Labor-Tagebuch

Hier findest du die täglichen kleinen Problemlösungen, nach denen man manchmal verzweifelt sucht, aber im Netz oft nichts findet. Später fragt man sich dann: „Wieso bin ich nicht gleich darauf gekommen?

Projekte und Beiträge

23.Juli 2026

LM317/ LM337 – einstellbare Längsregler aus der Nähe betrachtet

Spannungsregler, seien es klassische Längsregler oder moderne „Power Converter“, verrichten meist unbeachtet ihre Arbeit. Und doch sind Mängel der Stromversorgung häufig die Ursache ärgerlicher Probleme. Es lohnt sich, genau hin zu schauen und mehr darüber zu erfahren, worauf es im Detail ankommt.

Den Anfang soll die Familie LM317 / LM337 machen. Der 317 liefert positive Spannung, der 337 eine negative Spannung. Der LM317 wurde bereits 1976 entwickelt. Es folgte eine lange Erfolgsstory und zahlreiche Nachahmer kamen auf den Markt. Je nach Anforderung wird der Regler in diversen Bauformen angeboten, auch als SMD-Bauteil. Am liebsten ist mir das uralte TO-3 Gehäuse für optimale Wärmeabfuhr, wenn der Platz ausreicht, ansonsten TO-220.

Aber: Es gibt Chips, die nicht den Spezifikationen der Standard-Datasheets entsprechen, ohne dass man dies sofort erkennen kann. Sie funktionieren mit Einschränkungen. Oft genug zeigen sich die Probleme erst nach einigem Betrieb. Auf diese schwarze Schafe komme ich zurück.

Dreibeinregler sind doch ganz einfach einzusetzen?

Was könnte einfacher zu handhaben sein, als ein Dreibeinregler? Höhere Spannung rein – die eingestellte Spannung kommt raus – irgendwo ist die Masse. Hmmmm … der LM 317 und der LM 337 haben gar keinen Masseanschluss. Wie kann das sein? Das ist doch bei Festspannungsreglern 78xx und 79xx der Standard. Wieso nicht hier?

Schauen wir uns eine Standardschaltung mit dem LM317 genauer an:

Wir sehen ein vertrautes Bild: Der Regler hat einen Eingang Vin (für 4,25 – max. 40V) und einen Ausgang Vout (1,25 – 37 V). Wo beim Festspannungsregler GND ist, finden wir hier ADJ. Das steht für „adjust“ und bezeichnet den Pin, an dem die Ausgangsspannung Vout eingestellt wird.

Vout wird entweder mit den Widerständen R1 und R2 eingestellt oder wir verwenden wie in unserem Beispiel für R2 ein Potentiometer RV1 als einstellbaren R2. Die Funktion der beiden Kondensatoren lernen wir noch kennen.

Nach der vereinfachten Gleichung:

Vout = 1.25 × (1 + (R2/R1))

stellst du die gewünschte Spannung ein. Das Grundprinzip dahinter ist denkbar einfach: Der Regler hat eine interne Referenzspannung von 1,25 V. Über den Spannungsteiler R2/R1 wird ein Teil der Ausgangsspannung an den invertierenden Eingang seines Operationsverstärkers zurück geführt. Dieser OpAmp regelt die Differenz aus, so dass beide Eingänge 1,25 V aufweisen. Dieser Wert hat einen Toleranzbereich von 1,2 … 1,3 V.

Deswegen beträgt die Spannungsdifferenz zwischen Pin 1 und Pin 2 des LM317 immer 1,25 V. Sollte dies nicht der Fall sein, gibt es entweder ein (gravierendes) Problem in der Schaltung oder mit dem Regler. Hier sollte immer die erste Messung erfolgen, wenn etwas nicht funktioniert. Ich baue mir stets eine Prüfbuchse für ADJ auf die Platine.

Schaue dir bitte die interne Schaltung des LM317 an:

Das Schaltungsprinzip erlaubt viele interessante Einsatzmöglichkeiten. U.a. gibt es die Möglichkeit, die Spannung im ganzen Bereich von 0 – 37V regelbar zu machen, indem man eine negative Vorspannung von 1,25V nutzt. Damit kann man bis 0 V regeln.

