Diese einfache Schaltung liefert einen konstanten Ausgangsstrom Ikonst, welcher durch den Verbraucher RL fließt. RL kann zum Beispiel einen Ni-Cd-Akku darstellen, welcher mit einem konstanten Strom geladen wird. Die Schaltung eignet sich auch zum Experimentieren.
Ein Festspannungsregler als Konstantstromquelle geschaltet.
Funktionsweise: Der Festspannungsregler in seiner Eigenschaft sorgt dafür, dass an seinem Ausgang (zwischen 3 (plus) und 2 (minus)) die stabilisierte Ausgangsspannung Uaus ansteht. Die Spannung zwischen 2 und 3 wird also immer konstant gehalten.
Diese konstante Ausgangsspannung Uaus fällt auch an dem Serienwiderstand Rs ab. Nach dem Ohmschen Gesetz kann man nun den Strom I berechnen, welcher durch Rs fließt:
I = Uaus / Rs
Jetzt muss man nur wissen, dass der Strom, welcher durch den Masseanschluss (Pin 2) fließt, vernachlässigbar klein ist. Die Verbindung zum Pin 2 können wir uns also als unterbrochen vorstellen.
Dadurch sieht man, dass sich Rs und RL in Reihe befinden. Durch den Lastwiderstand RL fließt also der gleiche Strom wie durch den Serienwiderstand Rs. Mit Rs kann man also den Konstantstrom einstellen:
Rs = Uaus / Ikonst
Berechnungsprogramm (E1 – Das interaktive Elektronikprogramm) für den Festspannungsregler. Die hier gewählten 100 mA eignen sich zum Beispiel für die Versorgung von Röhren der U-Reihe in einem Röhrenprüfer.
Berechnung:
1) Serienwiderstand Rs
Durch Rs fließt näherungsweise der Konstantstrom Ikonst und an ihm fällt die konstante Ausgangsspannung Uaus ab.
Rs = Uaus /Ikonst
2) Verlustleistung des Rs: Da der Strom und die Spannung des Serienwiderstands bekannt sind, können wir seine Verlustleistung bestimmen.
PRs = Uaus • Ikonst
3) Verlustleistung des IC: Nach der Grundformel P = U • I können wir die Verlustleistung PIC des Regler-ICs berechnen. Dabei ist U die Spannungsdifferenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung, also Uaus – Uein. Der Ausgangsstrom Ikonst entspricht dem I der Grundformel:
PIC = (Uein-Uaus) • Ikonst
4) Max. Spannungsabfall an RL: Wird RL zu groß gewählt, muss eine zu hohe Spannung an RL abfallen, um den Konstantstrom noch zu gewährleisten. Das IC kann nur eine Ausgangsspannung in Höhe von (Uein – Uaus – 3 V) zur Verfügung stellen. Dies ist auch die Spannung, die maximal an RL abfallen kann. Folglich gilt:
URL = Uein – Uaus – 3 V
3 Volt ist hier die minimale Spannung, die zwischen Anschluss 1 und 2 des IC anliegen muss.
5) Max. Spannungsabfall URL an RL: Wird RL zu groß gewählt, müsste eine zu hohe Spannung an RL abfallen, um den Konstantstrom Ikonst noch zu gewährleisten. URL ist dann:
URL = (Uein – Uaus – 3 V) / Ikonst
Anschlussbelegung für Typen im TO-220-Gehäuse.
Von links nach rechts: Kleiner Festspannungsregler 78L06 bis 100 mA und 6 Volt Ausgangsspannung, in der Mitte ein 7805 für +5 Volt Ausgangsspannung, maximal 1 A, ganz rechts ein 79015 für -15 Volt (negative Spannung) und 1 A Ausgangsstrom.
VORSICHT! Die Anschlussbelegung der kleinen L-Typen für maximal 100 mA Ausgangsstrom ist von links nach rechts: Ausgang – Masse – Eingang! Also genau umgekehrt wie bei den 1-Ampere-Typen im TO-220-Gehäuse.