Spannungsinverter mit dem NE555

Kann man Mithilfe einer elektronischen Schaltung eigentlich auch Spannungen invertieren, also deren Polarität verändern? Tatsächlich funktioniert dies. Mit der hier vorgestellten Schaltung lässt sich so ein Spannungsinverter auf recht einfache Weise mithilfe des Timer-ICs NE555 aufbauen. Zunächst das Schaltbild des Spannungsinverters:

Das Timer-IC NE555 dient hier, genau wie beim Spannungswandler, ausschließlich dazu, am Ausgang von Pin 3 abwechselnd zwischen Plus und Minus hin und her zu schalten. Der NE555 funktioniert also als automatischer Umschalter. Auch diese Schaltung funktioniert nach dem Prinzip der sogenannten Ladungspumpe.

Erläuterungen zur Funktionsweise der Schaltung

Es gibt hier zwei mögliche Schaltzustände am Ausgang des NE555. Ist der Ausgang auf Plus geschaltet, lädt sich der Kondensator C2 über die Diode D1 auf die Eingangsspannung auf. Anschließend schaltet das IC den Ausgang auf Masse um. Nun passiert Folgendes: Der Pluspol des Kondensators C2 ist nun mit Masse verbunden. Über den Minuspol des Kondensators fließt der Strom in der entgegengesetzten Richtung über die Diode D2 und lädt den Kondensator C3 mit der invertierten Spannung auf. Der Kondensator C3 besitzt jetzt gegenüber Masse ein negatives Spannungspotential, das am Ausgang der Schaltung bereitsteht. Das Ganze beginnt nun von vorn. Indem das IC ständig hin und her schaltet, wird der Kondensator C3 ständig neu aufgeladen, sodass eine annähernd konstante Spannung am Ausgang der Schaltung bereitsteht.

In diesem Bild ist ein Testaufbau der Schaltung zu sehen. Die Eingangsspannung beträgt 9 Volt. Wie man deutlich erkennen kann, ist auch hier die Ausgangsspannung etwas geringer als die Eingangsspannung. Dies liegt an den Spannungsabfällen an den eingesetzten Dioden. Diese Spannungsabfälle betragen etwa 0,7 Volt pro Diode. Da hier zwei Dioden eingesetzt wurden, müssen die Spannungsabfälle beider Dioden addiert werden. Wegen der im Bild angeschlossenen LED sinkt die Ausgangsspannung der Schaltung aufgrund der geringen Ausgangsleistung noch etwas weiter ab, wodurch dann die hier angezeigte Spannung von 6,25 Volt zustandekommt.

Auch ein Betrieb mit anderen Eingangsspannungen ist möglich

Die Schaltung kann übrigens mit einer Eingangsspannung von etwa 6 bis 12 Volt betrieben werden. Die invertierte Ausgangsspannung liegt ohne angeschlossene Verbraucher immer etwa 1,4 Volt  unter der Eingangsspannung.

Natürlich kann diese Schaltung mit anderen Mitteln noch etwas effektiver und wirtschaftlicher aufgebaut werden. Die hier gezeigte Schaltung soll nur als Grundlage für eigene Experimente dienen. Sie eignet sich nicht zur Abgabe höherer Ausgangsleistungen.