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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik C-Netzteil - Strombelastbarkeit


Autor: Silvio (Gast)
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Hallo,

ich habe folgendes Netzteil (siehe Anhang) vor mir.
Bei der Berechnung des maximalen Stromes, habe ich diesen Ansatz 
genutzt:
I_max = 230V x (Wurzel[2]) x 2pi x 50Hz x C1
Damit errechnet sich ein Strom von 23,84mA.
Was mich aber nun bei der Messung stutzig macht, ist, dass ich diesen 
Strom in keinster Weise dem Netzteil entnehmen kann.
Schon bei etwa 5mA bricht die Ausgangsspannung von 3,3V zusammen...
Schalte ich jedoch zwei Kondensatoren mit dem gleichen Wert, zu C1 
parallel (insgesamt 990nF), kann ich den Ausgang mit ca. 25mA belasten.
Achso, der Kondensator C11 ist natürlich nicht mit auf der Platine, 
sondern lediglich eine Alternative der Bauform (SMD), um eine optionale 
Bestückung zu ermöglichen. Bei der Auswahl des Kondensators C1 habe ich 
folgenden gewählt:
http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.d...
Wichtig dabei ist, das als Kondensator (C1) ein Entstörkondensator mit 
vorher festgelegter Klassifizierung (X2) verwendet wird.
Zusätzlich wundert mich, dass der Kondensator C2 innerhalb von 5 
Minuten, nach dem Einschalten von 23°C auf gut 50°C ansteigt, obwohl am 
Eingang des Reglers U1 etwa 5,5V anliegen. Für den C2 habe ich folgenden 
Kondensator verwendet:
http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.d...

Ich vermute, dass der Kondensator am Eingang des Netzteils nicht die 
benötigte Energie bereitstellen kann. Ich habe bisher einige Messwerte 
aufgenommen... Wer hat Erfahrungen mit einem Kondensator-Netzteil? Wer 
hat eine Erklärung für die unnormale Erwärmung von C2? Danke schon mal 
für Eure Unterstützung.

VG Silvio

: Verschoben durch Admin
Autor: Hubert G. (hubertg)
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Welches Netzteil?

Autor: Silvio (Gast)
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Sorry, stimmt natürlich... ;-)
Bitte sehr!

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Der Schaltplan sieht teilweise etwas komisch aus, vor allem die 
Bauteilwerte sind ziemlich merkwürdig. 2200µF hinter dem 3,3V Regler ist 
etwas sinnlos, und Spulen werden üblicherweise nicht in Ohm angegeben...

Zerleg die Schaltung mal in einzelne Teile und messe getrennt:
Wenn du U1 weg lässt, was misst du dann an C2/3 für eine Spannung und 
wie stark ist diese belastbar?

Ist C2 vielleicht falsch rum eingebaut?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Was Du ändern solltest:

C2 auf 10u bis 47u  reduzieren, den 220k Widerstand auf 2 getrennte 1/4W 
Widerstände a 150 k aufteilen.


Die Spulen müßten uH sein, da ist die Beschriftung wohl schiefgegangen.

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

da hier nur 50Hz im Spiel sind, ist der Elko ziemlich sicher falschrum 
gepolt, wenn er heiß wird...

20mA müßten sicher rauskommen bei 0,66µ.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Silvio (Gast)
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@Benedikt

Warum ist der 2200µF am Ausgang des Netzteils sinnlos? Er soll später, 
kurzzeitig (70ms) eine induktive Last puffern können, z.B. den 
Schaltmoment eines Relais.
Bei den Spulen habe ich ausnahmsweise mal den Blindwiderstand angegeben. 
Natürlich bin ich mir bewusst das bei Spulen immer der jeweilige 
Induktivitätswert angegeben wird. ;-)
Die Schaltung habe ich bereits mehrfach zerlegt. Die Spannung über C2/3 
ist dann ca. 5,5V und bricht auch bei etwa 5mA zusammen. Ich habe 
bereits den Z-Diodenstrom gemessen und die Diode Diode D1 ausgelötet. 
Erstaunlicherweise wird C2 auch in diesem Moment sehr heiß...

@Andrew

Was soll die Änderung der BE-Werte (C2, R1) bringen? Bei dem Widerstand 
ist mir dies klar (Aufteilung der Leistung und Verringerung des 
Blindwiderstandes der Parallelschaltung aus C1 und R1 => größerer 
Strom), aber bei C2 nicht ganz. Er soll schließlich bei der negativen 
Halbwelle der Netzspannung den Eingang des Reglers puffern. Schau mal 
hier:

http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaere...

@Michael

Der Elko ist leider nicht falschrum, dies habe ich natürlich vorher 
ausreichend geprüft, bevor ich hier ins Forum gepostet habe.

Wie denkt Ihr über den Widerstand R2, dieser begrenzt ja den Strom der 
in der negativen Halbwelle durch die Z-Diode fließt und in der positiven 
Halbwelle in Richtung Last. Entweder fließt der ganze Strom durch die 
Z-Diode ZD1 oder er teilt sich auf in Richtung Z-Diode ZD1 und Last.

