Eltronik; Gleichrichterschaltung auf Wunschspannung "heruntertransformieren"?
Hallo,
mittels einer Gleichrichterschaltung kann Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) umgewandelt werden.
Dies geschieht mittels Gleichrichterdioden.
Gibt es eine Möglichkeit die Spannung des Gleichstroms zu berechnen? Also mit den Dioden X, Y kann Gleichstrom 240 Volt auf 12 Volt Gleichstrom umgewandelt werden?
9 Antworten
So geht das nicht. Man kann eine Spannung X über Dioden von Wechselspannung zu Gleichspannung ändern und bekommt fast genau wieder X heraus. Diodenverluste vernachlässigt.
Wenn du die Spannung herunterbekommen willst gibt es verschiedene Möglichkeiten.
- Spannung über einen Trafo heruntertransformieren und danach gleichrichten. (gut, aber relativ hohe Umwandlungsverluste)
- Spannung gleichrichten und danach über einen Gleichspannungswandler die Spannung herunterbringen. (schlecht, viel Energie wird in Wärme umgewandelt und muss abgeführt werden)
- Ein Schaltnetzteil verwenden. (sehr gut, geringe Umwandlungsverluste und fast keine Wärmeentwicklung)
Mit Dioden kann ich den Stromfluss in nur einer Richtung durchlassen. Einen Spannungsverlust von ca. 0,7 Volt muss ich in kauf nehmen. Aber als Spannungswandler sind sie nicht geeignet.
Willst du jetzt von mir hören: Einen Spannungsverlust von 0,1V bis einigen Volt must du in kauf nehmen. Und noch am besten für jedes Ausgangsmeterial und jede Art von Diode eine genau Spannungsangabe?
Bin ich eine wandelnde Datenblattsammlung?
Für einen totalen Anfänger reicht ja wohl die Standart-Diode (für dich z.B. 1N4007).
Nicht zu vergessen, dass sich nicht jede Diode als Gleichrichter für Versorgungsspannungen eignet.
Ok! - angenommen. Mir geht und ging es in der Erlärung immer um den Leistungsstand des Fragestellers. Und der ist hier klar erkennbar als totaler Anfänger einzustufen.
Aber für dich, in vielen Fällen ist der Einsatz der Schottky-Diode gegenüber der "normalen" Diode zu empfehlen. Ganz sicher wie in diesem Fall. Aber es gibt auch Fälle wo eine Schottky-Diode völlig ungeeignet ist. Ich weiss nicht wie weit du bist. Wenn du weit genug bist empfielt es sich Datenblätter durchzulesen. Sie geben die nötigen Hinweise und helfen bei allen Bauteilen das geeigneste Bauteil zu finden.
Du bist ein hartnäckiger Geselle.
Sag uns doch genau, was du im Sinne hast.
- Mit Gleichrichten allein kannst du die Spannung nicht herunterbringen!
- Mit nachgelagerten Widerständen ist es erstens energetisch völlig sinnlos und zweitens abhängig vom Verbraucher - dieser "Vor"widerstand und der Verbraucher müssten zusammen den gewünschten Spannnungsteiler bilden.
- Auch mit Elektronik bringt man 240V DC nicht vernünftig auf 12V DC runter. Niemand baut solch sinnlose Netzteile
- Genau deshalb gibt es ja Transformatoren: Zuerst bringt man die Spannung auf das gewünsche Niveau, erst dann wird gleichgerichtet.
Habe gerade so ein "halbwegs" modernes Ladegerät auseinander genommen. Da ist wohl auch ein Mini Trafo drin. Kann es kaum glauben die Trafo Spulen die ich aus Conrad und Co. kenne sind um einiges größer.
Ja, das ist ein wesentlicher Unterschied zwischen konventionellen Netzteilen und Schaltnetzteilen: die Trafogrösse. Aber Trafo braucht's ohnehin:
- Bei konventionellen Netzteilen ist der Trafo relativ fett, dafür kaum oder nur robuste Elektronik drin (z.B. Gleichrichter)
- Bei Schaltnetzteilen ein viel kleinerer Trafo nötig, der mit Hochfrequenz funktoniert, dafür viel anfällige Elektronik.
