Gleichspannungsquellen

Gleichspannungsquellen liefern eine Gleichspannung, das heißt eine nahezu zeitlich konstante Potenzialdifferenz zwischen zwei Leitern. Im Idealfall bleibt die Ausgangsspannung unabhängig vom angelegten Laststrom konstant. Real existierende Quellen besitzen jedoch einen Innenwiderstand und beschränkte Leistungsfähigkeit; dadurch sinkt die Spannung mit zunehmendem Laststrom.

Die elektrische Quelle lässt sich durch das Thevenin-Äquivalent beschreiben: eine Gleichspannung E in Serie mit einem Innenwiderstand r. Die Ausgangsspannung bei einem angeschlossenen Lastwiderstand RL ist V = E − I·r; I entspricht dem Strom durch RL. Die maximale Leistungsabgabe erfolgt annähernd, wenn RL gleich dem Innenwiderstand r ist.

Gängige Typen Gleichspannungsquellen sind Batterien und Akkumulatoren, Netzteile und Labornetzgeräte, Gleichrichterschaltungen mit Glättung, Solarzellen mit Regulierung sowie Generatorsysteme mit Gleichrichter. In elektronischen Geräten kommen oft stabilisierte, wenig pulsierende DC-Quellen zum Einsatz, während Solarstromsysteme oft mit Reglern und Pufferspeichern stabilisiert werden.

Zu den relevanten Eigenschaften zählen Spannungsstabilität, Rippel und Transientenverhalten, Temperaturabhängigkeit sowie innere Schutzmaßnahmen wie Kurzschluss- und Überspannungsschutz. Netzteile nutzen Regler, um eine konstante Ausgangsspannung auch bei Schwankungen der Eingangsseite sicherzustellen.

Anwendungen finden sich in der Elektronik, Labor- und Messtechnik, der Telekommunikation, der Automobil- und Industrieelektronik sowie in Notstrom- bzw. DC-Bus-Systemen von Speichern und Rechenzentren.

Hinweise: Bei der Analyse von Schaltungen mit Gleichspannungsquellen ist das Thevenin-Modell oft hilfreich; die Auswahl der Quelle richtet sich nach benötigter Spannungsstabilität, zulässigem Laststrom und Kosten.