Grüße aus Berlin, Silvio

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Silvio schrieb:
> Warum ist der 2200µF am Ausgang des Netzteils sinnlos? Er soll später,
> kurzzeitig (70ms) eine induktive Last puffern können, z.B. den
> Schaltmoment eines Relais.

Der Spannungsregler regelt entsprechende Laständerungen aus, daher 
reicht ein kleiner Kondensator (je nach Regler wenige 100nF bis ein paar 
µF) um die Spannung bei sehr schnellen Laständerungen solange konstant 
zu halten, bis der Regler nachregeln kann. Ein zu großer Kondensator 
kann der Regler instabil werden lassen.
Vor dem Regler macht dieser Kondensator mehr Sinn, denn aufgrund der 
höheren Spannung speichert er hier mehr Energie die bei Bedarf vom 
Regler an die Last weitergegeben werden können.

> Der Elko ist leider nicht falschrum, dies habe ich natürlich vorher
> ausreichend geprüft, bevor ich hier ins Forum gepostet habe.

Mess mal den Strom in der Leitung zu C2 im DC bzw. AC Messbereich ohne 
Last/ohne U1.

Entweder ist C2 doch falsch rum oder defekt, oder D1 ist defekt oder 
falsch rum oder sowas in der Richtung.

Autor: A. K. (prx)
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C4 und C5 könnten Ärger bereiten, weil der 1117 wie bei LDOs allgemein 
üblich für Stabilität einen Mindestwert für den ESR erfordert. Warum 
nicht vor den Regler? Andernfalls R rein. C5 weg.

Spannungsregler sollten nicht nach streng nach dem Schema "was für den 
78xx gut ist, ist für alle gut" beschaltet werden, sondern nach dem was 
das Datasheet schreibt.

Autor: Silvio (Gast)
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> Generell gilt, dass Spannungsregler nicht nach streng nach dem Schema
> "was für den 78xx gut ist, ist für alle gut" beschaltet werden sollten,
> sondern nach dem was das Datasheet schreibt.

Das Datenblatt sagt nix weiter:

http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.d...


Und hier nochmal der Kondensator C5:

http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.d...

Und hier der Kondensator C4:

http://search.digikey.com/scripts/dksearch/dksus.d...

Soll es wirklich an diesen C's liegen?

Autor: MaWin (Gast)
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L2 und L3 sind parallel, eine als überflüssig.

> I_max = 230V x (Wurzel[2]) x 2pi x 50Hz x C1
> Damit errechnet sich ein Strom von 23,84mA

...der nur die Hälfte der Zeit in die Schaltung fliesst...

> Für den C2 habe ich folgenden Kondensator verwendet:

Der hält angeblich 120mA Lade/Entladestrom aus.

> der Kondensator C2 innerhalb von 5
> Minuten, nach dem Einschalten von 23°C auf gut 50°C ansteigt

Klingt, als ob deine Schaltung wunderbar schwingt.

C2 und C3 mit der Spule L2 dazwischen sind ein perfekter
Schwingkreis, der NCP1117 ist zwar angeblich auch bei
grossen Ausgangselkos stabil so lange die einen bestimmten
ESR haben (das ist natürlich der einzige Elko dessen
Datenblatt du nicht genannt hast), aber er reagiert auch
laut Datenblatt sauer auf zu niedrige Eingangskapazität,
und durch L2 hast du C2 von ihm so weit weg gebracht,
also ob da 100 Meter Kabel zwischen wären.

Die 100nF können 1/100 Sekunde nicht mal 5mA stützen.

Mach L2 weg, ersetze sie durch einen Draht.
Nimm eine Z-Diode mit mehr Volt.
Für 20mA Last brauchst du einen doppelt so grossen C1,
oder einen Brückengleichrichter.

Und überlege, ob C4 wirklich so gross sein muss.
Alle Kondensatornetzteile (Funksteckdosen, ...)
versorgen ihre Relais (die bei höherer Spannung auch
weniger Strom bracuhen) aus der unstabilisierten Spannung
vor dem Regler. Chinesen wissen, warum.

Autor: holger (Gast)
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Es gibt so schöne kleine Printtrafos für 2 Euronen.
Galvanische Trennung im Preis bereits enthalten.
Robust ist das ganze auch noch.

Wozu sollte man so etwas gefährliches wie ein Kondensatornetzteil
überhaupt noch bauen? Irgendwann gehen die X2 kaputt, oder die
Z-Diode, weil der China Dimmer daneben hängt.

Autor: Silvio (Gast)
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>Wozu sollte man so etwas gefährliches wie ein Kondensatornetzteil
>überhaupt noch bauen? Irgendwann gehen die X2 kaputt, oder die
>Z-Diode, weil der China Dimmer daneben hängt.

Weil der Formfaktor es nicht anders hergibt...

