Einfacher Spannungswandler bzw. Wechselrichter mit dem NE555

Wenn eine bestimmte Ausgangsspannung benötigt wird und diese nicht durch ein Netzteil oder eine andere Spannungsquelle bereitgestellt werden kann, wird ein Spannungswandler benötigt. Besonders häufig wird auf Spannungswandler zurückgegriffen, die aus einer höheren Eingangsspannung eine niedrigere Ausgangsspannung machen. Häufig werden solche Spannungswandler mit integrierten Spannungsreglern oder einfachen Widerständen umgesetzt. Etwas anders sieht es dann aus, wenn eine niedrige Eingangsspannung in eine höhere Ausgangsspannung umgewandelt werden soll. Steht am Eingang eine Wechselspannung zur Verfügung, ist das Ziel recht einfach zu erreichen. Ein einfacher Transformator genügt hier, um die niedrige Eingangsspannung in eine höhere Wechselspannung umzuformen. Was ist aber nun, wenn als Spannungsquelle lediglich eine Batterie zu Verfügung steht, die eine Gleichspannung bereitstellt?

Schaltbild des Spannungswandlers mit dem NE555
Schaltbild des Spannungswandlers mit dem NE555

Eine Möglichkeit, hier eine höhere Ausgangsspannung zu erzeugen, besteht darin, zunächst die Gleichspannung in eine Art Wechselspannung umzuwandeln, die dann ihrerseits durch einen Transformator in eine höhere Ausgangsspannung (ebenfalls eine Wechselspannung) umgewandelt wird. Diese kann dann entweder direkt als Wechselspannung benutzt oder zuvor mithilfe eines einfachen Gleichrichters in eine Gleichspannung umgewandelt werden. Das folgende Schaubild zeigt eine einfache Schaltung, die zwar keine hohen Stromstärken bzw. Leistungen am Ausgang zur Verfügung stellt, dafür aber recht einfach mit gängigen elektronischen Bauteilen aufgebaut werden kann. Im linken Bereich des Schaltbildes befindet sich ein NE555-IC, welches als astabiler Multivibrator fungiert und die zur Verfügung stehende Gleichspannung in eine Rechteckspannung umwandelt. Diese wird durch den mittleren Teil der Schaltung (die beiden Transistoren TIP41 und TIP42) verstärkt. Diese Rechteckspannung wird nun über einen Koppelkondensator an einen Transformator abgegeben. Dieser Transformator besteht aus einem einfachen Netztransformator, welcher quasi andersherum arbeitet. Der Ausgang des Transformators in dieser Schaltung war ursprünglich als Eingang gedacht, an dem die Netzspannung angelegt wurde. Angesteuert wird durch die elektronische Schaltung die einstige Sekundärseite des Transformators.

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Die Schaltung für den Spannungswandler bzw. Wechselrichter, wie man die Schaltung ebenfalls bezeichnen könnte, wurde zunächst auf einer einfachen Steckplatine aufgebaut, um sie zu testen. Als Ausgangstrafo habe ich einen einfachen Netztransformator genommen, der aus einem alten Radiogerät stammt. Wie man im Bild unten erkennen kann, funktioniert der Spannungswandler. Er liefert übrigenseine Wechselspannung in einer Höhe von etwa 150 Volt. Die Schaltung besitzt natürlich keine allzu hohe Stromstärke. Sie kann lediglich zum Abnehmen einiger Milliampere eingesetzt werden. Die am Ausgang bereitgestellte Wechselspannung könnte man auch in eine Gleichspannung umwandeln (beispielsweise mit vier Gleichrichterdioden des Typs 1N4007). Sehr gut eignet sich diese Schaltung mit nachgeschalteten Gleichrichter und Siebelko beispielsweise zum Erzeugen einer an Anodenspannung für Schaltungen mit Elektronenröhren.

Spannungswandler mit NE555 auf dem Breadboard aufgebaut
Spannungswandler mit NE555 auf dem Breadboard aufgebaut

Mit einer Wechselspannungsquelle funktioniert es einfacher

 

Etwas einfacher ist das Ganze, wenn aus einer Wechselspannung eine höhere Gleichspannung erzeugt werden soll. Ein Steckernetzteil beispielsweise, welches am Ausgang eine Wechselspannung bereitstellt, kann hier als Spannungsquelle dienen. Am Ausgang des Steckernetzteils wird einfach ein zweiter Netztransformator so geschaltet, dass die ursprünglichen Ausgänge beider Transformatoren miteinander verbunden werden. Die Sekundärseite des zweiten Trafos wird einfach mit dem Ausgang des Steckernetzteils verbunden. An die ehemalige Primärseite des zweiten Transformators kann nun ein Gleichrichter mit Elektrolytkondensator angeschlossen werden. Das folgende Bild zeigt eine solche Schaltung.

Aber Vorsicht: Am Ausgang einer solchen Schaltung liegt eine sehr hohe Ausgangsspannung an, die auch durchaus gefährlich werden kann. Am Ausgang der hier gezeigten Schaltung liegt beispielsweise eine Gleichspannung in Höhe von weit mehr als 200 Volt an. Um gefährliche Stromschläge zu vermeiden, sollte der Ausgang keinesfalls berührt werden, wenn die Schaltung in Betrieb ist. Gleiches gilt auch dann, wenn der Spannungswandler ausgeschaltet wurde, der Elektrolytkondensator allerdings noch aufgeladen ist.

Ich habe am Ausgang der Schaltung eine Leuchtdiode mit hochohmigen Vorwiderstand sowie einen ebenfalls hochohmigen Widerstand am Elektrolytkondensator angeschlossen, damit dieser sich nach den Abschalten des Spannungswandlers langsam entlädt. Die Leuchtdiode zeigt wiederum an, wenn die Schaltung noch unter Spannung steht. Mit diesem Aufbau können auf einfache Weise Anodenspannungen mit geringen Stromstärken erzeugt werden, um beispielsweise Röhrenschaltungen zu testen.

Spannungswandler mit Steckernetzteil und Gleichspannungsausgang
Spannungswandler mit Steckernetzteil und Gleichspannungsausgang
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