Genau.
Der "Mini-Trafo" heißt dann aber Übertrager.
Ein Schaltnetzteil macht im Grunde folgendes.
- Richtet die Netzspannung gleich.
- "Zerhackt" die Gleichspannung, indem es sie mit Leistungselektronik schnell an- und ausschaltet oder ihre Polarität umkehrt ("Push-Pull-Converter").
- Legt diese pulsierende Gleichspannung an die Primärseite des Übertragers an.
- Greift an der Sekundärseite des Übertragers eine kleinere Wechselspannung ab.
- Richtet die wieder gleich und lädt damit einen Kondensator.
Dann gibt es einen Regelkreis, der die Ausgangsspannung (die Spannung im Kondensator nach Schritt fünf) misst und je nachdem, wie stark der Kondensator "nachgeladen" werden muss, die Breite der Pulse für Schritt zwei verändert. Weil der Regelkreis zwischen Primär- und Sekundärkreis "vermittelt", zwischen diesen allerdings eine galvanische Trennung bestehen soll, wird hier in der Regel über Optokoppler gearbeitet.
nein. Die Dioden transformieren die Wechselspannung nicht. Dazu ist ein Transformator nötig. die Gleichrichtung der Wechselspannung erfolgt durch eine einfache Diode.
Was ist Wechselspannung? Wechselspannung bedeutet, dass die Spannung periodisch seine Polarität wechselt. durch die Diode wird z.b. je nach verschaltung die positive Halbwelle durchgelassen während die negative gesperrt wird. Heißt im Falle eines Stromflusses wird nur ein Stromfließen, wenn der Sinus die positive Halbwelle durchläuft. Bei der negativen halbwelle fließt dann kein Strom, da die Diode sperrt.
Durch eine geschickte Verschaltung von insgesamt 4 Dioden kann ebenfalls die negative Halbwelle gleichgerichtet werden. Am Ende der Gleichrichtung erhalten wir eine pulsierende Gleichspannung siehe Bild:
Eine DC Spannung kann auch transformiert werden aber nicht mehr durch einen Transformator. Hierfür wird eine Schaltung benötigt die die Funktion eines DC DC Wandlers erfüllt also einem Gerät, welcher die Gleichspannung in seinem Betrag unabhängig von der Belastung verändern kann.
Kann das realisiert werden indem widerstande nach der Gleichrichterschaltung angebracht werden?
Nein.
Wie viel Spannung an einem Widerstand abfällt, hängt davon ab, von wie viel Strom er durchflossen wird.
Extremfall: Wenn kein Strom fließt, fällt auch keine Spannung ab.
Im Sinne eines Spannungsteilers geht das ja. Schaue dir dazu einfach mal den belasteten und unbelasteten Spannungsteiler an. Das Problem hier ist nur, dass die angelegte Spannung belastungsabhängig ist.
als eine ordentliche Spannungsquelle taugt ein Spannungsteiler der Art nicht. Ein Spannungsteiler ist nur dann Sinnvoll wenn die Belastung bekannt ist, einfache Anwendungen realisiert werden sollen und keine stabile Spannungsquelle nötig ist.
Der Spannungsteiler macht jede Schwankung der Spannung und ist deshalb keine stabile Spannungsquelle.
Der Spannungsteiler ist die billigste Form wenn es darum geht die Spannung zu reduzieren. Jedoch kannst du hierrüber die Spannung nur verringern aber nicht erhöhen. Berechnen lässt sich das dann folgendermaßen:
R1/R2=U1/U2
Das heißt wir haben hier ein Spannung und Widerstandsverhältnis und die Spannung verhält sich hier wie der Widerstand. Die maximale mögliche Spannung ist die Spannungsquelle selbst auch als U0 bezeichnet.