Achtung: Beim LM337, dem Regler für negative Spannungen, sind bei TO-220 die Pins 2 und 3 gegenüber dem LM317 vertauscht! Da es mehrere Gehäusetypen gibt, bitte immer im Datenblatt nachschauen, welcher Pin welche Funktion hat.

Wir kommen jetzt zu den Feinheiten:

Minimaler Laststrom notwendig

Die interne Schaltung (siehe oben) des Chips wird auf dem Umweg über die Last mit Strom versorgt. Dadurch kommt man mit drei Pins ohne GND-Anschluss aus. Das bedeutet aber: Damit die interne Schaltung des Reglers funktioniert, müssen mindestens 3,5 mA über die Ausgangsklemmen „+ Output“ und „- Output“ (= GND) fließen. Man kann dort einen passenden Widerstand einbauen, was bei einer Festspannung gerade noch als unelegante Lösung durchgehen könnte. Besser ist, man wählt die vorgeschlagene Dimensionierung. Um die Schaltung ohne Last betreiben zu können, muss R1 ausreichend klein gewählt werden, hier 220 Ω, man sieht auch 240 Ω.

Dieser Wert reicht aus, damit Vref/ R1 ≥ Iout(min) ist.

Fun-Fact am Rande:

In den Datenblättern findet man seit 1976 eine Vorgabe von 10 mA Mindeststrom und das wird auch in den aktuellen Ausgaben noch als höchst möglicher Mindeststrom genannt. Allerdings hatte ich mit 5 mA noch nie ein Problem. Eine derartige Exemplarstreuung tritt wohl praktisch nicht auf. Weil aber die Applikationen der Hersteller fast immer 240 Ω zeigen, was für 5 mA spricht, blieb dieser Widerspruch über Jahrzehnte bestehen und wurde an den Hochschulen immer wieder thematisiert. Es muss wohl ein Ingenieur der jüngeren Generation gewesen sein, der Klarheit geschaffen hat. Inzwischen steht in den Datenblättern: „3,5 mA typ“.

Heute gibt es den LM317 „Legacy“ und den LM317 „new“ mit sehr ähnlichen technischen Daten und einem nunmehr schlüssigem Datenblatt.

2. Headroom beachten

LM317/ LM337 sind keine Low-drop Regler (LDOs). Sie benötigen eine Eingangsspannung, die ca. 3V oberhalb der höchsten gewünschten Ausgangsspannung liegen. Dies wird auch als „Headroom“ bezeichnet. Ist Der Headroom zu gering, dann kann die Referenzspannung von 1,25V nicht mehr erzeugt werden. Die Regelung versagt.

3. Kondensatoren C1 .. C4

Vor dem Regler liegt in der Regel ein Transformator mit Brückengleichrichter und einem Ladekondensator. Diese Komponenten finden wir nicht auf dem Schaltplan. Der Kondensator C1 sollte zusammen mit C2 nahe an Pin 3 des LM317 sitzen. Er fängt die Spannungsschwankungen von Vin zwischen dem Ladekondensator und dem Regler auf. C2 kompensiert schnelle Spannungsspitzen, weil seine Kapazität und Impedanz viel kleiner ist, als von C1.

C3 verbessert die „ripple rejection“, eliminiert den letzten Rest an Brummen (100 Hz wenn ein Brückengleichrichter verwendet wird). Der Regler regelt auch das Brummen mit aus. Es sollte ein Tantalelko sein.

C4 liegt am Ausgang des Reglers gegen Masse und stabilisiert die Ausgangsspannung. Empfohlene Werte zeigt das Datenblatt. Achtung: Hierher gehören keine großvolumigen 4.700µF, damit die Spannung vermeintlich noch stabiler wird. Ein geeigneter Wert für die Beispielschaltung ist 6,8µF Tantal. Ein zu großer Wert bringt die Regelung durcheinander.

4. Schutzdioden; Schutzmaßnahmen

Alle Dioden sind Schutzdioden. Schauen wir uns deren Funktion im Detail an.

D1 verhindert, dass sich C4 über den Regler entlädt, wenn der Eingang kurzgeschlossen wird. Das könnte passieren, wenn der vorgelagerte Ladeelko einen Kurzschluss bekommt oder bei Handhabungsfehlern während einer Messung. Tatsächlich können Spitzenströme eines Elkos in wenigen ms einen Regler beschädigen oder zerstören.

D2 verhindert einen ähnlichen Unfall mit C3.

