| Stromversorgung für Kleinverbraucher |
Immer mehr elektronische Kleinverbraucher erleichtern dem Motorradfahrer die Fahrt. Dazu zählen mobile Radios, PMR Funkgeräte, Intercom und viele mehr.
Will man nicht ständig die Batterien wechseln ist der Wunsch nach einer Stromversorgung vom Motorrad her groß.
Zu beachten ist natürlich die Gefahr, die von einer festen Kabelverbindung zum Motorrad ausgeht – daher sollten nur solche Steckverbindungen benutzt werden, die im Falle eines Sturzes aufreissen und oder eine Sollbruchstelle haben.
So nun zum Thema:
Um aus den 13,5V des Bordspannungsnetzes eine vernünftige Kleinspannung zu machen, braucht man mehr als nur ein einen Vorwiderstand. Die Spannung muss mit Hilfe von Elektronik herunter geregelt werden. Es gibt zwei Arten der Regler:
Linear Regler:
Ein solcher Regler besitzt ein Stellglied, welches Linear geregelt werden kann, das heisst, je nach Ausgangsspannung wird mehr oder weniger durchgeschaltet. Dieser Reglertyp lässt sich mit einem Wasserhahn, der nie ganz geöffnet, oder nie ganz geschlossen ist vergleichen. Lineare Regler haben u.U. hohe Wärmeverluste, erzeugen aber kaum hochfrequente Störungen.
Schaltregler:
Diese Regler haben ein Stellglied, welches nur ein- oder ausgeschaltet werden kann. Zusätzlich befindet sich ein Energiespeicher am Ausgang. Die Trägheit des Energiespeichers mittelt die Ausgangsspannung auf den gewünschten Pegel. Die Ausgangsspannung wird durch die Schaltfrequenz, die Einschaltdauer und die Trägheit des Speichers bestimmt. Durch das ein/ausschalten werden die (Wärme)Verluste sehr stark minimiert, allerdings sind Schaltregler wegen ihrer Frequenzen eher unbeliebt, und müssen sauber entstört werden, wenn Audiogeräte angeschlossen werden sollen.
Automotive Tauglichkeit der Komponenten:
Es gibt eine ganze Reihe einfachster Schaltungen, die zum Teil auch aus alten Steckernetzteilen stammen könnten, aber damit eine Elektronik im Fahrzeug langen bestand hat, müssen ein paar Dinge gewährleistet sein. So ist die verwendung von Hartpapier Leiterplatten (braune Leiterplatte) nicht geeignet, weil sie den Vibrationen und Feuchtigkeiten nicht stand hält. Alle Schaltungen sind so auszulegen, dass eine kurzfristige Spannungsspitze von 40V die Schaltung nicht zerstört. Temperaturen von -40°C bis 85°C bzw. 125°C je nach Einbauort müssen berücksichtigt werden. Vibrationsfestigkeit stellt hohe Anforderungen an die Verbindungstechnik, stellenweise muss Elektronik deswegen vergossen weden. Die Ruheströme (Restverbrauch, wenn alles aus ist) müssen gering sein, damit die Batterie nicht entladen wird. Schaltungen müssen Kurzschlussfest gegen Masse und Batterie + sein.
All diese Anforderungen trennen gute und schlechte Schaltungen.
Im Folgenden geht es im einen Linear Schaltregler für Verbraucher bis ca. 200mA Stromaufnahme und 3V Betriebsspannung.
Der Regler ist ein LM2931CT von National, dieser Regler ist ähnlich dem LM317 hat aber eine Thermal Protecion, einen on/off Eingang und die gewünschte Automotive Spannungsfestigkeit. Der Regler ist im TO220-5 Gehäuse verpackt, bzw. für SMD im D2PAK-5. Dieser Regler braucht nur einen Ausgangskondensator und zwei Widerstände um die Spannung einzustellen. Die Spannung lässt sich in einem Bereich von 3V bis 12 V festlegen. Der Ausgangskondensator muss zwingend ein Tantal Kondensator sein, auch wenn die Schlingen schweineteuer sind. Ein Spannungsregler kann nur dann korrekt arbeiten, wenn am Ausgang die Belastung für höherfrequente Signale vorhanden ist, d.h. hochfrequente müssen unbedingt kurzgeschlossen werden ! – Tut man das nicht, verliert der Regler seine Regelfähigkeit und die angeschlossene Last kann dadurch zerstört werden ! Dummerweise „frieren“ alle Elektrolyt Kondensatoren unter -20°C ein und verlieren ihre Eigenschaften, ein Tantal Kondensator tut das nicht, drum muss so einer rein !
Um die Schaltung nun prinzipiell zu testen, wird erst mal ein „fliegender“ Aufbau gemacht, um zu schauen ob die guten Ideen auch taugen…..
Das sieht dann so aus:
Die Grundidee: Auf den Metallbügel (Masse) wird der Regler verschraubt -> Kontakt und Wärmeableitung. Der Rest wird frei drumherum verdrahtet.
| Gehäuse |  Der Standard Stecker nach DIN 4165, auch „BST4″ bei Reichelt Elektronik.
In dieses Gehäuse soll die Elektronik komplett verstaut werden. |
| Bauteile |  Von links nach rechts:* Spannungsregler* Widerstand R2 (zwei mal 80kOhm)
* Elko 47uF/25V ) |
| Regler |  Der LM 2931 CTvon Nationalmit einem Abgezwickten PIN 2 |
| Fertig oben |
 Die Schaltung von oben |
| Fertig unten |
 Die Schaltung von unten |
| Abgleich |  Endkontrolle, ob die Schaltung tut. |
Als nächstes wird eine kleine FR4-Platine gemacht, auf welcher dann SMD Bauteile (Widerstände, Tantal C usw..) Aufgelötet werden. Die Platine ist dann auch kleiner, und es vibrieren keine Beinchen ab……