Es ist dir aber hoffentlich klar, dass Eingang von 240 Volt zu Ausgang von 12 Volt gigantische Verluste sind. Somit ist die von dir beschriebene Form völlig unbrauchbar.
also 1. nicht zwingend und 2. Klar wenn es um größere Belastungen geht, dann macht diese Schaltung wenig Sinn das sollte offensichtlich sein. Der Prinzip eines Spannungsteilers ist in der Elektrotechnik jedoch einer der Grundlagen die verstanden werden sollte.
Du kannst z.b. eine einfache LED an 230V mit entsprechendem Vorwiderstand betreiben. Das ist Prinzipiell möglich und wird auch bei sehr einfachen Anwendungen auch so gemacht.
Diese Schaltung währe vergleichbar mit dem Prinzip eines unbelasteten Spannungsteilers.
Hier kann aber sehr viel Energie/Wärme durch Einsatz eines Kondensators eingespart werden. Also C + R + LED.
Nur das hat nichts mit der Fragestellung zu tun. Die ist allgemein gehalten und somit sollte man auch von üblichen Schaltungen ausgehen. Und das sind nunmal nicht eine LED als Verbraucher, sondern eher ein ganzes Gerät wie ein Fernseher, Radio, Computer, Steuerung einer Waschmaschine usw..
Die Frage die ich aus dem Kommentar verstanden habe ist: "kann ich die Spannung mithilfe von Widerständen verändern?" Antwort: "prinzipiell ja im Sinne eines spannjngsteilers."
Wie effektiv das ganze ist ist eine andere Sache aber prinzipiell erstmal möglich, deshalb sage ich auch, dass es nur für einfachste Anwendungen eine Lösung darstellen kann. Bei Anwendungen wo man eine spannungs und stromquelle benötigt, die auch leisten soll, ist der spannungsteiler natürlich nicht ideal bzw alles andere als ideal.
Aber das Prinzip des spannungsteilers ist dennoch vorhanden. Im folgenden Beispiel nehmen wir eine einfache spannungsstabilisierung. Hierbei wird ebenfalls ein spannungsteiler verwendet der aus einem Widerstand und einer Zdiode in Reihe besteht.
Das dient NUR als spannungsquelle und wird nicht belastet. Ein Transistor kann nun als Stromquelle für die Verstärkung des laststroms verwendet werden.
Diese Schaltung währe dann stabiler als bei einen spannungsteiler aus Widerständen und währe auch schon belastbarer.
Wir können uns immer mehr überlegen um die Qualität der Spannung zu verbessern und oder mehr Belastung zu erhöhen mit überspannungsschutz und überlastschutz und was wir nicht alles bauen können.
Aber der spannungsteiler war immer mit dabei. Wenn es darum geht die Spannung hoch zu transformieren haben wir damit natürlich ein Problem. Hier benötigen wir andere Schaltungen. Aber Veränderung der Spannung muss nicht immer größer bedeuten es kann auch kleiner werden. Ist ja immer noch eine Änderung.
Jeder, der hier bis jetzt eine Antwort als Erstantwort geliefert hat, hat ein richtige und sinnvolle Lösung geliefert.
Leider gibt es immer wieder Leute, die diese Antworten durch unqualifizierte Kommentare kaputtdiskutieren wollen. Sowie mit ihren Antworten die noch lernenden komplett durcheinander bringen (wollen?/absicht?). Die Meldungen sind nicht wirklich falsch, aber richtig im Sinne von sinnvoll sind sie auch nicht. Schade, dass es Menschen gibt, die keinen sinnvollen Beitrag leisten können/wollen, dafür aber lieber versuchen die Menschheit zu desorientieren.
Das Ergebnis der Desorientierung ist Lustlosigkeit der Hilfestellenden und Frust bei den Lernenden. Die Gesellschaft verkommt. Eine derartige Behandlung ist verachtend und eine feindliche Handlung gegen den Staat und die Gesellschaft. Leider ist so etwas noch nicht strafbar.
was? Also ich kann es verstehen, dass es nicht besonders Sinnvoll ist jede kleinste Kleinigkeit an einer Antwort kaputt diskutieren zu wollen, natürlich kann es dann schwierig sein, doch letzten Endes ist ein solcher Forum doch dazu da um frei einen Diskurs zu führen.
