Einschalten kapazitiver Lasten über einen Transistor

Das Einschalten kapazitiver Lasten ist nicht unproblematisch. Eine Kapazität, also beispielsweise im klassischen Fall ein Kondensator, ist zum Einschaltzeitpunkt ungeladen.
Es befinden sich also keine Ladungsträgerkonzentration auf eine der beiden Platten.
Zum Zeitpunkt des Einschaltens können die Kondensatorplatten also noch reichlich Elektronen aufnehmen. Der Stromfluss ist also beim Einschalten sehr hoch. Der Widerstand einer Kapazität beim Einschalten also sehr gering.
Im Idealverhalten bildet eine Kapazität im Einschaltzeitpunkt einen Kurzschluss.
Im Video dieses Artikels wird dieses Verhalten mit Hilfe einer Simulation in PSpice untersucht.
Als Referenz wird zunächst einmal das Einschalten einer ohmschen Last über einen Transistor simuliert.
Durch die schnelle Zeitschaltzeit des Transistors erfolgt der Anstieg des Stroms gleichzeitig mit dem Anlegen der Steuerspannung an der Basis des Transistors.
Die Höhe der Stromstärke ist nach dem ohmschen Gesetz durch den ohmschen Widerstand begrenzt.
Das Verhalten ist also genau so, wie man es für das Schalten einer Last wünscht.

Das Schalten kapazitiver Lasten

Im nächsten Schritt wird nun ein Kondensator parallel zum Lastwiderstand geschaltet.
Nach der Simulation mit PSpice erkennt man im Probefenster das Problem dieser Schaltung.
Der Kondensator hat währende des Einschaltvorgangs einen sehr geringen Widerstandwert und schließt somit den Widerstand kurz. Die Folge ist ein im Vergleich zur rein ohmschen Belastung hoher Kollektorstrom.
Nachdem der Kondensator aufgeladen ist hat er einen unendlich hohen Widerstand. Es wirkt dann also nur noch der ohmsche Widerstand. Dieser ohmsche Widerstand begrenzt dann wieder den Strom wie im ersten Fall.

Hohe Kapazitätswerte

Kondensators mit kleinen Kapazitäten sind sehr schnell aufgeladen und werden somit sehr schnell hochohmig. Bei höheren Kapazitäten erhöht sich die Ladezeit und damit die Dauer der höhen Stromstärke, so dass diese Stromstärken durchaus für den schaltenden Transistor gefährlich werden kann.

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Das Video und die Schaltung zum Schalten kapazitiver Lasten

Die in diesem Video verwendete Schaltung steht unter folgendem Link als PSpice-Projekt zum Download zur Verfügung.
Viel Spaß mit dem Video und dem simulieren eigener Schaltungen.