D3 ist eine Schottky-Diode, die kurzzeitig 3A aufnehmen kann. Sie verhindert eine Verpolung des Ausgangs. Das erscheint erst einmal überflüssig. Es kommt auf die Anwendung an. Baut man ein Netzteil mit positiver und negativer Ausgangsspannung, dann kann es vorkommen, dass über die angeschlossene Last eine negative Spannung an den „+ Output“ gelangt oder eine positive Spannung an den „- Output“. Damit wird der Regler zuverlässig zerstört. D3 verhindert das. Wer diesen Fall schon mal erlebt hat, spendiert gerne ein paar Cent für die 1N5820 (oder ähnlich).

Eine weitere mögliche Schutzmaßnahme wäre ein Varistor am Spannungseingang, der den Regler gegen eine zu hohe Eingangsspannung schützt. Das Datenblatt gibt 40V als höchste zulässige Vin an. Entsprechend wäre ein Varistor zu dimensionieren.

5. Schutzmaßnahmen des Reglers

Der Regler selbst ist gegen Überstrom (> 1,5A) und thermische Überlastung gesichert. Ich empfehle, einen korrekt dimensionierten Kühlkörper entsprechend des Datenblattes zu verwenden. Persönlich wähle ihn immer größer als nötig und montiere ihn so, dass er auf jeden Fall gut belüftet ist. In vielen Fällen kann er an der Gehäuserückseite montiert werden.

Sicherungsmechanismen des Reglers hängen zusammen. Der maximale Laststrom ist z.B. von der Chiptemperatur abhängig und sinkt, je höher die Umgebungstemperatur ist. Das Datenblatt gibt dazu erschöpfend Auskunft.

6. Aufbau der Platine

Ob du die Schaltung auf einem Experimentierboard aufbaust oder auf einer Platine: Leitungsführung und Anordnung der Bauteile sind wichtig. Alle Verbindungen, besonders die GND-Verbindungen sollten möglichst kurz und möglichst massiv sein. Bei meinen Prototypen verwende ich 1,5 mm² Kupferdraht für Masse, Vin und Vout.

Die Kondensatoren liegen um den Regler herum. Sie sollten Abstand zum Kühlkörper haben. Elkos altern bei Wärme schneller.

Manche Datenblätter zeigen Beispiele für Musterplatinen. Wenn du dich daran orientierst, kann nicht viel schief gehen. Die Impedanz der Leitungen (Leiterbahnen) spielt eine Rolle. Je breiter und je kürzer sie sind, desto weniger Schwingneigung.

7. Schwarze Schafe

Persönlicher Anlass, diesen Blog-Beitrag zu verfassen, war die unangenehme Erfahrung mit LM317s, die ich von einer seriösen Quelle eingekauft hatte. Diese Regler hatten keine Herstellermarkierung. Das fiel mir erst später auf. Alles andere sah gut aus.

Nach dem Einbau konnte ich die Ausgangsspannung sauber einstellen. Es zeigte sich jedoch bald, dass der Regler nicht einwandfrei funktioniert. Bei Belastung mit 1A Ausgangsstrom fiel die Spannung von 10,0 V (Leerlauf) auf 9,6 V ab. Nachdem ich die Schaltung noch einmal sorgfältig überprüft hatte, wurde weiter getestet. Dabei regelte der LM317 auf einmal bis 11,0 V hoch. Bei nächster Belastung ging die Spannung wieder auf 9,7 V zurück. Das passt nicht zu den 0,1% Regelgenauigkeit laut Datenblatt.

Dann habe ich die Spannungsdifferenz zwischen Vout und ADJ gemessen und musste feststellen, dass sie hin und her schwankte. Sie muss stabil bleiben, innerhalb von 1,2 … 1,3 V. Dafür muss selbstverständlich der Headroom ≥ 3V sein, was gegeben war.

Der Austausch dieses Reglers (einer von 8 Stück, die sich ähnlich verhalten haben) gegen neu eingekaufte Regler zeigte das klare Ergebnis: Ich hatte eine Charge mit minderwertigen Reglern erwischt.

Nun habe ich mir einen kleinen „Regler-Prüfstand“ gebaut, auch für Festspannungs-regler. So kann ich ganz schnell testen, ob ein Regler sauber arbeitet.