Was mir gerade an an die Aktivität in dem Forum gefällt ist doch gerade die Möglichkeit, sich frei über Themen zu äußern und gegebenenfalls darüber zu diskutieren. Ich sehe das ganze als Möglichkeit seinen eigenen Wissenstand dadurch zu verfestigen und mögliche Wissenslücken ausfindig zu machen. Davon hat der Fragensteller genauso etwas von wie diejenigen die darauf antworten.
Das ist auch der Vorteil an einen solchen Forum hier gibt es keinen direkten sozialen Rang, hier ist zunächst jeder User gleichgestellt völlig egal ob Handwerker oder Akademiker. Das bietet eine völlig andere Möglichkeit für einen Diskurs als wie man ihn sonst führen würde.
Soziale Umstände z.b. in Betrieben können einen wichtigen Diskurs bei denen sich Wissenslücken hätten schließen können schon im Keim ersticken. Nichts davon in diesem Forum. Hier kann man sich frei von sozialen Umständen äußern, hier ist ein renommierter Physiker z.b. genauso wenig wert wie ein einfacher Handwerker, das einzige was zählt sind die Fakten. Denn niemand kann es sich vorstellen aber nur mal unter uns.... Physiker, Wissenschaftler, Ärzte what ever sind auch nur Menschen die sich irren können genauso wie ich als staatlich geprüfter Elektrotechniker mich irren kann.
Das ganze hat Schwächen, das gebe ich zu und eine ganz große Schwächer des Systems hast du gerade genannt aber die Vorteile die diese Diskussionen bieten sind ebenfalls nicht zu vernachlässigen.
Zumindest gibst du jetzt einem das Gefühl, du wolltest wirklich nur helfen. - Dafür danke. - Lies dir bitte die von mir erwähnten Hauptanworten durch. Du wirst feststellen können, dass alle die Variante mit den Widerständen abgewinkt haben. Und das größtenteils mit Begründung. Vielleicht kann ich so etwas Verständnis von dir bekommen.
Ich würde sagen ich mache dir mal einen eigenen Beitrag zum Thema Spannungsteiler fertig. Der Spannungsteiler ist möglich um Spannungen zu verringern, dafür wird er auch hier und da verwendet, hat aber massive Nachteile weshalb das für größere Lasten nicht geeignet ist. Das lernt man auch in der Ausbildung realtiv früh zum Thema belasteter und unbelasteter Spannungsteiler.
Ein paar Grundkenntnisse setze ich voraus. ich setze voraus, dass du die Physikalischen Größen der Stromstärke, Spannung, Widerstand sowie Arbeit und Leistung kennst. Das ganze von 0 ab herzuleiten würde den Rahmen sprengen. Ein paar Grundkenntnisse brauchst du also.
ansonsten gibt es ein paar Tolle Videos von Simpleclub wo du dir diese Vorkenntnisse einholen kannst:
Strom und Spannung:
https://www.youtube.com/watch?v=irh9kFv68sA
Ohmsches Gesetz:
https://www.youtube.com/watch?v=ELp4nubPKqA
Reihen und Parallelschaltung von Widerständen
https://www.youtube.com/watch?v=T1GajCEv0eM
Kichhoffsche Knotenregel:
https://www.youtube.com/watch?v=nrDLJsOyTlU
Kirchhoffsche Maschenregel
https://www.youtube.com/watch?v=yzZ5-Al-s60
Das sollte so ziemlich alles an Vorkenntnissen sein. Ich bereite nun den Beitrag zum Thema "Spannungsteiler" im Bezug auf die Transformation der Spannung. Wenn du das verstanden hast, dann wirst du auch verstehen, warum viele die Idee mit den Widerständen ablehnen.
Eine derartige Behandlung ist verachtend und eine feindliche Handlung gegen den Staat und die Gesellschaft. Leider ist so etwas noch nicht strafbar.
