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Spannungsstabilisierung mit geringster Stromaufnahme

Herkömmliche Spannungsregler haben eine Eigenstromaufnahme in der Regel von mehr als 1  µA. Die nachfolgenden Ausführungen stellen eine Möglichkeit dar, die Betriebsspannung von Verbrauchern geringer Leistung in einem bestimmten Bereich (typ. ±10  % Lastabhängigkeit) zu stabilisieren. Dabei liegt die Stromaufnahme der gewählten Spannungsstabilisierung deutlich unter dem des Verbrauchers, so daß die Gesamtstromaufnahme der Schaltung im wesentlichen unverändert bleibt. Im weiteren werden auch spannungsbegrenzende Möglichkeiten mit geringer Stromaufnahme vorgestellt.

Spannungsregelung

In einer Schaltuhr mit LCD-Anzeige sollte ein Goldcap integriert werden, welcher bei Stromausfall die Schaltuhr funktionsfähig hält. Ziel war es eine möglichst große Pufferzeit durch den Goldcap zu erzielen. Da bekanntlich die gespeicherte Anzahl der Elektronen eines Kondensators linear mit der Spannung steigt, war man bestrebt den Goldcap auf seine maximal zulässige Spannung aufzuladen.

Im konkreten Fall besaß der Goldcap eine maximale Ladespannung, welche über der Spannungsverträglichkeit des anzuschließenden Schaltuhrenmoduls lag. Damit mußte nach einer geeigneten Spannungsstabilisierung für das Schaltuhrenmodul gesucht werden. Um die volle Ladung des Goldcaps auszunutzten, muß die Stromaufnahme der gesuchten Spannungsstabilisierung deutlich unter jener des Moduls (1  µA) liegen.

Die in Bild 1 abgebildete Schaltung mit nur einem Bauteil erfüllte diese Aufgabe. Ihre Stromaufnahme ist lediglich der Sperrstrom der in Sperrrichtung geschalteten Drain-Gate-Diode und der Source-Gate-Diode und liegt bei Zimmertemperatur unter 1  nA (im Beispiel nach Bild 1 bei ca. 150  pA). Im Fall eines MOSFETs entfällt dieser Sperrstrom gänzlich.

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Bild 1: Spannungsstabilisierung mittels Feldeffekttransistor (Verarmungstyp). RL stellt den angeschlossenen Verbraucher dar.