8. Warum überhaupt ein Längsregler?

Diese Frage stellt niemand, der sich mit Audiotechnik, exakten Messungen kleiner Spannungen und Ströme oder Nachrichtentechnik beschäftigt. Schaltnetzteile (ganz allgemein „power converter“) produzieren heute weniger Störungen, als noch vor 10 Jahren. Dennoch ist es so, dass viele Messungen nur mit aufwändigen Entstörmaßnahmen möglich sind. Schaltnetzteile oder z.B. Wandler in Solaranlagen produzieren ein breitbandiges Störspektrum, das von zahllosen Steckernetzteilen zu einem elektronischen Hintergrundinferno angereichert wird.

Will man dem entkommen, dann so nutzt man hochwertige, rauscharme Längsregler, wie die Familie LM317 / LM337 z.B. als Stromversorgung für Messgeräte. Bei einem Headroom von 3V und einem Strom von 1 A hat man eine Verlustleistung von 3W. Wenn man dem Regler 12V bei 1A entnimmt, hat man 12 W Nutzleistung. Der Wirkungsgrad beträgt somit 12W / 15W: rund 80%. Ein Schaltnetzteil kommt auf vielleicht 95% und produziert dafür Oberwellen bis 10 MHz.

[1] Datenblatt des LM317 (von TI)

28.August 2025

Die ideale Diode ist da!

Schon immer hatten wir in der Elektronik mit einer Einschränkung zu kämpfen, die manchmal regelrechte schaltungstechnische Kunststücke erforderte: Die Durchlaßspannung einer pn-Strecke. Bei Silizium sind es typisch 0,7 V, bei Germaniumdioden ist man bei 0,3V, Shottky-Dioden bieten weitere Vorteile.

Wie wäre es aber mit einer Diode, die eine Durchlassspannung von 70-100 mV mitbringt, bis 10A belastbar ist und an der „Anode“ 3 – 26 Volt verträgt? So etwas gibt es jetzt als XL0401 oder auch die „ideale Diode“ XL74610.

Ursprünglich entstand diese Technologie, die als „Simulation einer idealen Diode“ angeboten wird, um Solarpanels und Akkus verlustfrei parallel schalten zu können. Daher auch die hohen Ströme (bis 60A), die manche Module vertragen.

Da ich an solche „Wunder“ nicht einfach nur glaube, sondern auch selbst teste, habe ich einige Module eingekauft und in der Praxis erprobt. Eine Stromversorgung liefert 15V an den Eingang der Diode, am Ausgang hängt ein Widerstand gegen Masse. Einfacher geht’s nicht mehr:

Das 6 1/2-stellige DVM misst die Differenzspannung am Eingang und Ausgang der „Diode“ (ich schreibe bewußt nicht „Anode“ und „Kathode“, denn es handelt sich nicht um eine klassische Diode). Man sieht, dass die Differenzspannung 0,069 mV beträgt. Wenn man zur Sicherheit die Eingangs- und Ausgangsspannung nachprüft, bekommt man eine Eingangsspannung von 15,328 V und eine Ausgangsspannung von 15,259 V – wenig überraschend, aber als Gegenprobe ok.

Es scheint mir so, dass diese Schaltung mit zwei ICs und zwei Widerständen tatsächlich eine fast ideale Diode darstellt, mit den Eckdaten:

Eingangsspannungsbereich: 3V – 26V
Ausgangsstrom max.: 10A
Eigenverbrauch des Moduls: 130 µA (ohne Last bei 12V)

Im Datenblatt wird angegeben, dass bei 10A an der Diode eine Spannung von 0,1V abfällt. Damit wird 1 W in Wärme umgewandelt. Das Datenblatt sagt, dass diese Leistung ohne Kühlkörper dauerhaft vom Modul vertragen wird. Kurzfristige Belastung bis zu 15A sei möglich, dann aber mit Kühlkörper für max. 30 Minuten.

Fazit:
Mir scheint, dass mit diesen neuen Bauelemente ein Weg gefunden wurde, die Elektronikentwicklung ein wenig einfacher zu machen. Man sollte sich jedoch klar sein, dass die „ideale Diode“ vor allem im Bereich der Stromversorgung genutzt werden kann. Sicherlich ersetzt sie keine klassischen Gleichrichter in der NF-Technik oder gar für HF-Anwendungen. Vielleicht kommt das irgendwann auch noch?