Made my day! :-)
Ich habe sehr schnell aufgehört deinen letzten Kommentar weiter zu lesen. Warum? Weil du mir gerade meinen über viele Jahre ausgeübten Beruf eines Elektronikentwicklers erklären willst. Das ist nicht nötig. Ich durfte viele Jahre in meinem Leben selbst ausbilden. Seit ein paar Monaten bin ich im Ruhestand. Glaub mir, damit kenne ich mich aus.
Bei all deinen Antworten hast du mit diesem Test dir selbst wiedersprochen:
.... Wenn du das verstanden hast, dann wirst du auch verstehen, warum viele die Idee mit den Widerständen ablehnen.
Und warum du nicht? Aus dir soll einer Schlau werden. - Ich breche mit diesem Kommentar jede weiterführenden Informationsaustausch mit dir ab. Ist mir zu blöd.
Ich denke da hatte ich doch wohl falsch verstanden. Ich dachte es ginge dir darum warum ich sage, dass es eben wohl geht. Ist nur nicht effektiv. Es kommt jedoch auf die Anwendung an. Es ging ja nur darum die Spannung zu verringern und klar ist das mit einem Spannungsteiler möglich.
Sorry aber ich verstehe nicht was daran jetzt so schwer zu verstehen ist. So viel zu "Sinnvollen Kommentaren".
Spannungsteiler im Bezug auf die Spannungstransformation
Unser Ziel ist es den Betrag der Spannung im DC Kreis zu ändern. Die billigste Variante um eine Spannung zu ändern währe hier der Spannungsteiler. Der Spannungsteiler aus Widerständen ermöglicht jedoch keine Transformationen der Spannung über die angelegte Spannung U0. Das heißt entweder wir bekommen U0 oder weniger.
Der Unbelastete Spannungsteiler ist im Grunde nichts anderes als 2 in Reihe geschaltete Widerstände siehe Bild:
Warum nennt man das Spannungsteiler? Na 2 in Reihe geschaltete Widerstände? Wie verhält sich die Spannung in einer Reihenschaltung noch gleich? Sie teilt sich auf die Widerstände auf. 2 in Reihe geschaltete Widerstände. Simpel oder?
unser Abgriff an dem wir nun unsere Last anklemmen wollen soll parallel zu R2 liegen uns interessiert also die Spannung an R2
wir nehmen eine Spannungsquelle mit U0=5V an die Widerstände haben jeweils einen Widerstandswert von 3Ω Spannungen in der Reihenschaltung verhalten sich wie die Widerstände. Für die Verhältnisse erhalten wir also folgende Beziehung:
R1/R2=U1/U2 in diesem Fall ist die Sache klar. wir haben R1/R2=3Ω/3Ω=1
heißt, wir müssen die Spannung auf die Widerstände so aufteilen, sodass das Verhältnis der Teilspannungen ebenfalls 1 ist also teilen wir die Spannung einfach durch 2 das sind dann für beide Widerstände 2,5V denn wenn wir die Teilspannungen addieren müssen wir wieder auf die Spannung U0 kommen. 2,5V+2,5V=5V passt!
Wenn wir nun parallel zu R2 unsere Last anschließen, wird auch hier die selbe Spannung abfallen wie an R2, da in der Parallelschaltung die Spannung gleich bleibt. Eine LED mit Vorwiderstand währe ein solcher "unbelasteter" Spannungsteiler. Unbelastet deshalb weil parallel an R2 keine Last angeschlossen ist. wir haben also keine keine Verbindung zwischen den Ausgängen und damit parallel zu R2 einen theoretisch unendlich großen Widerstand, hier ist die Spannung 2,5V.