Autor: A. K. (prx)
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Silvio schrieb:

> Das Datenblatt sagt nix weiter:

Das Datasheet vom im Schaltbild eingezeichneten NCP1117 verlangt einen 
ESR zwischen 0,25 und 2,2 Ohm.

> http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.d...

Das ist aber kein Spannungsregler.

Autor: Silvio (Gast)
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So, hier nochmal das Datasheet vom Regler:

http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.d...

Ich werde jetzt die Spule L2 und den Kondensator C3 entfernen und erneut 
durchmessen. Natürlich gebe ich Bescheid was rausgekommen ist... ;-)

Autor: A. K. (prx)
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Silvio schrieb:

> So, hier nochmal das Datasheet vom Regler:

Seite 8 rechts oben.

Autor: Silvio (Gast)
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Nachdem ich die Spule L2 und den Kondensator C3 ausgelötet habe, hat 
sich nichts weiter geändert. C2 am Eingang des Reglers erwärmt sich 
weiterhin...

Das Problem dabei ist, dass ich selbst ohne Regler keinen Strom von min. 
25mA ziehen kann, ohne dass dieser Kondensator (C2) sich erhitzt.

Autor: MaWin (Gast)
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> ohne dass dieser Kondensator (C2) sich erhitzt.

Vielleicht ist er einfach kaputt, wenn er schon nicht verpolt eingebaut 
sein soll.

Aber 25mA geht eh nicht.

Autor: Silvio (Gast)
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@MaWin

Gehen gibt's nicht...
Warum kann ich Deiner Meinung nach keine 25mA ziehen?
Mit 990nF als C1 geht es schon, so ist es nicht!
Die Frage ist nur, warum der Kondensator sich so stark erhitzt.
Es könnte durchaus sein, dass der ESR-Wert von C2 nicht richtig ist.

Autor: MaWin (Gast)
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> Warum kann ich Deiner Meinung nach keine 25mA ziehen?

Du hast meinen Beitrag von 11.09.2009 13:19 gar nicht gelesen?

> Mit 990nF als C1 geht es schon, so ist es nicht!

Klar, aber du bist ja fälschlicherweise davon überzeugt, dass es mit 
330nF auch gehen müsste.

> dass der ESR-Wert von C2 nicht richtig ist.

Richtig laut Datenblatt oder richtig im Sinne von Herstellungsfehler?

Autor: holger (Gast)
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>Die Frage ist nur, warum der Kondensator sich so stark erhitzt.

Weil die Welligkeit so hoch ist?
Kein Wunder bei der Einweggleichrichtung ;)
Wieso nimmst du keinen Brückengleichrichter vor
der Z-Diode? Zu groß?

Autor: Rolf Degen (rolfdegen)
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Hallöchen..

Für ein ATmega-Projekt habe ich dieses Kondensator-Netzteil gebaut. Auf 
der 230V~ Seite fließen ca. 34mA. Das kann man nach dieser Formel auch 
leicht ausrechnen:

Cx = 1/(2 *3,14*50Hz*0,000000470F)  Cx = 6772 Ohm

Cx ist der Blindwiderstand des Kondensators C18. Die anderen Widerstände 
können bei der Stromberechnung vernachlässigt werden.

Ic = 230V/6772 Ohm  Ic = 34mA

Die Belastung am Ausgang des 3.3V Schaltreglers liegt in meiner 
Schaltung bei ca. 35mA. Die Schaltung kann aber noch höher belastet 
werden, da am Eingang des Schaltreglers 24V anliegen.

Den kompletten Schaltplan meines ATmega-Projekts kann man sich im 
CC2-Forum ansehen: 
http://www.cczwei-forum.de/cc2/thread.php?postid=5...


Gruß Rolf

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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holger schrieb:
>>Die Frage ist nur, warum der Kondensator sich so stark erhitzt.
>
> Weil die Welligkeit so hoch ist?
> Kein Wunder bei der Einweggleichrichtung ;)
> Wieso nimmst du keinen Brückengleichrichter *vor*
> der Z-Diode? Zu groß?

Die Einweggleichrichtung ist eigentlich ein Spannungsverdoppler mit 
künstlich erhöhtem Innenwiderstand. Man könnte es auch als 
Zahnbürstenschaltung bezeichnen.
Ein Brückengleichrichter wäre wirklich eine gute Idee, wenn die 
Schaltung auf maximale Strombelastbarkeit ausgelegt ist.
Und ehrlich gesagt: der erwähnte Trafo ist dann auch nicht mehr so weit 
weg und ne gute Lösung. Größer ist der dann auch nicht.

Autor: Rolf Degen (rolfdegen)
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Hallöchen..

An ein kleines süsses Print-Trafo 
(http://www.reichelt.de/?ACTION=3;GROUP=C521;GROUPI...) 
hab ich für meine Schaltung auch gedacht. Aber da es sich in meinem 
Projekt um ein Raumthermostat handelt und sich der Temperatursensor im 
selben Gehäuse befindet, kann die Eigenerwärmung des Trafos den Messwert 
verfälschen.

Gruß Rolf

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