Der Spannungswert des Relais richtet sich nach der Spannungsversorgung der Geräteschaltung. Um den Bauteileaufwand für die Einschaltstrombegrenzerschaltung möglichst gering zu halten wird lediglich die induzierte, sekundäre Trafospannung mit dem Komparator TLC393 auf ein Vorhandensein der Trafospannung überprüft. Er kann mit bis zu 16V betrieben werden.

Am Ausgang des Komparators ist das Gate eines MOSFET (hier: IRLZ24N) angeschlossen. Damit wird die Drain/ Source-Strecke ein- bzw. ausgeschaltet. Ein 1kΩ-Schutzwiderstand am Gateanschluss verhindert ein wildes Oszillieren der Drain/ Source-Strecke, das bei der Schwelle von nicht leitend auf leitend und umgekehrt entstehen kann. Ein Kondensator von 100nF bildet mit einem 51kΩ-Widerstand ein Zeitglied mit einer Zeitkonstante, die mindestens so groß sein muss wie die zeitliche Ausdehnung einer 50Hz-Sinuswelle lang ist, also müssen 20ms überbrückt werden. Für den Richtwert der Zeitkonstante gilt:

5 x τ = 20ms

1 x τ = 4ms

τ = R x C

In der Praxis zeigt sich aber, dass zwischen dem errechneten Richtwert und der praktischen Umsetzung doch ein wesentlicher Unterschied vorhanden ist. Zum Einen erwärmt sich der 0,6W-Widerstand ein wenig, was wahrscheinlich auf den pulsierenden Strom bei der Auf- und Entladung des 100nF-Kondensators zurückzuführen ist. Zum Anderen entlädt sich der Kondensator schneller als die geforderten 20ms. Um den Auf- und Entladestrom bei einer grösseren Kapazität nicht weiter zu erhöhen, habe ich es bei den 100nF-Kondensator belassen und nur den Vorwiderstand auf 82kΩ vergrössert.

Nun könnte man den Auf- bzw. Entladestrom des 100nF-Kondensators mithilfe der Infinitesemalrechnung oder auch einfacher mit der Laplace-Transformation theoretisch errechnen. Ich habe allerdings einfach die Leistungsangabe des Widerstandes von 0,6W auf 2W erhöht. Das müsste auch im Dauerbetrieb den 82kΩ-Widerstand nicht übermäßig belasten.

Für die Größe der Stromstärke zur Trafospannungsprüfung orientierte ich mich nach den Stromwert, den mein Funktionsgenerator bei einer Prüfspannung von etwa 1V~ entstehen läßt, nämlich 60µA~.

Physikalische Konstanten