Wie funktioniert dieses Modul?
Wie man mit der Lupe auf dem Chip erkennt, sitzt dort ein p-Channel MOSFET Typ AGM30P05, der auf einen RDS(on)-Widerstand von 5,5 mΩ kommen kann (siehe Datenblatt). Damit war meine Weisheit erst mal am Ende. Ein alter Studienfreund, Prof. Dr. Bernd Ploss (DF9GP) hat die ganze Lösung gefunden. Danke Bernd – großartig!

Die beiden folgenden Links liefern die Antwort. Es ist ein schöner Applikationsbericht dabei, in dem die klassischen, nicht-ganz-so-idealen Dioden mit diesem Modul verglichen werden. Hier die Links für euch:

https://www.ti.com/product/de-de/LM74610-Q1
https://www.ti.com/product-category/power-management/power-switches/ideal-diodes-oring-controllers/products.html#1694=Ideal%20diode%20controller&

Danke auch an Dr. Elmar Compans (DF4GV), der mich bei der Suche unterstützt hat und auf einen Artikel in der Zeitschrift „Funkamateur“, S. 720ff hinweist, in dem eine ganz ähnliche Schaltung zur Einschalt-Strombegrenzung verwendet wird.

4.Juli 2024

Resonanzpunkt eines LC-Kreises

Nachdem der „Versatile Function Generator VFG9833“ so viel Interesse gefunden hat, möchten wir ihn selbstverständlich praktisch einsetzen. Und er soll neue Tricks lernen. In diesem Fall soll er den Resonanzpunkt eines Parallel-Schwingkreises aus einer Spule und einem Kondensator finden. Dazu beschalten wir unseren VFG wie folgt:

Es ist eine gute Idee, die Amplitude des Generators auf am = 255 zu setzen. Denn wir haben hier einen Spannungsteiler mit einem 100k-Widerstand aufgebaut. Den Betrag des komplexen Widerstandes Z kennen wir noch nicht. Wir berechnen ihn später.

Zunächst berechnen wir die Resonanzfrequenz des Schwingkreises aus dem Konden- sator von 220 nF und der Induktivität von 1,35 H. Der Ohmsche Serienwiderstand von 39 Ω ist der Wicklungswiderstand, der mit einem Multimeter gemessen wurde.

Die Rechnung ergibt eine Resonanzfrequenz von 292 Hz.

Nun hilft uns die neue re-Funktion des VFG9833 weiter, die ganz ähnlich aufgebaut ist, wie die bereits bekannte SWEEP-Funktion. Die Syntax sieht so aus:

re fstart:fstop:step:mode 1/0

re ist der eigentliche Befehl „Resonanz“
fstart ist die Frequenz, ab der unser Generator los läuft
fstop ist die Endfrequenz
step ist der Frequenzsprung pro Schritt. Am Anfang setzt man ihn vielleicht etwas höher, bis man die Resonanz „erwischt“ hat, dann kann man fstart und fstop enger setzen, um den richtigen Punkt genau zu finden.
mode legt die Art der Ausgabe fest. mode 1 ist ausführlicher, mode 0 liefert Daten für ein Diagramm oder eine Tabelle.

Wir haben die erwartete Resonanzfrequenz bereits berechnet und hoffen darauf, dass die Bauteiletoleranzen nicht allzu hoch sind. Wir fassen also unsere Eingabe nicht ganz so weit und geben ein:

re 250:330:1:1

Da wir gemäss dem Schaltplan unser Signal in den Schwingkreis eingespeist und an der richtigen Stelle wieder mit dem Messeingang unseres VFG9833 verbunden haben, erhalten wir die folgende Tabelle (Ausschnitt):

Das sieht ja schon nach einem Volltreffer aus – so viel Glück wünscht man sich. Offenbar haben wir bei 290, 292 und 294 Hz die maximale Ausgangsspannung von 0,38 Vpp. Genau so muss sich unsere Schaltung ja auch verhalten, weil der komplexe Widerstand Z bei Resonanz im Parallelschwingkreis maximal sein muss und daher die Spannung in diesem Ast des Spannungsteilers ebenfalls.

Das Ganze lässt sich auch über den seriellen Plotter des Arduino darstellen und sieht dann so aus:

Das Bild ist eindeutig. Etwas fehlt aber: Wir haben auf der X-Achse leider nicht die jeweilige Frequenz. Das kann man beheben, wenn man in der oben gezeigten Wertetabelle eine laufende Nummer für jede Messung mitführt und dann nachschaut, wo das Resonanzplateau liegt.

