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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Trafo wird warm


Autor: Hans (Gast)
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Hallo Zusammen...

der von mir verwendete Netztrafo wird zu warm. Trafodaten 6V/0,7VA Typ. 
Die Schaltung dran braucht 60mA@5V und hängt an einem LDO 
5V-Linearregler. Sollte der Trafo also abkönnen. Zur Zeit habe ich einen 
Kondensator mit 470uF nach dem Gleichrichter. Ist das zu groß für den 
kleinen Trafo? Ist es besser das auf 2 Kondensatoren mit Widerstand 
dazwischen aufzuteilen? Wenn ja, wie dimensionieren?

Gruß Hans

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Hans (Gast)

>der von mir verwendete Netztrafo wird zu warm.

Was verstehst du unter "zu warm"?

> Trafodaten 6V/0,7VA Typ.

Also so ein Miniding.

>Die Schaltung dran braucht 60mA@5V

Sind schon mal 300mW.

>und hängt an einem LDO
>5V-Linearregler. Sollte der Trafo also abkönnen. Zur Zeit habe ich einen
>Kondensator mit 470uF nach dem Gleichrichter.

Was für ein Gleichrichter? Einweg oder Brücke? Ersteres ist keine gute 
Idee.

> Ist das zu groß für den kleinen Trafo?

Könnte sein. bei großem Pufferkondensator sinkt der Stromflußwinkel, 
weil der nur kurz während der Maximalspannung des Sinus geladen wird. 
Das macht hohe Pulsströme und damit Verluste.

> Ist es besser das auf 2 Kondensatoren mit Widerstand
>dazwischen aufzuteilen?

Nein. Den Kondesator ggf. kleiner machen, den Ripple regelt der LDO 
schon aus.

> Wenn ja, wie dimensionieren?

Schwer zu sagen, muss man mal den Ripple mit dem Oszi messen.

MfG
Falk

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

klingt alles soweit passend.

Die kleinen Dinger haben ziemliche Verluste, die letztlich nur den Trafo 
erwärmen.

Was ist für Dich "zu warm"?

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Hans schrieb:
> Hallo Zusammen...
>
> der von mir verwendete Netztrafo wird zu warm. Trafodaten 6V/0,7VA Typ.

ZU warm ist was in grad Celsius/Kelvin bei Dir?

> Die Schaltung dran braucht 60mA@5V und hängt an einem LDO
> 5V-Linearregler. Sollte der Trafo also abkönnen. Zur Zeit habe ich einen
> Kondensator mit 470uF nach dem Gleichrichter. Ist das zu groß für den
> kleinen Trafo?

nein. aber 100uf hätten auch schon gereicht.

> Ist es besser das auf 2 Kondensatoren mit Widerstand
> dazwischen aufzuteilen?



Wenn  Du den mäßigen Wirkungsgrad Deines Netzteils weiter verschlechtern 
willst, ist das einer der besten Wege.

Autor: Hans (Gast)
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60°C

Autor: MaWin (Gast)
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Kleine Trafos werden gleich warm, egal ob sie unbelastet oder voll 
belastet sind (es gibt sogar welche, die bei voller Last kühler werden).

Warum ist also kein Problem, unter 70 sollte seine Oberfläche aber schon 
bleiben. 470uF ist in Ordnung, bei 60mA verliert der Elko pro 1/100 
Sekunde Halbwelle 0.78V, also von 6.5V auf 5.7V. Allerdings sind 5.7V 
sehr knapp, wenn du daraus 5V regelst. Mit einem normalen 
Spannungsregler wie 7805 geht das nicht, du bräuchtest einen LowDrop 
Regler wie LM2931. Bei 10% Netzunterspannung reicht aber auch das nicht 
mehr.

Für 5V reicht halt i.A. kein 6V Trafo, man braucht einen 9V Trafo. Oder 
man muss tricksen, mit LowDrop Regler und 2 Wicklungen a 6V und 2 mal 
Einweggleichrichtung, damit nur ein Diodenspannungsabfall entsteht, und 
auch ein Vergrössern des Elkos auf 1000uF kann sinnvoll sein.

Immerhin reicht dein 0.7VA Trafo für 60mA aus gleichgerichteten 8.5V, 
also 0.5W.

Autor: Manfred von Antenne (dipol)
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470µF beim 0,7VA-Trafo ist zuviel. Bei dieser Kombination sind schon 
Trafos abgeraucht.
Nimm, wie empfohlen, 100µF!

Autor: Ulrich (Gast)
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Die 0,7 VA Trafos sind praktisch alle kruzschlußfest. Das Problem sind 
die realtiv hohen Leerlaufverluste da können 60 C schon mal normal auch 
für den Leerlauf sein.

Der relativ große Elko kann hier helfen mit der relativ knappen Spannung 
auszukommen. Mit einem Low drop Regler kann es noch reichen, denn die 
Leerlaufspannung ist deutlich über der Nennspannung.

Bei so einem kleinen Trafo hat man einen deutlichen ohmschen Widerstand 
der Wicklung, geschätzt etwa 20-30 Ohm. Das verändert den Stromverlauf 
schon deutlich in Richtung rechteck - die üblichen Werte für die 
auslegung passen also nicht so wie man es von größeren Trafos kenn.  Zu 
groß kann der Elko prakisch nicht sein. Man sollte aber auf genügende 
Spannungsfestigkeit achten, denn im Leerlauf sind auch schon mal 18 V 
drin.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Diese kleinen Dinger werden sehr sehr heiß. Das ist normal. Sie sind oft 
sogar für eine Umgebungstemperatur von 70°C ausgelegt und erfüllen die 
Temperaturklasse 130°C!

