1.3: Spannungsregelung

Die Spannungsregelung stellt die Ausgangsspannung (DC) des Netzteils auf 12V, -12V,
bzw. 5V. Die herabzusetzende Spannung, die vom Trafo (geglättet) oder der Batterie
bereitgestellt wird, beträgt ca. 25V. Für das Herabsetzen auf 12V, -12V und 5V wird ein
Step-Down-Regler verwendet, um Verluste gering zu halten.

Blockschaltbild_G13

Für den -12V-Ausgang wird der Step-Down-Regler in Inverter Schaltung verwendet.
Der Step-Down-Regler würde sich mit einem LTC1624 realisieren lassen, der nach
Datenblatt für eine Ausgangsspannung von 12V und 10A wie in folgender Abb dimensioniert
ist. Die Schaltung wurde in LTspice erstellt und mit realen Bauteilen simuliert.

Datasheet_LTC1624_12V_10A

LTC1624_12V_10A

LTC1624_Simulation

Da der LTC1624 mit 5 Euro vergleichsweise teuer ist und nicht fristgerecht lieferbar
war, wurde auf den den LM2596 gewechselt. Entsprechend wurde die Schaltung für den
LM2596 neu dimensioniert und mit LTspice simuliert. Hierbei wird die Ausgangsspannung
durch einen Spannungsteiler in der externen Beschaltung des LM2596 realisiert.

Das für die jeweilige Ausgangsspannung benötigte Verhältnis der Widerstände bestimmt. Anschließend werden ebenso der Ein- und Ausgangskondensator
sowie die Spule im Ausgang nach dem Datenblatt dimensioniert. Der Aufbau
der externen Beschaltung ist in folgender Abb. dargestellt.

g1k3lm2596

Zunächst wurden die einzelnen Tiefsetzer mit LTspice simuliert, ehe alle vier Tiefsetzer in
einer Schaltung zusammen simuliert wurden. Das Simulationsergebnis des 12V- und 5V-Ausgangs sind in folgender Abb. dargestellt. Der gesamte Schaltungsaufbau der vier Tiefsetzer
aus der schematischen Darstellung in EGALE ist nach dieser zu sehen.

g1k3LM1205parallelSimulation

g1k3alles

Nachdem die Schaltung mit Hilfe der Simulation hinreichend dimensioniert wurde, wurden
die entsprechenden Bauteile angeschafft und die Schaltung auf Steckbrettern zum
Test aufgebaut. Hierbei stellten sich große Unregelmäßigkeiten bezüglich der Funktionsweise
der Schaltungen heraus. Nach mehrfachem Überprüfen und der Verwendung
unterschiedlicher Steckbretter, stellte sich jedoch heraus, das die Unregelmäßigkeiten auf
die Steckbretter zurückzuführen waren.
Somit wurde die Schaltung als Schematic in EAGLE erstellt. Diese wurde anschließend
mit denen der anderen Teilgruppen zusammengefügt, um diese auf zwei Platinen zusammen
zu verlegen.
Hierbei wurde auch die noch benötigte Kühlung berücksichtigt. Entgegen der anfänglichen
Überlegung einen gemeinsamen Kühlkörper zu verwenden, fiel die Entscheidung jedem
LM2596 einen eigenen kleineren Kühlkörper zu geben. Dies ermöglichte ein kompakteres
Layout der Platinen, da die Step-Down-Regler nicht alle an einer gemeinsamen Kante
aneinander angebracht werden müssen.