Immerhin: Eine schöne Bewährungsprobe auch für unseren Messgleichrichter.

Wenn man das Ganze schöner haben möchte, um noch die 3 dB-Bandbreite des Schwingkreises und damit die Schwingkreisgüte zu ermitteln, dann benutzt man bei der Mode-Eingabe die Option „0“ (Null) und bekommt eine Liste, die man mit Cut-and-Paste in die Tabellenkalkulation werfen kann, um eine Grafik zu zaubern:

Die Schwingkreisgüte Q = Resonanzfrequenz/Bandbreite ergibt einen Wert von 12, was nicht gerade umwerfend ist. Wenn man aber weis, dass diese Spule nicht anderes ist, als die Drossel einer alten Leuchtstoffröhre, dann relativiert sich die Beurteilung 🙂

Nun wollen wir noch den Betrag des komplexen Widerstandes der LC-Schaltung berechnen. Wir haben eine Eingangsspannung vom Generator von 3,5 Vpp. Wir messen 0,38 Veff. Somit fließt ein Strom von: I = U/R mit U=3,5 Vpp-0,38 Vpp an 100kΩ. Das sind also: I = 3,12 V/100.000Ω I= 31 µA.

Am Schwingkreis messen wir eine Spannung von 0,38 V bei 31 µA Strom und kommen damit auf 12,67 kΩ.

Der neue Arduino-Sketch steht auf meinem Github-Repository zum Download bereit. Ich hoffe, es konnte gezeigt werden, wie mit ganz wenig Aufwand vernünftige Messungen möglich sind. Mein Repository findest du hier:

GitHub-Repository von Mike

21.März 2024

Rutschfestes Breadboard

Wer viel experimentiert, hat meist mehrere Breadboards gleichzeitig in Gebrauch. Es gibt diese praktischen, selbstklebenden Breadboard – Streifen, mit denen man Boards nach eigenem Bedarf zusammen bauen kann. Das benutze ich oft und bin sehr zufrieden damit. Was mich allerdings ungemein nervt und immer wieder auch zu Problemen geführt hat: Entweder musst du die Dinger festkleben oder irgendwie fixieren. Das kann lästig“ sein.

Deswegen suchte ich nach einem „rutschfesten Breadboard“.

Vor einiger Zeit habe ich eine Menge von iPad – Outdoorhüllen einkaufen können. Sie dienten mal dazu, um iPads vor Beschädigungen im Outdoor – Einsatz zu schützen. Es gibt sogar eine MIL-Version. Da sie aus Gummi, also schwer und sehr griffig sind, baue ich mir sie so um, dass sie wie festgeklebt auf meinem Arbeitstisch haften. Ein Beispiel zeigt das Foto. Die Hüllen waren mal teuer (fast 60 € pro Stück), aber für iPad 3 irgendwann nicht mehr verkäuflich, somit günstig zu haben. Wo früher das iPad steckte, platziere ich eine zugeschnittene Sperrholzplatte. Oben drauf packe ich so viele Breadboard – Streifen, wie ich brauche oder gleich ein Arduino-Board … was auch immer – fertig!

Du kannst auch noch Buchsen, Schraubverbindungen… dort montieren oder deine Akkus und einen Breadboard – Streifen. Für jeden Geschmack ist eine Lösung möglich.

Für meine Freunde und alle Blog-Follower habe ich noch ein paar Hüllen in der Kiste liegen. Es gibt sie neu / originalverpackt oder gebraucht. Wen es interessiert, der schickt mir seine eMail an: michael@art-of-electronics.blog

15.März 2024

Labornorm für Stromversorgung

Es ist nur eine Kleinigkeit, aber doch enorm nützlich: Eine Labornorm für die eigene Stromversorgung von Selbstbaugeräten. Dabei kommen immer wieder die gleichen Standardspannungen vor: +/- 15 V, 12 V, 9 V, 5 V und 3.3 V. Da ich in verschiedenen Räumen, unterschiedlichen Arbeitsplätzen und auch außer Haus tätig bin, immer wieder mit anderen Stromversorgungen, habe ich mir eine „Labornorm“ gesetzt, um nicht immer nachdenken zu müssen, ob nun der Multiplexer mit 12 V, 9 V oder doch nur mit 5 V betrieben wird.

