Stromstabilisierung für Wechselspannung
Ein Beitrag zum Schaltungs-Wettbewerb
2019
von Dieter Drewanz
von Dieter Drewanz
Ursprüngliche Idee zu der Schaltung war die Verwendung von roten LED als Radrückzusatzleuchte zusätzliche zur Rücklichtglühlampe, die immer wieder durchbrannte, wenn das Vorderlicht wieder einmal Probleme hatte, wie zum Beispiel ein Wackelkontakt oder das Kabel ab war. Ohne die zweite Last schnellte die Spannung hoch bis auf über 20V. Damit die superhelle LED nicht zu sehr belastet wurde, die nach Datenblatt mit maximal 5mA betrieben werden sollte, war mindestens ein 4,7k Widerstand notwendig. Jedoch im normalen Betrieb und bei niedrigen Geschwindigkeiten war mir diese zu schwach leuchtend. Also suchte ich nach einer einfachen Alternative, die bei niedrigen Spannungen einen niedrigen Widerstand habe und keine zusätzlichen Sättigungsspannungen verursacht. Eine Konstantstromregelung mit Transistoren hätte mindestens noch zusätzlich 1V Spannungsabfall zusätzlich zu den LED verursacht.
Mit der Eigenschaft bereits ohne Spannungsabfälle, bzw. Differenzspannungen am Gate leitend zu sein, ist natürlich ein JFET geradezu prädestiniert für eine solche Anwendung. Interessanterweise zeigt der JFET in beide Stromrichtungen die Eigenschaften, dass eine negative Vorspannung zur Begrenzung des Stromes verwendet werden kann. Dadurch wird vorteilhafterweise nur ein JFET benötigt, das den Schaltungsaufwand weiter reduziert.
Die Funktion der Schaltung und der Vergleich zur Schaltung nur mit einem Vorwiderstand zeigt das kleine Diagramm rechts von der Schaltung, die hier mit QUCS simuliert wurde. Weil der passenden JFET in der Bibliothek nicht vorhanden war, wurde ein anderer JFET Typ verwendet. Ein Bild von Aufbau ist leider nicht möglich, da ich in der nächsten Zeit nicht auf einen originalen Kalender zugreifen kann, den ich Bekannten für deren Kinder empfohlen hatte.
Eine solche Rückleuchtenschaltung hat natürlich keine Straßenverkehrszulassung. Die zweite Anwendung war daher für die Lichter von Modellbahnloks, die mit Wechselstrom betrieben wurden und am Stelltrafo für die Geschwindigkeit die Höhe der Wechselspannung verändert wurde. Diese Schaltung mit einer roten und einer grünen LED bestückt, eignet sich auch gut zur Polaritätsbestimmung an Spannungsquellen von 2 bis 24V.