Belasteter Spannungsteiler
Jetzt kommt das große Problem der Schaltung. Also wie du siehst, führt diese Schaltung alleine schon im unbelasteten Zustand zu erheblichen Verlusten. Obwohl keine Last angeschlossen ist die wir mit der Spannung betreiben wollen, fließt ein Strom von 833mA
I=U/R=5V/6Ω=833mA (ohmsches Gesetz)
dieser Strom führt nun dazu, dass an den Widerständen LEISTUNG umgesetzt wird. Die Widerstände werden doch warm:
P=U*I=2,5V*833mA=2,5V*833*10^-3A ≈ 2W
pro Widerstand wird also bereits 2W also insgesamt 4W Leistung verbraten die zum erwärmen der Widerstände führt obwohl keine Last angeschlossen ist. Also wir haben nur einen Weg gesucht die Spannung von 2,5V bei einer 5V Spannungsquelle zur Verfügung zustellen und alleine das kostet uns schon 4W an Leistung die zum erwärmen der Widerstände führt aber wir wollen doch nicht, dass die Widerstände warm werden, wir wollten doch nur.... meinetwegen ein Akku laden oder irgendwas anderes damit bewirken. Diese Leistung nennt der Elektriker "Verlust" Energie geht zwar nicht verloren aber es bringt uns nichts, wenn Widerstände warm werden, noch schlimmer wir müssen uns darum sorgen irgendwie diese lästige Abwärme loszuwerden heißt meinetwegen noch einen Lüfter rein und Widerstände die größer sind und solche Leistungen umsetzen können usw.
Wir werden aber lernen, dass wir da NIEMALS drum herum kommen, denn immer wenn wir Energie zur Verfügung stellen wollen müssen wir Arbeit verrichten. Das heißt es kostet Energie um Energie zu Verfügung zustellen, das hat viel mit dem Thema Entropie zu tun. Geht aber auch schon tiefer in die Physik, damit wollen wir uns hier nicht beschäftigen. Wichtig ist nur, wenn wir die Spannung transformieren wollen müssen wir immer ein paar Verluste einfahren in der Hinsicht mit der Verbesserung der Technik versuchen wir diese lediglich so klein wie möglich zu halten und deshalb ist der Spannungsteiler sehr unattraktiv wenn es um große Ströme geht.
Aber es gibt noch weitere Nachteile nämlich die mangelnde Spannungsstabilität. Denn was passiert, wenn wir jetzt dem R2 einen Widerstand von... meinetwegen 50Ω parallelschalten? Das ist der belastete Spannungsteiler mit R Last kurz "RL=50Ω"
Ja Parallelschaltung von Widerständen
R=R1*R2/R1+R2
indem Fall
R=R2*RL/R2+RL=3Ω*50Ω/3Ω+50Ω=2,8Ω
unser Widerstand wird kleiner! Was bedeutet das für die Teilspannung?
U2=Uges*(R2/R1+R2)=5V*(2,8Ω/2,8Ω+3Ω)=2,41V
Wir sehen mit der Belastung bricht die Spannung zusammen. Diese Spannungsquelle ist also nicht stabil und eignet sich deshalb nur für geringe Belastungen. Z.b. für einen sogenannte Spannungsregler IC um darüber ein Bezugspotential zu erzeugen den man dann mittels Potentiometers einstellen kann. Der Potentiometer ist ein einstellbarer Widerstand. Ein IC ist dabei ein integrierter Schaltkreis also ein Bauteil welcher mir bereits einige Funktionen aufgrund eines extrem kleinen integrierten Schaltkreises zur Verfügung stellst, in dem Fall eben die Reglung der Spannung, da haben wir dann einen Schaltkreis, der Eingangsspannung fortlaufend mit der Ausgangsspannung vergleicht und gegebenenfalls anpasst um z.b. Spannungseinbrüche etc auszugleichen. Das ist eine ganz billige form dessen, es gibt sicher noch viele andere technische Lösungen.
Beispiellösung des Problems. Spannungsstabilisierung und Stromverstärkung
Für das folgende zieh ich das Niveau etwas an und hier musst du jetzt besonders stark sein, denn hier betrachten wir Strom und Spannungsquelle einzeln. Das verwirrt viele, denn die meisten kennen das so nicht, ich meine: "Wie kann Strom ohne Spannung existieren?! Ohne Spannung gibt es kein Strom!" Das ist auch richtig, doch mit Hilfe von Elektronik können wir eine Verstärkung einbauen, die bei gleicher Spannung eine höhere Belastung ermöglicht ohne das die Spannung wie wir oben sehen gleich zusammenbricht und diese Verstärkung bezeichnen wir hier als "Stromquelle" denn die Aufgabe der Verstärkung ist es einfach nicht eine Spannung zu liefern sondern einen Strom.
