Spannungswandler für 24 V Koaxialreiais
Der integrierte Schaltkreis TL497AC beinhaltet in einem 14 poligen DIP-Gehäuse alle aktiven Elemente zum Aufbau eines kompletten Schaftreglers. Mit nur wenigen zusätzlichen externen Bauteilen entsteht so ein Spannungswandier 12/24 V, der z.B. für die Ansteuerung eines 24 V Koaxialrelais eingesetzt werden kann.
Die Höhe der Ausgangsspannung bestimmt sich durch die Widerstandskombination R1/R2. Die von hier rückgekoppelte Spannung wird mit der internen Referenz von 1,2 V durch einen Komparator verglichen.
Der Kondensator C1 (680 pF) legt die Schaltzeitkonstante und damit die Taktfrequenz des Reglers fest. Abhängig von der Schaltzeit und der rückgekoppelten Spannung steuert der im IC integrierte Transistor den Schaltstrom durch die Spule L1 (1,5 mH). Mit diesem Aufbau ist ein maximaler Schaltstrom von 500 mA zu erzielen.
Das IC bietet ebenfalls eine integrierte Strombegrenzung zum Schutz des Schalttransistors und der Induktivität.
Die Schaltung spricht an, sobald der Spannungsabfall über R3 den Schwellwert erreicht.
Dimensionierung
Mit den Angaben im Datenblatt läßt sich die komplette Schaltung zum Spannungswandler 12/24 V schnell dimensionieren. Für den praktischen Anwender sind insbesondere die folgenden Angaben von Interesse:
- Die Stromaufnahme der gesamten Baugruppe beträgt IE = 2 × IA × UA/UE
- Die Ausgangsspannung wird definiert durch:
R1 = (UA - 1,2) kΩ - Der Strombegrenzungswiderstand errechnet sich unter Verwendung der ersten Formel wie folgt:
R3 = 0,5 V/IE
Mit diesen allgemeinen Berechnungsformeln lassen sich nun die konkreten Bauelementewerte für die externe Beschaltung in einer konkreten Anwendung berechnen.
Um also eine Ausgangsspannung von z.B. +28 V festzulegen, ergibt sich für R1, eingesetzt in die Formel:
R1 = (28 - 1,2) kΩ = 27,2 kΩ.
Zu diesem Widerstandswert wird der praktisch nächstliegende zu 27 kΩ gewählt.
Die Platine der Baugruppe Spannungswandler hat die Abmessungen 34 mm × 34 mm. Auf Wunsch kann sie abgeschirmt in ein Standard-Weißblechgehäuse (37 mm × 37 mm × 30 mm) eingebaut werden.
Aufbauhinweise
Mit Ausnahme der Spule L1 werden alle Bauteile in zwangloser Reihenfolge bestückt. Für die Induktivität sind auf einen Siemens-Schalenkem (N48, AL = 250) insgesamt 70 Windungen Kupferlackdraht mit einem Durchmesser von 0,2 mm aufzubringen. Die Spule wird oberhalb des Wandler-ICs (siehe Foto) mit einem Tropfen Kleber fixiert. Die Schaltung erfordert keinerlei Abgleich. Nach Anlegen der Versorgungsspannung +l2 V sind mit der angegebenen Bestückung am Ausgang knapp 24 V zu messen. Damit läßát sich z.B. ein 24-V-Koaxialrelais direkt schalten. Der Wirkungsgrad beträgt ca. 50 %.
Bild 1: Blockschaltbild des TL497AC
Bild 2: Stromlaufplan des Spannungswandlers
 Bild 3: Platinenlayout |
 Bild 4: Bestückungsplan |
Bild 5: Ansicht des aufgebauten Musters
Literatur
- Datenblatt TL497AC, Switching Voltage Regulators, Texas Instruments Incorporated