Stecker rein – „passt schon“ ist die Devise. Und damit es auch passt, verwende ich einen exotischen Stecker mit 6 Polen, auf 240° verteilt und dem Steckergehäuse als Minuspol, bzw. Rückleiter. Diese Entscheidung hat mir schon manchen „Unfall“ erspart, sie bewährt sich in der Praxis.

11.März 2024

Notebook-Adapter zur Stromversorgung

Mancher Notebook-Adapter birgt ein finsteres Geheimnis ;-(

Bestimmt kennst du diese Situation: Du hast ein Gerät nahezu fertig gestellt. Jetzt geht es noch um ein paar Selbstverständlichkeiten. Dazu gehört z.B. die Stromver-sorgung. Ein geeigneter Step-Down Wandler war schon eingebaut. Jetzt noch schnell einen Notebook – Adapter davor geschaltet und schon ist mein Gerät betriebsbereit. Wären da nicht die Dämonen der Selbstüberschätzung …

Was kommt dir in den Sinn, wenn du nach dem Abisolieren des Adapter – Ausgangs- kabels dieses Ergebnis siehst? Ein besonders gut abgeschirmtes Kabel, weil man es mit einem Schaltnetzteil mit 90 W Leistung zu tun hat? Klingt irgendwie komisch. Eine Messung zeigt, dass die äußere Abschirmung mit PE (Schutzleiter der 230V~) verbunden ist. Weitere Messungen zeigen, dass die zweite Abschirmung um den blauen Leiter offenbar mit nichts verbunden ist. Wenn ich das Netzteil einschalte, habe ich zwischen dem blauen Leiter und der äußeren Abschirmung die gesuchte Spannung von 19,5 V. Diese kann ich angeblich mit 6,5 A belasten. Leider bricht sie schon bei der Belastung mit einem 100 Ω Widerstand auf etwa 1 V zusammen. Eine Messung zwischen den beiden Abschirmungen zeigt eine Spannung von nahezu 0 V. Wie ist dieses Ergebnis zu deuten?

Tatsächlich ist es so, dass moderne Notebook – Adapter nicht einfach nur eine Spannung bereitstellen. Aufgrund der Messergebnisse war ich fast schon versucht, meinen Adapter als defekt einzustufen. Ein zweite Adapter gleicher Bauart verhielt sich aber identisch. Also begann die Recherche.

Auch erinnerte ich mich daran, dass Notebooks mit verschiedenen Adaptern geliefert werden: 60 W oder 90 W Ausgangsleistung, zum Beispiel. Woher weiß der Labtop welche Leistung er zum Aufladen seiner Akkus und für den Betrieb seinem Adapter entnehmen kann? Insbesondere dann, wenn ein Adapter standardmäßig mitgeliefert wird, ein anderer Adapter aber als Option nachgekauft werden kann? Ziemlich schnell war mir klar, dass der schwächere, blau ummantelte Leiter nicht der Pluspol der Stromversorgung sein konnte. Er kam mir sofort viel zu mager vor für 6,5 A.

Über den blau ummantelten Innenleiter teilt das Netzgerät dem Laptop mit, welche maximale Leistung es liefert. Es lässt sich ganz einfach zur Stromabgabe bewegen, indem man in meinem Fall einen 24 kΩ-Widerstand zwischen den blauen Leiter, er wird auch ID – Leitung genannt und die innere Abschirmung legt. Das reicht aus.

Nun hoffe ich, dass ich dir Grübeleien ersparen konnte.

Bei der Recherche fiel mir noch aus, dass die Kollegen ganz unterschiedliche Widerstände ausprobiert haben und dabei an ihren Laptops feststellen konnten, was bei verschiedenen R-Werten passiert: Z.B. die Taktung sich ändert etc. Mir hat das präsentierte Ergebnis völlig gereicht.

Ein Wort noch zu dem Originalstecker: Man schaut sich so ein kleines Teil vielleicht nicht ganz genau an, aber natürlich habe ich mich gefragt, wie denn die Verbindung zum Notebook praktisch funktioniert.
Es gibt:
Masseverbindung: Äußerer Metallring,
Pluspol: Innerer Metallring und den
vergoldeten Stift für die ID – Leitung.