Spannungsvervielfacher für Röhren
Röhren benötigen eine hohe Anodenspannung. Um diese an Batterien zu betreiben benötigt man viele, teure Batterien oder einen Spannungswandler
Mit
diesem Spannungswandler ist es möglich Röhren an einer 9V Batterie
zu betreiben. Vor allem solche Röhren, die für Anodenspannungen von
ca. 50V ausgelegt sind. Für die meisten Anwendungen sind diese Spannungen
ausreichend.
Doch nun zur Schaltung: Röhren benötigen im Allgemeinen einen recht
geringen Anodenstrom von einigen mA. Ein sparsames Röhrenradio kommt schon
mit 5mA aus. Aus diesem Grund habe ich diese Spannungswandler-Schaltung gebaut.
Ein 4011 (oder ein 4001, oder auch ein 4069) bildet einen Oszillator, der auf
ca. 3kHz schwingt und ein Rechteck-Signal erzeugt. Die beiden anderen Gitter
dienen als Pufferverstärker um einen ausreichend hohen Strom zum Ansteuern
der Transistoren zu liefern. Die Transistoren dienen als Verstärker um
einen Strom von bis zu 150mA zu liefern. Diese Rechteckspannung wird auf einen
Vervielfacher gegeben, der die Spannung auf 42V im Leerlauf erhöht. Dadurch,
dass ich die Kondensatoren immer an Masse bzw. an das Rechteck-Signal gelegt
habe, hat die Schaltung einen geringen Innenwiderstand und ist somit stärker
belastbar. Allerdings müssen die Kondensatoren auch für die maximale
Betriebsspannung ausgelegt sein. Ich habe also 50V 22uF genommen. Unter Belastung
sinkt die Spannung auf ca. 37V ab und bleibt dann bis 10mA zimlich konstant.
Pro 2uF kann man ca. 1mA Strom entnehmen. Der Wirkungsgrad ist mit 53% recht
gering, für den ersten Testaufbau aber recht gut. Die meiste Leistung geht
an den Dioden verlohren. Hier könnte man Schottky Dioden einsetzten. Dann
hätte man 9x0,35V=3V höhere Ausgangsspannung. Weiterhin könnte
man die Transistoren durch MOSFETs ersetzen. Dann würde an dem Spannungsvervielfacher
eine um 1,4V höher Spannung anstehen. Dann wäre die Ausgangsspannung
5x9,6V=48V, und dann noch plus die 3V von den Dioden wäre die Spannung
ca. 51V. Mit über 45V bei Nennstrom hätte man einen höheren Wirkungsgrad
(über 65%). Nun noch mal etwas positives: Der Ruhestrom bei keiner Belastung
am Ausgang beträgt nur 1,5mA. Das meiste (oder fast alles) verbraucht der
Oszillator. Wenn man die Widerstände größer und dafür die
Kondensatoren kleiner machen würde, könnte man diesen Strom noch verringern,
so dass man bei einer Röhrenschaltung zum Ausschalten nur noch die Heizspannung
abschalten müsste.