Hobby-Elektronik: Impulsbreiten-modulierte Fahrregler mit BTS 629 A und U 2352 B

(Stand 10.11.2002): In dem neuen Hauptkatalog von CONRAD (Hauptkatalog 2003) fand ich auf S. 942 die beiden vorstehend genannten PWM-Regler-ICs (Best.-Nr. 175986-77 bzw. 164119-77). Die ICs sind für die Regelung von gleichstrombetriebenen Kleinmotoren, als Halogenlampen-Dimmer und ähnliche Anwendungen gedacht und scheinen mir auch zum Bau von Impulsbreiten-gesteuerten Fahrreglern bestens geeignet zu sein. Das Datenblatt für den BTS629A ist auf der Seite http://circuit.codns.com/datasheet_dimmer.htm (Dank an Jan für den Hinweis !), eine Anwendungsbeschreibung als Fahrregler auf der Seite www.huebsch.at/train/Elektronik/DC_Regler.htm zu finden. Das Datenblatt für den U2352B (Temic-Telefunken Semiconductors) ist auf der Seite www.pulsdetektor.de/datenblatt/u2352.pdf zu finden.
Die beiden folgenden Bilder zeigen keine von mir erprobten Fahrregler-Schaltungen, sondern lediglich als Anregung die prinzipiellen Applikations-Schaltungen, nach denen ein Fahrregler aufzubauen wäre.
Für Mitteilungen über Bau und praktische Erfahrungen mit diesen ICs als Fahrregler wäre ich dankbar !


zu Bild 1: Der BTS629A ist in einem 7-beinigen (den Festspannungsreglern 78XX ähnlichen) Gehäuse untergebracht. Die Betriebsspannung kann 4 bis 17 Volt und der Laststrom bis 2 Ampere betragen. Das IC ist gegen Unter- und Überspannung geschützt und besitzt eine interne Temperatur-Sicherung (150 Grad C) und Strombegrenzung (2 A), es sollte also kaum zu schlachten sein ;-)
Bild 1 zeigt die einfache Betriebsschaltung als Motorregler. Als Fahrregler für Z-Loks wäre diese mindestens noch um einen Fahrtrichtungs-Umschalter und wohl durch einen Kondensator geeigneter Größe etwa parallel zum Motor zur Verminderung der Flankensteilheit der Impulse zu ergänzen. Ich vermute (!), daß der 47n-Kondensator an Pin 5 die Impulsfrequenz (100 Hz) bestimmt, die ggf. durch einen anderen Kondensatorwert modifiziert werden kann.
ANMERKUNG: Wie mir verschiedentlich berichtet wurde, hat sich dieses IC als Modellbahnregler zwar gut bewährt, als Nachteil zeigte sich jedoch, daß sich die Ausgangsspannung nicht ganz auf Null herabregeln läßt.
Man sollte daher einen Polwender mit Ausschalter in Schaltermittelstellung verwenden (Abb. 1a)

Bild 2 (dem Telefunken-Datenblatt entnommen) zeigt eine typische Applikations-Schaltung des U2352B.Das bipolar aufgebaute IC ist in einem 8-poligen DIL-Gehäuse untergebracht. Die interne Betriebsspannung Vs an Pin 8 stellt sich über den Spannungsabfall an R1 durch eine interne Schaltung (eine Art Zenerdiode) auf Vs = 6,2 bis 7,2 V (typ. 6,8 V) ein. Das IC ist speziell zur Steuerung von Leistungs-Mosfets gedacht. Dem Ausgang Pin 7 darf maximal ein Ausgangsstrom von 20 mA entnommen werden. Eine Strombegrenzung kann wahlweise durch Abfühlen des Laststromes an einem Shuntwiderstand Rsh (wie hier gezeigt) oder am Durchgangswiderstand des Mosfets realisiert werden.
Als Fahrregler wäre nebenstehende Schaltung wiederum um einen Fahrtrichtungsumschalter und ggf. zur Minderung der Impulsflanken-Steilheit um ein Tiefpaßfilter am Ausgang (Pin 7) und/oder einen Kondensator parallel zum Motor zu ergänzen.
Einzelheiten zur Schaltungsdimensionierung
Spannungsversorgung: R1 hängt von der angelegten Betriebsspannung VB ab: R1 = (VB - Vs)/Itot, wobei Vs = typ. 6,8 V, Itot = Is + Ix, wobei Is = typ. 3 mA der vom IC aufgenommene Strom und Ix der von den äußeren Komponenten (die beiden Spannungsteiler) aufgenommene Strom ist. Dimensionierungsbeispiel: Mit den als typisch angegebenen Werten für Vs, Is sowie mit VB = 12 V und Ix = als vernachlässigbar angenommen, ergibt sich für R1 = 1,73 kOhm, also als praktischer Wert 1,5 kOhm. (R1 darf höchstens so klein gewählt werden, daß Is maximal 20 mA wird.)
Laststrombegrenzung: Die an Rsh abgegriffene Spannung wird über R9 dem Pin 4 zugeführt. Übersteigt die Spannung an Pin 4 die mit dem Trimmer R3 an Pin 3 eingestellte Spannung (offset max. 15 mV), so wird der Ausgang Pin 7 blockiert. Zum Wieder-Freischalten muß die Betriebsspannung (z.B. mit einem Taster vor R1) kurzzeitig unterbrochen werden. Dimensionierungsbeispiel: Der maximal zulässige Motorstrom soll 1 A sein, es wird Rsh = 0,47 Ohm gewählt, dann beträgt der Spannungsabfall 0,47 V an Rsh. An Pin 3 ist also 0,47 V mit dem Trimmer R3 einzustellen.
Oszillatorfrequenz: Die Oszillatorfrequenz f (Maximalwert 50 kHz) wird durch den Kondensator Cosc an Pin 1 bestimmt und ergibt sich zu f = 55/(Cosc x Vs) mit den Einheiten f in kHz, Cosc in nF, Vs in V. Für einen Fahrregler mit 50 Hz Impulsfrequenz wäre also Cosc = 160 nF zu wählen.
Mit R6 (Fahrregler-Potentiometer) wird die Impulsbreite eingestellt.
Sonstiges: D1 = 1N4007, T1 z.B. = BUZ51, RG >= 1kOhm