Zunächst bauen wir einen Spannungsteiler. Diesmal verwenden wir zwar wie gewohnt einen Widerstand für R1 aber für R2 setzen keinen Widerstand sondern eine ZDiode ein, die nennen wir mal einfach D1.
Z Dioden haben eine besondere Kennlinie die wir uns zunutze machen wollen:
In Durchlassrichtung funktioniert sie wie eine Normale Diode. Legen wir eine Spannung größer 0,7V an, steigt die I(U) Kennlinie steil an. Das heißt der Widerstand der Diode ändert sich wenn die Spannung einen gewissen wert erreicht.
Das selbe passiert auch in negativer Richtung aber mit einen kleinen unterschied, wenn wir uns den 3. Quadranten des Koordinatensystems anschauen, sehen wir, dass die Spannung zunächst bis -5V anwächst, bist die Kennlinie ansteigt. Das heißt erst ab 5V wird die Diode in Speerrichtung leitend und diesen effekt wollen wir nutzen, denn diese steile Kennlinie führt dazu, dass sich die Spannung mit steigendem Strom kaum verändert.
Das heißt wir haben z.b. einen Strom durch die Diode von -6mA unsere Spannung U0 beträgt jetzt meinetwegen 8V und am Widerstand R1 muss eine Spannung von 3V abfallen, da wir wissen, dass an der Diode 5V anliegt.
von -8V ausgehend bis -6mA können wir nun eine gerade einzeichnen und sehen, an der Stelle an dem die Widerstands Gerade die wir gerade eingezeichnet haben die Kennlinie schneidet haben wir unseren sogenannten "Arbeitspunkt" so läuft eine sogenannte "Arbeitspunktbestimmung" bei Dioden ab.
Jetzt das Problem. Die Spannung an der Z Diode ist nun ziemlich stabil, doch sobald wir signifikant unter -2mA kommen die durch die Z Diode fließt indem unsere Last größer wird die parallel zur Z Diode liegt bricht die Spannung massiv zusammen.
Das heißt mehr als 6mA gehen hier auch nicht. Um das Problem zu umgehen verwenden wir nun einen kleinen Trick. Wir steuern einen sogenannten "Bipolartransistor der ist in der Lage den Strom zu verstärken.
Diese Schaltung ist die billigste Form der Spannungsstabilisierung mit Stromverstärkung:
Der Transistor T1 lässt einen Strom fließen sobald ein Strom vom Basis zum Emitter fließt. Die Z Diode und Rv fungieren als ganz normale Spannungsteiler nur eben mit dem Vorteil das die Spannung an der Z Diode recht stabil ist. Durch das anschließen einer Last kommt es zu einem Strom vom Basis zum Emitter des Transistors. dies führt zum Anstieg des Stromes vom Kollektor C zum Emitter E. je größer der Strom von B nach E wird, desto größer wird auch der Strom der von C nach E geht. Der Strom von C nach E ist also vom Strom vom B nach E abhängig und jetzt kommt der Zauber an der Sache, Der Transistor besitzt einen sogenannten Verstärkungsfaktor, der dazu führt, dass der Strom um den Verstärkungsfaktor größer ist als der Strom von B nach E. das nennt man eine Verstärkung. Der Strom von C nach E macht zwar immer noch das selbe wie von B nach E.
Das heißt wenn der Strom von B nach E aussieht wie eine Ente, dann sieht auch der Strom von C nach E aus wie eine Ente nur und jetzt kommts! In groß Format. Wir haben also sozusagen eine "vergrößerte Ente." aber halt immer noch eine "Ente". Hoffe du verstehst wie ich das meine :D
Deshalb wird ein Transistor auch in der Verstärkerschaltungen verwendet wenn es um Akustik geht. hier wird dann ein kleines Ton Signal so verstärkt um höhere Lautstärken zu realisieren.
