Duales ±12-VDC-Netzteil aus 230-VAC – Schaltplan & Anleitung

230 VAC zu ±12 VDC Duales Netzteil – Schaltplan

Wie der Name sagt, wandelt diese Schaltung die Netzspannung (~220 V AC) in zwei Spannungen von +12 V und -12 V DC um – beide gleichzeitig verfügbar.

Manche Anwendungen benötigen gleichzeitig eine positive und negative Spannung gleicher Größe. Das duale Netzteil löst dies. Einfache Schaltung, hier Design und Aufbau.

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Duales Netzteil – Schaltplan

Bauteile exakt wie im folgenden Schaltplan verbinden für korrekte Funktion.

Benötigte Materialien

1. Mittig abgegriffener Transformator (Center-Tapped)
2. Gleichrichterdioden
3. Kondensatoren
4. Spannungsregler-ICs (7812 und 7912)
5. Kippschalter
6. DC-Last oder Motor

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Transformator

Allzweck-Netztransformator für Chassis-Montage. Primärwicklung 240 V, sekundär mittig abgegriffen. Wirkt als Abwärtstransformator: 240 V AC → 12 V DC (nach Gleichrichtung/Glimmung).

Ein Transformator regelt AC-Spannungen (hoch- oder heruntertransformieren). Funktionsweise: Zwei eng beieinander liegende Wicklungen. Wechselstrom im Primärkreis erzeugt Magnetfeld. Gegenseitige Induktion überträgt Energie auf Sekundärwicklung. Induzierte wechselnde Spannung in Sekundärwicklung. Häufigster Kern: hochpermeables Siliziumstahlblech. Schematische Darstellung:

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1N4007 Diode

1N4007 ist PN-Übergangs-Gleichrichterdiode. Stromfluss nur in einer Richtung. Anwendungen: Freilaufdioden, Netzteil-Gleichrichtung, Inverter, Konverter etc.

Pin Nr.	Pin Name	Ladung
1	Anode	+
2	Kathode	-

Elektrische Kenndaten (wie zuvor): Durchlassspannung 1,1 V @ 1 A, Sperrstrom 5 µA @ 25 °C, Kapazität 15 pF @ 1 MHz, max. Sperrstrom 30 µA @ 75 °C, mittlerer Gleichstrom 1 A, Spitzensperrspannung 1000 V. Merkmale: geringer Sperrstrom, niedrige Durchlassspannung, hohe Stoßstromfestigkeit.

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Anwendungen in Embedded Systems: Konverter, Schaltzwecke, Freilaufdioden, Inverter, Netzteil-Gleichrichtung, Rückstromschutz für Mikrocontroller.

IC 7812 Spannungsregler

Von den zwei Regler-Typen erzeugt IC 7812 positive Ausgangsspannung bezüglich Masse. Ähnliches IC der 79xx-Familie (7912) erzeugt negative Spannung bezüglich Masse.

Verfügbar in TO-3, TO-92, SMD – am häufigsten TO-220. Eingangs-Schwellenwert: Eingangsspannung muss > Ausgangsspannung + 2,5 V sein. Auch Stromschwelle: Eingangstrom ~1 A über Ausgangsstrom.

Vorteile IC 7812:

• Keine externen Bauteile zum Abgleich/Sättigen nötig.
• Integrierter Schutz vor hohen Stromstößen.
• Integrierter Kühlkörper verhindert Überhitzung/Kurzschluss.

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Pin-Belegung IC 7812: Drei Pins: IN (positiver Eingang), OUT (positiver Ausgang), GND (gemeinsame Masse).

IC 7912 Spannungsregler

Im Gegensatz zu 7812 regelt 7912 auf konstant -12 V (statt +12 V). Beliebtester negativer Regler der 79xx-Serie. Da Endziffer 12 → -12 V Ausgang.

Ähnliche Merkmale wie 7812:

• Mindest-Eingangsspannung ca. -14,5 V
• Spitzenstrom ~2 A
• Mittlerer Ausgangsstrom bis 1 A
• Integrierte Schutzmechanismen gegen Überlast & Kurzschluss
• Nur TO-220 Gehäuse

Schaltbild der drei Pins:

Anwendungen:

• Schaltungen mit konstantem -12 V, Referenzspannung für Analog/Digital
• Strombegrenzer (begrenzter Ausgangsstrom)
• Kombination mit positivem Regler für Dual-Supply-Schaltungen
• Ausgangspolaritäts-Umkehrschutz (integrierte Überspannungs-/Kurzschlusssicherheit)

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Funktionsweise des Dualen Netzteils

In vier Schritten erklärt:

1. 220 V Netzspannung → 12 V AC mittels Abwärtstransformator.

Eingang aus Netz, zuerst Spannung auf Zielwert reduzieren. Ausgang des Transformators ~12 V (Center-Tapped). Primärseite an Netz, Sekundärseite liefert ~24 V zwischen den äußeren Enden. Da Center-Tapped: Jeder äußere Anschluss gegen Mittelabgriff = 12 V, jedoch entgegengesetzte Polarität (180° phasenverschoben). Ergebnis: Zwei AC-Spannungen, gleich groß (12 V), gegensätzliche Polarität.

2. 12 V AC → 12 V DC mittels Vollbrückengleichrichter.

Die beiden äußeren Anschlüsse (12 V gegensätzliche Polarität) an Brückengleichrichter (Vollbrücke). Dieser wandelt AC in DC. Dioden-Brücke: Dioden mit 6 A Strombelastbarkeit, 400 V Spannungsfestigkeit (netzseitiger Eingang).

3. Ripple-Glättung am Gleichrichterausgang.

Gleichrichter erzeugen inhärent Ripple. Ungeglätteter Ausgang kann Schaltungen nicht sauber versorgen. Glättung durch Kondensatoren (Filter). Werte: 2200 µF, 25 V Spannungsfestigkeit. Erzeugt 12 V DC mit minimalem Ripple.

4. Regelung der 12 V DC Spannung.

Kondensatorausgänge nicht direkt an Last anschließen – Kondensatoren auf 12 V geladen (nur Filter). Wird Last angeschlossen, ändern sich Spannungen, unsauberer Ausgang. Deshalb Regler nötig: 7812 (+12 V) und 7912 (-12 V) erzeugen stabile ±12 V DC.

Anwendungen des Dualen Netzteils

• Operationsverstärker (Op-Amps) benötigen zwei Versorgungsspannungen (+ und -). Duales Netzteil versorgt Op-Amp-Schaltungen.
• DC-Motoren als Last: Funktionieren in jeder Polarität für halbe Zeit. Duales Netzteil simuliert dieses Verhalten.