte Schaltung bietet je eine Schutzdiode für jeden Festspannungsregler, sowie einen kleinen Kondensator. © Wohnen-Heimwerken.de

Spannungsteiler / Spannungsstabilisierung: Verbesserte Schaltung
Die verbesserte Schaltung bietet je eine Schutzdiode für jeden Festspannungsregler, sowie einen kleinen Kondensator.

Erläuterungen zum Bild:
Jeder Festspannungsregler hat nun eine Freilaufdiode die den Regler schützt, wenn am Ausgang Spannung anliegt, im Eingang aber nicht mehr. Ebenfalls ist für jeden Spannungsregler ein Kondensator dazu gekommen, der die Schwingung ausgleicht.
Der 5V Festspannungsregler liegt nun auf dem Ausgang des 12V Reglers. Nutzt du also nur den 5V Regler, so muss dieser weniger Spannung vernichten, da ein Teil der 12V Regler übernimmt. Beachte, dass bei Nutzung beider Ausgänge der L8712CV schon mit der Leistung des 5V Reglers belastet ist.

Bauteile für den Spannungsteiler:

Die benötigten Bauteile für die komplette Schaltung sind extrem günstig und das selber zusammenlöten lohnt.
  • Sperrdiode: z.b.: 1N4007
  • Sicherung: z.b.: 2A Kfz-Flachsicherung
  • Kondensator: z.b.: 4700 mikrofarad
  • Konstante 12V: z.b.: L7812CV
  • Konstante 5V: z.b.: L78S05CV
  • Aufbau: Idealerweise auf einer Lochrasterplatine und in einem Gehäuse. Dies gibts alles fürs selber bauen zu kaufen
Sicherheitshinweise: Achtung heiß!
Die Bauteile L7812CV und L78S05CV werden heiß. Nicht umsonst haben diese ein Loch zur Befestigung an einem Kühler. Idealerweise ein Alukühler. Betreibst du die Bauteile am maximum, können durchaus mehr als 50 Grad erreicht werden. Eine aktive Kühlung mittels Lüfter ist angebracht!

Bauteile wo kaufen? Empfehlenswert sind Conrad, Reichelt oder Pollin zum beziehen der Bauteile. Aber es gibt auch viele andere Anbieter. Da die Bauteile nur einige Cents kosten, ist die Auswahl des Shops dann eher Geschmackssache.


pollin.de - Bauelemente / Bauteile



reichelt.de


Conrad.de

Nun bist du dran!

Wie hast du deine Schaltung aufgebaut und für was nutzt du diese? Hat dir diese Anleitung mit meinem Schaltplan geholfen? Hinterlasse deine Meinung unten im Kommentarbereich.
Nach bestem Wissen und Gewissen.
Sonnige Grüße, dein Marcus

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Neuste Kommentare erscheinen oben. Kommentare sind Meinungen der Nutzer.
Marcus am 05.01.2019#2
Hallo Hinnerk,
vielen Dank für deinen ausführlichen Kommentar und ich wünsche dir ein gesundes neues Jahr.
Die Schaltung habe ich verbessert. Als die Schaltung entstand, war das alles noch Neuland und meine ersten Versuche - in anderen Artikeln werde ich daher auch nochmal verbessern. Ich bin eben Kfz Mechatroniker :). Danke für deine vielen Hinweise und Meinung.

lg Marcus
Hinnerk Heidschnuck am 03.01.2019#1
Hallo,
Deine Stabi-Schaltung:
die Dioden D1 und D2 machen wenig Sinn, eine Diode würde reichen!
In den Datenblättern / Applikationsschriften dieser Spannungsregler gibt es Hinweise zur Beschaltung mit Schutzkondensatoren (Kerkos) damit wildes Schwingen vermieden wird. Ein nicht zu großer Ausgangskondensator empfiehlt sich zudem. Insbesondere beim Basteln mit Akkus oder größeren Kondensatoren ist eine weitere Schutzbeschaltung des Ausganges sinnvoll (1 Diode (1N54xx) mit Kathode an + und Anode an -. Und noch so eine Diode mit der Anode an + (Regler Ausgang) und der Kathode am Eingang des Reglers. Das schützt den Regler vor Rückstrom wenn am Ausgang noch Spannung liegt aber der Eingang eine niedrigere Spannung aufweist.
Der 12-V Regler braucht keine 19V! Dropout-Spannung ist hier 2,5V!
Bei angenommen 20V Eingangsspannung muß der 5V-Regler bei 2A 30W verbraten.
der Regler hat ein Rth (Sperrschicht/Gehäuse) von 3K/W, dann nomal 0,5 K/W für den Übergang. Maximaltemperatur ist 150°C. Gehen wir mal von 30° im Gehäuse aus, also maximale Temperaturerhöhung um 120°. Ein bereits recht großer Kühlkörper kommt etwa auf 1K/W, also ist die Rechnung 30W x (3K/W + 0,5K/W+1K/W) = 135°, also wird der Transistor überhitzt. Man benötigt also einen Kühlkörper mit 0,5K/W - schau Dich mal um....
Der unerfahrene Nachbauer wird sich wundern!
Auch Dein Artikel zu den Z-Dioden ist - na ja - nicht immer ganz korrekt. Da wäre viel zu verbessern, hier einige Dinge: Zener Effekt bis etwa 5V, dann übergehend in den Avalanche Effekt. Soweit korrekt. Daher hat man sich aber auf die Bezeichnung "Z-Dioden" geeinigt, gilt dann für beide Typen. Deine drei Schaltbildbeispiele mit den Messungen ... na ja, irgendwo stimmen die Spannungsangaben der Spannungsquelle nicht mit den Messwerten überein, ich glaube, es war oben links. Dann die Reihenschaltung von Z-Dioden - blödes Beispiel, da die Summe der Z-Spannungen über der Ub lag. Daraus zu schliessen, das Reihenschaltung keinen Sinn macht, ist schlichtweg falsch! Z-Dioden haben um 6V einen sehr geringen Temperaturkoeffizienten, da kann es schon Sinn machen, für bestimmte Spannungen Kombinationen von Z-Dioden zu wählen, statt einer Diode mit genauer Spannung aber großer Temperaturempfindlichkeit.. usw. usw....
Also selbst mal die Grundlagen ansehen und überlegen, ob Darstellung und Ausdrucksweise ("Spannungsquelle leistet x Volt" (Leistung immer in Watt! (oder VA), einfach schlecht formuliert) mit der Physik und der gängigen Praxis in der Elektronik übereinstimmen. Durch hinterfragen der eigenen Darstellungsweise lernt man sehr viel!
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