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In jedem Funkgerät sind eine oder mehrere Spannungsstabilisierungen vorhanden, da die Eingangsspannung, vor allem bei Akku betriebenen Geräten, schwanken kann und dann empfindliche Baugruppen, wie z.B. Oszillatoren, ihre Frequnz ändern würden.
Lineare Spannungsregler stabilisieren die Ausgangsspannung dadurch, indem sie einen veränderlichen Widerstand darstellen, der zusammen mit dem Lastwiderstand als Spannungsteiler wirkt.
Der Laststrom fließt auch durch diesen veränderlichen Widerstand (Transistor), deshalb wird er warm.
Oft befinden sich die Transistoren oder Festspannungsregler aus diesem Grund auf einem Kühlkörper.
Diese Verlustleistung bestimmt auch den Wirkungsgrad eines Spanungsreglers. Bei linearen Spanungsreglern ist der Wirkungsgrad systembedingt oft sehr niedrig. Mit der folgenden Formel läßt sich der Wirkungsgrad berechnen:
Wirkungsgrad = abgegebene Leistung auf der Lastseite / gesamte Eingangsleistung
$\eta = \frac{P_{ab}}{P_{zu}}$
Der Lösungsweg beginnt mit der Berechnung der Einzelleistungen.
Eingangsleistung = Eingangsspannung x Laststrom
$P_{IN} = U_{IN} \cdot I_{L}$
Ausgangsleistung = Ausgangsspannung x Laststrom
$P_{OUT} = U_{OUT} \cdot I_{L}$
AD319: Ein linearer Spannungsregler stabilisiert eine Eingangsspannung von 13,8 V auf eine Ausgangsspannung von 9 V. Es fließt ein Ausgangsstrom von 900 mA. Wie groß ist die Verlustleistung im Spannungsregler?
AD320: Ein linearer Spannungsregler stabilisiert eine Eingangsspannung von 13,8 V auf eine Ausgangsspannung von 5 V. Es fließt ein Eingangsstrom von 455 mA und ein Ausgangsstrom von 450 mA. Wie groß ist der Wirkungsgrad?
AD318: Wie groß ist die Verlustleistung im Linearspannungsregler IC1?
Spannungsstabilisierungen gibt es in 3 Varianten:
Stabilisierung mit Z-Diode
AD321: Wie groß ist der Wirkungsgrad $\left(\eta = \dfrac{P_{\textrm{L}}}{P_{\textrm{IN}}}\right)$ der dargestellten Spannungsstabilisierung, wenn durch den Lastwiderstand $R_{\textrm{L}}$ = 470 Ω ein Strom von $I_{\textrm{L}}$ = 10 mA und durch die Z-Diode ein Strom $I_{\textrm{Z}}$ = 15 mA fließt.
AD315: Wenn man folgendes Signal an den Eingang der gezeigten Schaltung anlegt, beträgt die Ausgangsspannung zwischen A und B ungefähr ...
Spannungsstabilisierung mit Festspannungsregler als integrierte Schaltung
Die Festspannungsregler beinhalten eine sehr genaue Spannungsreferenzquelle und können deshalb die Ausgangsspannung so gut stabilisieren, dass keine große Veränderung mesbar ist, auch wenn die Eingangsspannung um 3 V schwankt.
AD317: Bei dieser Schaltung mit einem 12 V-Festspannungsregler schwankt die Eingangsspannung zwischen 15 V und 18 V. Wie groß ist die Spannungsschwankung am Ausgang?
Damit die interne Regelschaltung optimal funktioniet, muß die Eingangsspannung bei Standard-Festspannungsregler (z.B. Typ 7812) um ca. 3 V größer als die Ausgangsspannung sein. Es gibt Feststspannungsregler, bei denen die Eingangsspannung nur um 1 V größer als die Ausgangsspannung sein muß. Diese Regler heißen Low-Drop-Spannungsregler.
AD316: Welche Beziehung muss zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung der folgenden Schaltung bestehen, damit der Linearspannungsregler IC1 eine stabilisierte Ausgangsspannung erzeugt?
