Die Implementierung

Der Ausgangspunkt ist der bekannte Schaltnetzteil-Schaltkreis MC34063 im Spannungsinverterbetrieb. Hier die Referenzanwendung:

Die Inverterschaltung bedient sich eines Tricks. Da der Fehlerkomparator nur den negativen Eingang ausgeführt hat, schließt man die Masse des IC an das negative Ausgangspotential an. Damit sind für den IC alle Spannungen positiv und der Komparator kann mit dem negativen Eingang richtig arbeiten. Es bedeutet aber auch, dass mit der erzeugten negativen Spannung der IC mitversorgt werden muss (ca. 2 mA).

Um den gestellten Anforderungen näher zu kommen, wird die Schaltung folgendermaßen  modifiziert:

Der Spannungsteiler für die Rückkopplung ist jetzt gegen +5 V aufgespannt und hat einen Poti zum Nachstellen. Das heißt, die Bias-Spannung ist von den Schwankungen der Versorgungsspannung völlig unabhängig. Ein Kondensator zum Entstören des ICs ist auch dazu gekommen.

Und hier die richtig dimensionierten Werte:

• V_in = 5 V
• V_out = -9 V (max)
• I_out = 5 mA (+ 2,5 mA für den IC)
• F_min = 42 kHz

Das ergibt:

• L1 = 1 mH (60 mA)
• D1 = 1N4148 oder sogar BAT42
• R1 = 2,7 kΩ
• R2 = 15 kΩ
• R4 = 10 kΩ (Poti)
• R3 = 5.6 Ω (Strombegrenzung)
• C1 = 22 µF (Eingang)
• C2 = 100 nF (Entstörung)
• C3 = 680 pF (Oszillator)
• C4 = 47 µF (Ausgang)

Jetzt noch die Schutzschaltung. Diese könnte so aussehen:

Die Konstantstromquelle CCS erzeugt eine konstante 4.7 V Referenzspannung über den Widerstand R_REF. Der OP-Verstärker arbeitet als Komparator. Er schaltet durch, sobald die Versorgungsspannung (+5 V) unter 4.7 V fällt. Damit schaltet er die Bias-Spannung ab. Der OP muss natürlich mit seinem Ausgangsstrom den LCD versorgen können. Man sollte auch beachten, dass diese Schaltung nicht kurzschlussfest ist!

Zufällig hat der MC34063 einen größeren Bruder, der einen OP und die Schaltdiode beinhaltet. Es ist der µA78S40 – der perfekte IC für unsere Zwecke. Hier der endgültige Schaltplan mit der Schutzschaltung, auf der Basis von µA78S40:

Dieser IC führt zwar beide Eingänge des Fehlerkomparators aus, wegen dem OP-Verstärker wird trotzdem die Masse des IC auf dem negativen Potenzial belassen. Hinter dem OP-Ausgang wurde noch ein LC-Glättungsglied beschaltet, um die Ausgangsspannung ein bisschen „zu beruhigen“. 10 µH and 1 µF reichen völlig aus. Der Kondensator sollte sowieso nicht zu groß sein, damit der OP den Stress beim Abschalten gut verkraften kann.

Und die fertige Platine als Beispiel:

Viel Spaß mit dem Inverter!

Gregor