Mario Haustein
4eb35874a4
The input/output power/voltage for voltage regulators was named
inconsistently as U_\mathrm{in}, U_\mathrm{out}, U_\mathrm{zu},
U_\mathrm{ab}, P_\mathrm{zu}, P_\mathrm{ab}. Use `in` and `out`
as unified subscript.
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* Eingangsspannung kann variieren
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* Beispielsweise bei durch Akku betriebenen Geräten
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* Empfindliche Baugruppen (z.B. Oszillatoren) würden die Frequenz ändern
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* Abhilfe: Spannungsstabilisierung
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## Stabilisierung mit Z-Diode
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[picture:323:a_Stabilisierung mit Z-Diode:Spannungsstabilisierung mit Z-Diode]
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* Sehr einfache Schaltung
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* Kann die Ausgangsspannung in Grenzen stabil halten
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[question:AD321]
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#### Lösungsweg
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* gegeben: $R_L = \qty{470}{\ohm}$
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* gegeben: $I_L = \qty{10}{\milli\ampere}$
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* gegeben: $I_Z = \qty{15}{\milli\ampere}$
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* gegeben: $U_{\mathrm{in}} = \qty{13,8}{\volt}$
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* gesucht: $\eta = \frac{P_L}{P_{\mathrm{in}}}$
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$P_L = I_L^2 \cdot R_L = (\qty{10}{\milli\ampere})^2 \cdot \qty{470}{\ohm} = \qty{47}{\milli\watt}$
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$P_{\mathrm{in}} = U_{\mathrm{in}} \cdot I_{\mathrm{in}} = U_{\mathrm{in}} \cdot (I_Z + I_L) = \qty{13,8}{\volt} \cdot (\qty{15}{\milli\ampere} + \qty{10}{\milli\ampere}) = \qty{345}{\milli\watt}$
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$\eta = \frac{P_L}{P_{\mathrm{in}}} = \frac{\qty{47}{\milli\watt}}{\qty{345}{\milli\watt}} \approx \num{0,14}$
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## Linarer Spannungsregler
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[picture:985:a_spannungsregler_linear:Schaltbild eines linearen Spannungsreglers]
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* Leistungstransistor wird als veränderlicher Widerstand betrieben
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* Bildet zusammen mit dem Lastwiderstand einen Spannungsteiler
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* Wirkungsgrad ist oft sehr niedrig
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[question:AD315]
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[question:AD319]
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#### Lösungsweg
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* gegeben: $U_{\mathrm{in}} = \qty{13,8}{\volt}$
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* gegeben: $U_{\mathrm{out}} = \qty{9}{\volt}$
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* gegeben: $I = \qty{900}{\milli\ampere}$
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* gesucht: $P_V$
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$U_{IC1} = U_{\mathrm{in}} - U_{\mathrm{out}} = \qty{13,8}{\volt} - \qty{9}{\volt} = \qty{4,8}{\volt}$
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$P_V = U_{IC1} \cdot I = \qty{4,8}{\volt} \cdot \qty{900}{\milli\ampere} = \qty{4,32}{\watt}$
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[question:AD320]
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#### Lösungsweg
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* gegeben: $U_{\mathrm{in}} = \qty{13,8}{\volt}$
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* gegeben: $U_{\mathrm{out}} = \qty{5}{\volt}$
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* gegeben: $I_{\mathrm{in}} = \qty{455}{\milli\ampere}$
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* gegeben: $I_{\mathrm{out}} = \qty{450}{\milli\ampere}$
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* gesucht: $\eta$
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$\eta = \frac{P_{\mathrm{out}}}{P_{\mathrm{in}}} = \frac{U_{\mathrm{out}} \cdot I_{\mathrm{out}}}{U_{\mathrm{in}} \cdot I_{\mathrm{in}}} = \frac{\qty{5}{\volt} \cdot \qty{450}{\milli\ampere}}{\qty{13,8}{\volt} \cdot \qty{455}{\milli\ampere}} \approx \num{0,36}$
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## Festspannungsregler
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[picture:200:a_Festspannungsregler:Festspannungsregler]
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* Ausgelegt als IC
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* Arbeiten wie linare Spannungsregler mit sehr genauer Spannungsreferenzquelle und optimaler elektronischer Regelung
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* Auch bei starker Schwankung auf der Eingangsseite ist die Ausgangsseite sehr stabil
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[question:AD317]
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[question:AD316]
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[question:AD318]
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#### Lösungsweg
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* gegeben: $U_{\mathrm{in}} = \qty{13,8}{\volt}$
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* gegeben: $U_{\mathrm{out}} = \qty{5}{\volt}$
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* gegeben: $R_L = \qty{10}{\ohm}$
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* gesucht: $P_V$
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$I = \frac{U_{\mathrm{in}}}{R_L} = \frac{\qty{5}{\volt}}{\qty{10}{\ohm}} = \qty{500}{\milli\ampere}$
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$U_{IC1} = U_{\mathrm{in}} - U_{\mathrm{out}} = \qty{13,8}{\volt} - \qty{5}{\volt} = \qty{8,8}{\volt}$
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$P_V = U_{IC1} \cdot I = \qty{8,8}{\volt} \cdot \qty{500}{\milli\ampere} = \qty{4,4}{\watt}$
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