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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Trafo dimensionierung für Netzteil


Autor: M. J. (diamon)
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Hallo,

eine kurze Frage zur Auswahl eines geigneten Trafos für ein Netzteil.

Das Netzteil soll 5V und 9V Festspannung liefern (mit 7805 und 7809).
Die liefern ja maximal 1A. Wollte dafür einen Trafo mit 2x12V sek. 
nehmen.
Weiss nur nicht welchen ich nehmen soll. Entweder "2x12V 2x1040mA" oder 
"2x12V 2x1500mA". Reicht da der kleinere, oder ist das zu "knapp" ?

Gruß
MJ

Autor: Gast123 (Gast)
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Der kleinere reicht nicht. Ich hab den genauen Faktor nicht im Kopf, 
aber so ganz grob brauchst Du wohl einen etwa 30% höheren Nennstrom vom 
Trafo, als Du eigentlich als Gleichstrom brauchst. Ich denk 1,5A klingt 
gut.

Grß
Christian

Autor: staman (Gast)
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Auf keinen Fall 12V. Kleine Trafos haben Leerlauffaktoren von 1,1 - 1,3. 
Ein Trafo mit 12V effektiv hat fast 17V Spitzenspannung. Darauf nochmal 
den Leerlauffaktor, sagen wir 1,2, macht ca. 20V Leerlaufspannung. Das 
wird nach Gleichrichter und Siebelko deine Gleichspannung. Wenn du dann 
nur 100mA ziehen willst werden an dem 7809 schon (20-9)*100mA=1,1W 
verheizt und das 7805 wird erst recht Halleluja singen.

Zum Strom: Kommt halt darauf an, wieviel Strom du entnehmen willst, aber 
da die 78XX Spannungsregler (im TO220 Gehäuse) ohnehin nur 1A können, 
tut es auch der kleinere Trafo.

Autor: M. J. (diamon)
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also muss ich mich nach dem Spitzenwert der Leerlaufspannung richten?

Autor: M. J. (diamon)
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Gleichspannung nach Gleichrichtung / Glättung berechnet sich so oder?
U_gleich = Ueff * Wurzel 2 * Leerlauffaktor

Autor: staman (Gast)
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> also muss ich mich nach dem Spitzenwert der Leerlaufspannung richten?

Wenn du tatsächlich den maximalen Strom des Trafos entnehmen willst 
nicht, da die Leerlaufspannung ja unter Nennbelastung auch auf die 
Nennspannung "absäuft", ansonsten schon.
Wenn du den Trafo im Teillastbereich betreibst musst du einen Mittelweg 
finden, je nachdem wie "weich" er ist. Du darfst auch nicht vergessen, 
daß die 78XX 2V-3V Reserve brauchen, damit sie funktionieren.

> U_gleich = Ueff  Wurzel 2  Leerlauffaktor

Ja (bei ausreichend großem Siebelko).


Ideal für deinen Fall wäre ein 10V Trafo, die sind allerdings nicht sehr 
verbreitet. Oder du verwendest Low-Dropout Spannungsregler anstatt der 
78XX, die brauchen nicht soviel Reserve wie die 78XX, dann könnte es 
auch mit einem 9V Trafo klappen.

Die Leerlauffaktoren von Trafos sind übrigens bei den Versendern oft im 
Katalog mit angegeben (z.B. bei Reichelt).

Autor: Olli R. (xenusion)
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M. J. wrote:

> U_gleich = Ueff  Wurzel 2  Leerlauffaktor

Minus dem Spannungsabfall uber den Gleichrichterdioden (2x 0.7V).

Autor: Olli R. (xenusion)
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Ein 9V Trafo reicht für 5V, aber nicht für 12V.

Der Trafo muss auch bei 10% Netzunterspannung (0.9) nach Gleichrichtung 
(1.414) eine Spannung liefern, die die gewünschte maximale 
Ausgangsspannung um die Verluste des  Spannungsreglers (2.5V drop out), 
der Gleichrichterdioden (2*1V) und dem Elko (0.8 = 80% gehalten = 20% 
Ripple) übersteigt.

 Trafospannung=(((Ausgangsspannung+2.5V)/0.8)+2V)/(1.414*0.9),

also für ein 5V/1A Netzteil mit 7805 als Regler: 9V Trafo.

Der Elko soll bei Maximalstrom die Spannung nach dem Gleichrichter auf < 
20% glätten, bei 9V Trafospannung und 1 Ampere Maximallast also 4700uF. 
Für 10% Ripple wären schon satte 10000uF notwendig (<10% Ripple ist eher 
unüblich, der kleinere Stromflusswinkel führt dann zu verstärkten 
Verlusten im Trafo, für die er nicht berechnet ist). Bei 50Hz nach 
Vollwellengleichrichtung, also 100Hz Ripple, ist die Formel ganz 
einfach:

              Volllaststrom
 -----------------------------------------   [in Farad]
 (Trafospannung * 1.4 - 2) * (Ripple in %)

Wenn das Netzteil sich nicht durch den Ausfall von ein paar Halbwellen 
des
230V~ Netzes stören lassen soll, wie es beim Anlaufen von schweren 
Maschinen der Fall sein kann, muss der Elko grösser gewählt werden. Bei 
1 Halbwelle also doppelt so gross, bei 3 Halbwellen 4 mal so gross. Zu 
Hause testet man das, in dem der Staubsauger in derselben Steckdose 
eingeschaltet wird, und ein RESET-Controller den Spannungsregler-Ausgang 
unter Volllast prüft.

Der Elko muss dabei die gleichgerichtete (+41% = *1.414) 
Leerlaufspannung
(ca. +15% = *1.15) des Netztrafos bei 10% Überspannung (*1.1) im Netz 
aushalten, also in unserem Fall:

 1.414*1.15*1.1*Trafospannung = 1.78*Trafospannung = 16V

Kleine Trafos produzieren oft hohe Leerlaufspannungen, also im Notfall 
messen: Trafo+Gleichrichter+spannungsfesten Elko fast beliebiger 
Kapazität dran, keine Last und dann messen und zur Sicherheit *1.1 (=10% 
Netzüberspannung) nehmen. Aber bereits eine geringe Last (LED als 
Kontrollleuchte) bringt die Spannung meist in akzeptable Regionen, weil 
sich ganz schnell der Diodenspannungsabfall einstellt. Und Trafos mit 
grossem Leerlaufspannung/Nennspannung Quotienten haben einen hohen 
Innenwiderstand und belasten somit die Gleichrichterdioden viel weniger, 
weil der Stromflusswinkel viel grösser ist, als Trafos mit niedrigem
Innenwiderstand.

Autor: staman (Gast)
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@Olli R.

1) Er will ja auch keine 12V, sondern 9V.

2) Ich glaube nicht, daß er ein Atomkraftwerk basteln will!

Autor: M. J. (diamon)
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danke für die ausführliche erklärung!
:D

Autor: M. J. (diamon)
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staman wrote:
> 2) Ich glaube nicht, daß er ein Atomkraftwerk basteln will!

Nee ;-)

eine Frage habe ich aber doch noch. Wenn ich einfach einen (z.B. 1k) 
Widerstand zwischen Ausgang des 7805 und Masse schalte würde ja immer 
ein Strom von etwa 5mA fließen, reicht das aus die Leerlaufspannung 
ausreichend abszusenken? Das kommt ja wahrscheinlich auch auf den Trafo 
an, aber gibts da ne "Faustregel" wie hoch die Last (Kontroll-LED bzw. 
Widerstand) sein sollte?

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