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Lineares Netzteil
Komponenten:
Sicherung Transformator Gleichrichtung Siebung Glättung Stabilisierung (falls nötig)
Aufgaben:
Sicherung: Transformator: Netztrennung bei zu hoher Stromaufnahme. Transformierung der Eingangswechselspannung in eine andere Wechselspannung mit galvanischer Trennung. Gleichrichtung der Wechselspannung in eine pulsierende Gleichspannung. Filterung von Spannungsspitzen und Schaltfunken durch Kondensatoren und Spulen. Glättung der puls. AC, um eine glatte Gleichspannung (DC) zu Erhalten - durch Füllung der Lücken zwischen den Pulsen. Festsetzung der Ausgangsspannung unabhängig von der Last.
Gleichrichtung:
Siebung:
Glättung:
Stabilisierung:
Beschreibung:
Die eingangsseitige Wechselspannung wird an die Primärwicklung des Transformators angelegt. Der Transformator transformiert diese AC in eine andere AC um (Größer sek. Mehr Windungen / kleiner weniger Windungen). Sekundär hat man eine galvanisch getrennte Wechselspannung mit der selben Signalform (normalerweise SINUS). Dieser Sinus wird mithilfe des Gleichrichters gleichgerichtet. Hierbei werden die positiven Halbwellen herausgefiltert (Einweggleichrichtung). Bei einer Brückengleichrichtung werden dazu noch die negativen Halbwellen genutzt. Die resultierende pulsierende Gleichspannung wird mit einem kleinen Kondensator (z.B. 100nF / 10x Ub) von Spannungsspitzen und Schaltfunken befreit und vom nachfolgen Elektrolytkondensator (Elko) geglättet. Hierbei werden die Täler der pulsierenden Gleichspannung durch gespeicherte Energie im Elko ausgefüllt, um eine glatte Spannung zu bekommen. Diese glatte Spannung kann nun für verschiedenste Aufgaben genutzt werden. In einigen Fällen ist es sinnvoll, die Spannung zu stabilisieren, wie z.B. für Digitaltechnik.
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Formeln und Regeln:
Ueff Us 2 2
Tip: Eine Nummer größer als das Ergebnis
Umin_elko Celko_min
Beachte:
1µF pro 1mA Last + etwas mehr für Haltbarkeit
Hinter einer Stabilisierung durch einen Schaltregler muss unbedingt ein LOW-ESR Elko verbaut werden. Standardkondensatoren werden durch hohe Schaltfrequenzen zerstört. Passende Typen:
Mittlerer Strombedarf Panasonic ,,FC" Typen Rubycon ,,ZL" Typen Panasonic ,,FM" Typen Nippo-Chemi-Con ,,LXZ" Typen primär: 50Hz; sekundär: 50Hz oder 100Hz (je nach Gleichrichtungsart)
Hoher Strombedarf
Schaltfrequenz:
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Schaltnetzteil
Komponenten:
Sicherung Netzfilter Gleichrichtung Siebung Glättung Transformator (Wandler) Schalttransistor # Gleichrichtung Siebung Glättung Stabilisierung (falls nötig) + PWM Regelung & Rückmeldung
Aufgaben:
Sicherung: Netzfilter: Gleichrichtung: Netztrennung bei zu hoher Stromaufnahme. Sperrung von Störfrequenzen aus dem Netz und aus dem Netzteil. Gleichrichtung der Wechselspannung in eine pulsierende Gleichspannung. Filterung von Spannungsspitzen und Schaltfunken durch Kondensatoren und Spulen. Glättung der puls. AC, um eine glatte Gleichspannung (DC) zu Erhalten - durch Füllung der Lücken zwischen den Pulsen. Energieübertragung und galvanische Trennung zwischen Primärund Sekundärseite Umschaltung zwischen Lade- und Übertragungszustand (Treiberwicklung). Regelschaltung für die Ansteuerung des Schalttransistors. NUR SEKUNDÄR!!! Festsetzung der Ausgangsspannung unabhängig von der Last. Der Laststrom wird über einen galvanisch getrennten Übertrager an die Regelschaltung übertragen (Optokoppler, Übertragertrafo).
Siebung:
Glättung:
Wandlertrafo:
Schalttransistor:
PWM-Regelung: Stabilisierung:
Rückmeldung:
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Beschreibung:
Die eingangsseitige Wechselspannung von ca. 230V ~ wird mit einer Filterkombination von Störfrequenzen und Störspannungen befreit und anschließend mittels eines Brückengleichrichters gleichgerichtet. Die pulsierende Gleichspannung wird noch einmal von Spitzenspannungen befreit (Cs, Spulen....) und anschließend mit dem Ladekondensator geglättet. Die saubere Gleichspannung wird auf die primäre Treiberwicklung des Wandlertrafos gegeben. Das andere Ende der Wicklung wird über einen NPN-Schalttransistors oder einen selbstsperrenden N-Kanal FET Transistors auf Masse gelegt. Am Gate-/Basisanschlusses des Transistors wird ein Rechtecksignal angelegt, welches ein ,,Ein- und Ausschalten" des Transistors bewirkt. Je nach Netzteilbauart (Sperrwandler / Flusswandler) wird dabei zwischen Lade- und Übertragungszustand geschaltet. Im Übertragungszustand wird eine Spannung auf die Sekundärseite übertragen. Diese impulsförmige Wechselspannung wird wieder gleichgerichtet, gesiebt und geglättet. Durch das Wicklungsverhältnis kann man beliebige Spannungen erzeugen. Auch hier muss bei der Glättung auf die Verwendung von LOW-ESRKondensatoren geachtet werden hohe Schaltfrequenzen!! Falls nötig, kann auch hiernach eine Spannungsstabilisierung stattfinden. Damit sekundär immer die selbe lastunabhängige Spannung anliegt, wird eine Laststrominformation über einen galvanisch getrennten Übertrager (Optokoppler, Trafo, extra Wicklung....) an die Regelschaltung übertragen. Bei Laständerung wird die Impulsbreite oder die Schaltfrequenz entsprechend geändert.
Informationen:
Größe der Kondensatoren: Da die Schaltfrequenz hoch ist, wird das Tal nicht so groß. Deshalb braucht man keine sehr großen Kapazitäten. bis zu 80KHz sehr kleine Sperrzeiten Kapazität erforderlich. wenig
Schaltfrequenz:
Art der Kondensatoren:
Ausschließlich LOW-ESR von guter Qualität.