Netbook-Stromversorgung fürs Auto⚓
Für die größeren Notebooks baut man das normalerweise nicht selbst, da es so etwas preiswert zu kaufen gibt und in der Regel als Schaltregler gebaut werden muss. Auch der Betrieb mit dem Original-Netzanschlussadapter (also 110 .. 240 V~) und einem Inverter ist nicht so schlecht.
Eine Ausnahme bilden Netbooks mit 12-V-Spannungsanschluss. Hier bietet sich ein klassischer Längsregler an, da dieser einfach zu basteln ist und thermische Regelverluste im Auto nicht so sehr ins Gewicht fallen. Kaufbare Adapter für diesen Anwendungsfall sind merklich teurer, weil diese, als Schaltregler gebaut, schwierig zu konstruieren sind.
In meinem Fall ging es um den Anschluss eines Eee-PC S101 an die Zigarettenanschlussdose eines Wohnmobils im Zuge eines 16-tägigen Staffellaufs.
Veraltet, es gibt (2016) für sowas preiswerte einstellbare getaktete, also sich nicht erwärmende DC/DC-Wandler aus China. Für wenig mehr Geld auch mit dreistelliger LED-Anzeige (der Spannung) darauf.
Low-Drop-Längsregler für Eee-PC im Auto⚓
Leider ist der Asus Eee-PC S101 nicht direkt an einem Bordnetz betreibbar. Zumindest weist die Beschriftung nicht darauf hin. Ein Schaltregler für geringe Differenzen zwischen Ein- und Ausgangsspannung ist schwierig zu dimensionieren, deshalb hier der Ansatz als klassischer diskreter Low-Drop-Spannungsregler. (Diskret, wenn man mal vom integrierten Schaltkreis IC1 = TL431 absieht.) Er ist kurzschlussfest ausgelegt, indem Basisstrom × Stromverstärkung dem maximalen Kollektorstrom des Längsregeltransistors entspricht. Ein Übertemperaturschutz ist nicht eingebaut.
Schaltung⚓
Die Idee stammt vom Internetzteil-Handbuch. Ergänzt wurde dieser um die Konstantstromquelle, bestehend aus R1, D1 und dem ohnehin benötigten T2. Sein Strom wird festgelegt, indem die Stromverstärkung β von T1 gemessen wird und schließlich ICmax/β durch Auswahl von R1 eingestellt wird. D1 fungiert schließlich in Doppelfunktion als Unterspannungsanzeige, da der maximale Querstrom = Basisstrom von T1 dann fließt, um das Spannungsgefälle über T1 minimal zu halten.
Die Spannungsreglung erfolgt in bekannter Manier mit dem Querregler IC1 TL431. Für seinen korrekten Arbeitsbereich ist die Zener-Diode D2 erforderlich. Deren Z-Spannung ist in weiten Grenzen unkritisch, darf sicherlich 2,5 .. 9,1 V betragen. Wer will kann hier eine blaue oder weiße LED einsetzen, diese leuchtet dann bei Stromentnahme und/oder Unterspannung. Eine grüne LED für D2 ist etwas knapp, sicherheitshalber eine weitere Diode in Reihe schalten.
Die Eagle-Quelle gibt's zum Download.
Der notwendige Hohlstecker nach Norm EIAJ-03 hat die Abmessungen:
- 1,7 mm Innendurchmesser
- 4,8 mm Außendurchmesser
- 11 mm Schaftlänge (mindestens)
Dimensionierung⚓
Die vielleicht etwas kuriosen Transistoren befanden sich gerade in der Bastelkiste. So ziemlich alle anderen Typen mit Kühlmöglichkeit funktionieren genauso, wobei T1 den gewünschten Längsstrom tragen muss. Darlington-Transistoren funktionieren hier nicht! (Genauer, mit diesen ist Low-Drop nicht realisierbar.)
Beide Transistoren sind auf einem reichlich großen Kühlprofil isoliert montiert. Die restliche Schaltung ist fliegend herum gebaut.
Die vorliegende Dimensionierung errechnet sich folgendermaßen:
- Das Datenblatt des 2N6109 sagt: ICmax = 7 A.
- Gemessen wurde: β = 100.
- Daraus ergibt sich: IB = 70 mA.
- Die Flussspannung von D1 beträgt 1,4 V. Das gilt in etwa für alle roten LEDs.
- Daraus ergibt sich für R1: (1,4 V – 0,7 V) / 70 mA = 10 Ω.
- Das Spannungsteilerverhältnis von R2:R3 muss 9,5:2,5 für 12 V Ausgangsspannung betragen. Die absoluten Werte sind unkritisch; die im Schaltplan angegebenen Werte ergeben etwa dieses Verhältnis.
- Der Wert von C2 wurde durch Probieren an einem leistungsstarken Labornetzteil mit 3 A Ausgangsstrom und dem Netbook ermittelt.
Technische Daten⚓
Die technischen Daten des Reglers sind:
- Ausregelbare Eingangsspannung: 12,2 .. 18 V
- Wenn kleiner, dann ungeregelt mit 200 mV Spannungsverlust
- Wenn größer, dann inakzeptable Verlustleistung. Der Regler dürfte beim irrtümlichen Kurzzeitbetrieb am 24-V-Bordnetz eines Busses oder LKWs nicht kaputtgehen.
- Ausgangsspannung: 12 V (gemessen wurde hier 11,7 V)
- Durchgangsstrom: 3 A (7 A mit der angegebenen Bestückung)
- Ausgang kurzschlussfest bei 7 A
- Kein eingangsseitiger Überspannungsschutz
- Kein Überhitzungsschutz
- Unterspannungsanzeige
Stabilität⚓
Längsregler arbeiten äußerst zuverlässig und sollten Schwankungen und Störungen auf dem Bordnetz sicher ausgleichen. Der Kondensator C2 unterdrückt Schwingneigung, insbesondere an höherohmigen Quellen. Daher sollte die Zuleitung unbedingt möglichst kurz und mit reichlich Querschnitt sowie einem geeigneten Zigarettenanzünderstecker ausgeführt werden! (Im Muster war die Druckfeder für die Sicherung das Hauptproblem, sie glühte bei der Inbetriebnahme unbemerkt und schmolz sich durch das Plastgehäuse.) C2 sorgt allerdings auch für ein Überschwingen der Ausgangsspannung beim Zuschalten der Bordspannung (= Zigarettenanzünderstecker einstecken oder Zündschlüssel betätigen) auf 12,8 V, gemessen unter Last. Das ist sicherlich noch akzeptabel.
