Das hier ist ein kleiner Schaltregler, den ich vor Kurzem zu Demonstrationszwecken für einen Kollegen gebaut habe.
Es handelt sich hierbei um einen Aufwärtswandler, der aus einer kleinen Spannung eine größere erzeugt. Er erreicht Wirkungsgrade von rund 0,9, was doch recht gut ist.
Er funktioniert mit einer geschaltenen Induktivität (das runde Ding mit der Aufschrift "104") und einem nachgeschalteten Pufferkondensator. Rein rechnerisch müssten es 1500 µF sein, die hatte ich aber nicht da. Also sinds 2x 1000 µF geworden. Das senkt die Brummspannung. Gespeist wird das Ganze hier mit einer Batterie aus Lithiumzellen.
Der Regler ist ein LM2577T-ADJ und gehört zur "SIMPLE-SWITCHER"-Familie von National Semiconductor.
Eingangseitig sind mehrere Kapazitäten vorhanden. Zweimal 1000 µF, weil der Kollege ein Schaltnetzteil verwendet und der Regler sonst nen Schluckauf bekommt, einmal 100 nF, der das Schaltverhalten des Reglers verbessert und einmal 100 µF, um auch noch die letzte Unregelmäßigkeit auszumerzen. Antiparallel zur Spannungsquelle liegt eine 1000V-Diode, falls jemand auf die Idee kommt, nen 10m langes Kabel dranzumachen. Das wäre nämlich ne Spule...
Dann kommt an Pin 1 das Kompensationsnetzwerk, damit ein schönes Rechteck am Schalter von Pin 2 entsteht. Pin 3 ist Masse. Pin 4 ist die Rückkopplung, die mit Hilfe eines Spannungsteilers die Ausgangsspannung festlegt. Pin 5 ist die Stromversorgung. Daran hängt auch die Spule, die durch Selbstinduktion die höhere Ausgangsspannung erzeugt. Die nachfolgende Shottky-Diode lässt den Strom nur in eine Richtung passieren, da beim Abschalten der Spule genau an dieser Stelle das Pluspol ist, im Gegensatz zum Ladezustand. (Lenz'sche Regel; Physik 7. Klasse)
Danach kommt nochmal ne Diode antiparallel zur Sicherheit, die Puffer-Elkos und dann natürlich die Last.
Die Eingangsspannung liegt bei etwa 3,9V.
Die Ausgangsspannung beträgt rund 6,1V. Genaueres Messen zeigt 6,04V. Das Messgerät hat eine kleine Ungenauigkeit.
Als Last sind zwei dieser Glühlampen parallel geschalten. Das bedeutet eine Last von rund 6W. Bei 6V Spannung bedeutet das einen Strom von 1A.
Die Schaltfrequenz beträgt rund 51 kHz. Laut Datenblatt schwankt sie zwischen 48 und 52 kHz.
Kanal eins (gelb) zeigt den Ausgang am Schalter, gemessen gegen Masse und dient als sauberes Triggersignal, um ein stehendes Bild zu erhalten. Kanal 2 (grün) zeigt den Wechselspannungsanteil der Ausgangsspannung. Es gibt somit die Brummspannung an. Wie man hier sieht, beträgt sie rund 40 mV im Mittel. Ihre Form ist rechteckig. (Die Spitzen gleichen sich im Mittel aus und sind daher nicht von Belang)
Die dafür verwendeten Elkos. Die 10V sind eine Forderung des Datenblatts. 6,3V wären zu knapp und deswegen soll man möglichst die übernächste Spannungsfestigkeit verwenden.
Wie man sieht, funktioniert die Schaltung perfekt.
Wie verändert sich das Ausgangssignal, wenn die Kapazität kleiner wird? Probieren wir es aus...
Hm... Das Taktsignal ist unmerklich breiter geworden. Aber: Was ist mit der Brummspannung passiert? Die ist um rund die Hälfte gestiegen. Das ist auch logisch, denn Pufferkapazität hat sich halbiert und somit muss die ganze Arbeit jetzt nur ein Elko leisten. Der schafft das natürlich durch seine geringere Kapazität nicht.
Böses Spiel. Die Schaltung funktioniert wohl auch ohne Elkos?
Äh.. Nein. Wie man sieht, bricht sie Spannung völlig zusammen. Der Schaltregler und die Spule werden heiß. Interessant ist, daß hier Spannungsspitzen von knapp 20V auftreten. Die komplette Regelung versagt völlig.
Jetzt schauen wir mal, was eine FALSCHE Kapazität für Auswirkungen hat. Zur Verdeutlichung ist der Wert ein wenig übertrieben 
Es funktioniert. Irgendwie. Aber nicht richtig. Die Brummspannung beträgt hier bis zu 2V und man kann schön erkennen, wie der Regler verzweifelt versucht, eine stabile Ausgangsspannung zu erzeugen.
Natürlich kann man mehrere Elkos gegen einen größeren austauschen, der der Gesamtkapazität der vorherigen Gruppe entspricht.
Das Ergebnis entspricht in etwa dem Ergebnis mit den zwei 1000ern.
