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Daß so ein Wert in einem so winzigen Gehäuse Platz findet (ø
13,5 mm und 8 mm hoch), ist verschiedenen technologischen
Anstrengungen zu verdanken: Die Elektroden bestehen aus dop-
pellagiger Goldfolie, was im Amerikanischen zur Abkürzung
Gold Cap geführt hat (für Gold Capacitor).
Gefüllt ist er mit nassem Elektrolyt, das allerdings nur eine ein-
geschränkte Spannungsfestigkeit besitzt (die aber vollkommen
ausreicht): Beim verwendeten Typ ist die zulässige Betriebsspan-
nung auf 5,5V begrenzt (kurzzeitig sind 6,3V erlaubt), was die
parallelgeschaltete Z-Diode D5 erklärt.
Obwohl dieser Elko die 100...1000fache Kapazität herkömmli-
cher Typen besitzt, kostet er nur 5...10mal so viel wie diese. Seine
Einsatzgebiete in der Industrie liegen auf dem Sektor der Not-
stromversorgung, wo er gegenüber Primär- und Sekundärbatte-
rien wesentliche Vorteile besitzt (z.B. bei der Netzausfallsiche-
rung von Halbleiterspeichern, dem sogenannten Memory Back-
up). Diese sog. „Gold Caps“ werden auch vorwiegend eingebaut
in Elektronikherde, z.B. als Netzausfallüberbrückung für die
Herduhr und sonstige eingespeicherte Programme.
Wenn unsere beiden Leuchtdioden bei Stromdürre ihren Bedarf
aus diesem Elko decken und zusammen 2 x 0,6mA = 1,2mA zie-
hen, dann dauert es rund 150s, ehe die Elko-Ladespannung vom
Anfangswert 5V auf 3V abgesunken ist, wo die Stromquellen
langsam zu „versiegen“ beginnen.
Während dieser unendlich langen Zeit liefert der Elko den be-
nötigten Saft, was ihm den treffenden Beinamen „Kondensator-
Batterie“ eingebracht hat. Solarbetriebene Rechner oder Uhren
können mit so einem Kraftpaket tagelang betrieben werden,
wenn es erst einmal „aufgetankt“ ist.
Zu diesem Elko-Exoten noch ein paar ergänzende Worte: Die an-
gesprochenen Vorteile gegenüber herkömmlichen Akkus beste-
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auch T2 zu leiten und nimmt T1 einen Teil des R2-Basisstroms
weg.
Zu viel Basisstrom kann T2 allerdings nicht abzweigen, weil dann
T1 sperren würde, und T2 keine Basis/Emitter-Spannung mehr
zum Leiten hätte (die Vorspannung von 0,6 V an R4). Es stellt sich
also ein Spannungsgleichgewicht ein: Die 0,6 V an R4 braucht T2,
um überhaupt zu leiten; würde das nicht passieren, dann würde
T1 ein unkontrolliertes Übermaß an Strom liefern.
An einer (roten) Leuchtdiode liegt im aktiven Zustand eine
Durchlaßspannung von ca. 1,6V an; am Emitter von T1 ergibt sich
also ein Potential von ca. 2,2V gegen Masse, und zwar unabhän-
gig von der Oberspannung Uo! Die Basis des leitenden Tran-
sistors T1 liegt wiederum ca. 0,6V über dessen Emitter-Potential,
also bei rund 2,8V.
Sobald Uo also Werte um 3V oder darüber erreicht, können die
angeschlossenen Konstantstromquellen ihren Betrieb aufneh-
men; der Maximalwert für Uo wird hier auf 5,1V begrenzt, was
aber für die Funktion der Stromquellen völlig bedeutungslos ist.
Zur Betrachtung der Stromquelle bleibt uns noch eine abschlie-
ßende Bemerkung übrig: Wenn am 1kΩ großen R4 gerade 0,6V
abfallen (zur Grundfunktion erforderlich), dann muß hierzu ein
Strom von ca. 0,6mA fließen. Der durchströmt auch die vorge-
schaltete LED und bleibt konstant, weil sich auch die Basis/
Emitter-Spannung an R4 (so gut wie) nicht ändert (auch nicht bei
Schwankungen von Uo).
Der zweite eingangs angesprochene Schaltungsteil besteht aus
dem Elko als Energiespeicher. Nun ist das vom Prinzip her nicht
umwerfend neu, denn jedes Primitiv-Netzteil überbrückt die
„Täler“ zwischen den 10-ms-Halbwellen mit einem Speicher-
Elko. Umwerfend in diesem Fall ist nur die Kapazität des ver-
wendeten Elkos, die sage und schreibe 100 000µF beträgt!