Längsregler sind einfache Spannungsregler, die direkt die Spannung umwandeln, indem sie einen VDR (Voltage Dependent Resistor) nachbilden, der immer die gleiche Ausgangsspannung rauslässt.

Festspannungsregler sind die einfachsten dieser Art. Genannt sei hier die 78xx-Reihe (positiv) und die 79xx-Reihe (negativ). Diese sind prinzipell ein Längstransistor, der an der Basis eine Z-Diode hat, die die Spannung konstant hält.

Dabei gibt es zwei Regelpfade der Spannung: Der Regelpfad Uz-Ube-Ua und der Pfad Ua-Uce-U+.

(1) Steigt der Lastrom, so steigt auch Ua. Da Uz annähernd konstant ist, wird Ube kleiner. Das veranlasst den Transistor etwas mehr zu sperren und Uce steigt (da U+ = konstant), was dafür sorgt, dass der Laststrom sinkt und Ua wieder runtergeht.
(2) Sinkt der Laststrom, so wird Ua kleiner und Ube wird größer. Dadurch wird der Transistor mehr angesteuert und Uce sinkt, wodurch mehr Strom fließen kann und Ua steigt wieder.

Sollte die Eingangsspannung steigen, so fließt mehr Strom, was dafür sorgt, dass Ua größer wird. Es tritt die Regelkette (1) in Kraft.
Sollte die Eingangsspannung sinken, so fließt weniger Strom, was dafür sorgt, dass Ua kleiner wird. Es tritt Regelkette (2) in Kraft.

Zu beachten ist, dass die Ausgangsspannung Ua aufgrund der Maschenregel immer Uz + Uce ist.

Folgend ist die Standardschaltung für den 7805. Da dieser eine Drop-Voltage von 3V braucht (U+-5V>=3V), sollten mindestens 8V als Versorgungsspannung U+ benutzt werden. Die Kondensatoren am 7805 sorgen dafür, dass eventuelle Schwingungen abgefangen werden und die Regelung sauberer ist.

Wenn man nun eine regelbare Spannung braucht, ist das schon um einiges komplexer. Aber auch dafür gibt es fertige Bauteile, wie zum Beispiel LM317 oder LM340K. Diese arbeiten intern mit einer Differenzspannung zwischen dem Output und dem Adjust-Eingang, an dem ein einstellbarer Spannungsteiler liegt.

Ich habe mal ein Reglenetzteil mit dem LM317 aufgebaut, das bis 1,5A (Imax) liefert. folgend der Schaltplan

Die Dioden sorgen für einen Spannungsausgleich beim Abschalten, um den LM317 zu schützen. Der Spannungsteiler für die Referenzspannung besteht aus R3 und R2.

Die Eingangsspannung sollte immer größer als die Ausgangsspannung gewählt werden, weil über dem LM317 immer Spannung abfällt. (Typischerweise 3V)

Womit wir bei dem Problem der Spannungsregler wären. Da über ihnen immer die Restspannung abfällt (Ue-Ua), verbraten diese bei Last viel Leistung. Das ist grundsätzlich bei allen Linearreglern so. Man sollte also entsprechend entweder für gute Luftzirkulation sorgen oder einen kleinen Kühlkörper an die Regler schrauben!

Auch wenn über den Reglern viel Leistung verloren geht, so liefern diese eine saubere Ausgangsspannung und bestehen nur aus wenigen Bauteilen. Die Schaltung bleibt kompakt und ist universal einsetzbar.