mit einem weiteren Transistor und einem Widerstand können wir sogar eine sogenannte Strombegrenzung einbauen, wodurch der Strom durch die Last nicht beliebig groß wird sondern nur so groß wird wie wir es zulassen:
alles läuft weiterhin wie gewohnt. wird der Strom jedoch durch den Widerstand Rm so groß, dass an ihm die Spannung von 0,7V abfällt, wird die Basis Emitterstrecke von T2 leitend und T2 steuert durch. Das führt dazu, dass die Strecke BE des T1 kurzgeschlossen wird und somit T1 nicht mehr leitend ist. Ist also unsere Last zu groß, führt das zu einen zu großen Spannungsabfall an Rm wodurch der ganze vorgang ausgelöst wird. Wenn T1 sperrt, fließt auch kein Strom IBE von T2 und somit schaltet auch der nicht mehr.
Das sind jetzt sehr einfache Anwendungen. Aber du siehst wie sich das langsam aufbaut nicht wahr? Wir können nun immer mehr dazu bauen und dazu dichten und so eine immer bessere Quelle realisieren aber die Grundlagen sind immer die selben es baut immer aufeinander auf.
Wie gesagt, das Funktioniert nur bei reinen DC Spannungen. Bei AC kannst du direkt einen Transformator bzw Schaltnetzteil verwenden. Die Schaltung musst du natürlich entsprechend berechnen aber hier lassen sich dann schon beliebig kleinere Spannungen realisieren. z.b. 3V oder 2V je nach dem was du brauchst.
Es gibt Spannungen die sind üblich wie 5V (USB) oder 8V,12V,24V das sind so gängige Kleinspannungen, für die es auch Transformatoren zu kaufen gibt, es gibt jedoch auch durchaus Anwendungen bei denen nicht ganz so übliche Spannungen nötig sind, da können wie diese Schaltungen doch schon eine Abhilfe bieten.
Ansonsten gibt es für das 230V Netz ganz normal Schaltnetzteile, Transformatoren usw. vor dieser Schaltung sollte jedoch in jedem Fall ein Schaltnetzteil oä sitzen mit einer galvanischen Trennung vom Netz. Dieser sollte zu dem Kurzschluss und Überlastsicher sein. Natürlich sollte ebenfalls klar sein, dass bei Manipulation des Geräts jegliche Garantie erlischt und auch die VDE Prüfung hier nicht mehr gültig ist. Beim basteln handelst du hier also auf eigene Verantwortung, dass sollte offensichtlich sein.
Ein Gleichrichter ändert die Spannung nicht wesentlich (die Diodenspannung von 0,7 oder 0,3 Volt fällt ab, ggf. auch 2x). Wenn du eine Wechselspannung mit dem Effektivwert von 230 V hast, kommen da auch ca. 230 V Gleichspannung raus.
Transformieren kannst du nur Wechselspannungen. Wobei z.B. Schaltnetzteile die Wechselspannung selbst erzeugen, transformieren und wieder gleichrichten.
Es gibt auch DC-DC Wandler als Bauteil, aber ich kenne keinen, der 240 V am Eingang erlaubt.
Wenn du irgendeine 12V Schaltung mit Netzspannung betreiben willst, kaufe ein fertiges Schaltnetzteil. Das ist billig (meist billiger als selbst bauen), sollte geprüft und damit sicher sein und kommst nicht in Verlegenheit, mit Netzspannung herumzuexperimentieren (weil kann tödlich enden).
Klar kann man es kaufen. Mir geht es aber um den Aufbau
An Netzspannung rumbasteln ist halt gefährlich, du brauchst entsprechend spannungsfeste Bauteile, spezielle X/Y Kondensatoren, musst auf Abstände wegen Funkenüberschlägen, Isolationswiderstände, etc. achten und musst eben auch sicherstellen, das deine Schaltung keine Störungen im Stromnetz verursacht. Und wenn du da eben mal an der falschen Stelle anfasst kannst du tot sein.
Wie Schaltnetzteile & Co funktionieren, findest du auch im Netz.
Also mittels der dioden welche fur die Gleichrichterschaltung genutzt werden kann es nicht heruntertransformiert werden. Also grossere dioden oder sowas?