Bei Block beispielsweise hat ein VB0,35VA Trafo 1,6W Leerlaufverluste, 
dagegen ein VB1,0VA Trafo nur 0,9W. Auch die Wirkungsgrade sind 
erheblich unterschiedlich: 30% beim VB0,35VA, gegenüber 55% beim 
VB1,0VA. Es ist also durchaus sinnvoll, einen Trafo zu verwenden, der 
eine oder zwei Nummern größer ist, als vom Strombedarf erforderlich.

Auch für die Schaltung in der Umgebung kann die massive Wärmeabgabe des 
Trafos ungemütlich werden. Deshalb würde ich hier einen Switcher mit 
seinem erheblich besseren Wirkungsgrad vorziehen. Ich würde einen 
VB1,0VA mit 9V oder 12V nehmen und einen LM2674 dranhängen.

Wenn der Trafo "unbedingt kurzschlußfest" ist, kann man ihn mit einem zu 
großen Elko nicht zerstören. Allerdings kann man oft beobachten, daß die 
Siebspannung am Elko bei zu großen Elkos einbricht. Deshalb sollte man 
bei so kleinen Trafos den Elko nicht zu groß machen. 100...220µF reichen 
hier völlig.

Kai Klaas

Autor: oszi40 (Gast)
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Man kann sich auch die ganzen Klimmzüge sparen und ein fertiges 
Schaltnetzteil geeigneter Größe suchen, wenn man wüßte WOZU es gebraucht 
wird. Beitrag "Lieferanten für Privatpersonen"

Autor: MaWin (Gast)
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> 100...220µF reichen hier völlig

Man könnte ja auch einfach mal nachrechen, aber nein....

Autor: Manfred von Antenne (dipol)
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MaWin schrieb:
> Man könnte ja auch einfach mal nachrechen, aber nein....

Der Theoretiker weiss wo sie steht(die Formel)
Der Praktiker weiss wie es geht(die Schaltung) ;-)

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>> 100...220µF reichen hier völlig

>Man könnte ja auch einfach mal nachrechen, aber nein....

Also, C = dQ / dU = I x dt / dU. Oder umgekehrt: dU = I x dt / C. Mit 
dt=10msec, C=470µF und I=60mA erhalte ich ein dU von

dU = 60mA x 10msec / 470µF = 1,28V

Mein Vorschlag mit den 100...220µF bezog sich natürlich auf die von mir 
vorgeschlagene Variante mit der höheren Sekundärspannung und dem 
Switcher. Sonst macht das ja überhaupt keinen Sinn.

Ein weiterer Vorteil meines Vorschlags ist, daß auch größere 
Netzunterspannungen kein Problem sind, da die Spannung am Eingang des 
Switchers wesentlich höher gewählt werden kann, ohne gleichzeitig 
sinnlos Leistung zu vergeuden, wie es ein Linearregler tun würde.

Kai Klaas

Autor: Ulrich (Gast)
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Durch den hohen Ausgangswiderstand des Trafos muß der Elko wesenlich 
weniger als 10 ms überbrücken. Realistischer sind eher 2 ms.  Ein 
größerer Elko schadet hier aber auch nichts und kann etwas helfen, weil 
die Spannung recht knapp ist. Mit nur 100 µF könnte es schon zu wenig 
werden.

Wenn Platz da ist lieber ein etwas größerer Trafo oder sonst halt besser 
gleich ein fertiges Schaltnetzteil.

Autor: MaWin (Gast)
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> Der Theoretiker weiss wo sie steht(die Formel)
> Der Praktiker weiss wie es geht(die Schaltung)

Und wo sortierst du dich ein? Ich meine, bei weder-noch...

> Mein Vorschlag mit den 100...220µF bezog sich natürlich

DAS nenne ich aber rausreden...

Mit Andrew Taylor, Manfred von Antenne und Kai Klaas und
Falk's "Den Kondesator ggf. kleiner machen," haben wir
jetzt erst mal 4 Leute, die "470uF sind zu gross" vom
Stapel gelassen haben.

Dabei hatte ich es zuvor schon weiter oben öffentlich lesbar
ausrechnet... Kinders Kinders, bitte lernt daraus.

Autor: Manfred von Antenne (dipol)
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MaWin schrieb:
> Dabei hatte ich es zuvor schon weiter oben öffentlich lesbar
> ausrechnet... Kinders Kinders, bitte lernt daraus.

Genau MaWin, lern mal dazu!

Erstes Defizit bei dir:
MaWin schrieb:
> Kleine Trafos werden gleich warm, egal ob sie unbelastet oder voll
> belastet sind (es gibt sogar welche, die bei voller Last kühler werden).

Ulrich hat um 13:55 schon den richtigen Hinweis gegeben: Der 
Wicklungswiderstand der Sekundärwicklung liegt bei diesen kleinen Trafos 
bei 20 - 90 Ohm. (Bei meinen Mustern die hier rumliegen)

Bei 20 Ohm und 60mA sind das schon mal 1,2Volt Spannungsverlust mit 
0,072 W Verlustleistung. Diese nur 0,072 Watt werden selbstverständlich 
im Trafoinnern in Wärme umgesetzt.


Zweites Defizit bei dir:
Du machst den genialer Vorschlag den Ladeelko auf 1000µF rauf zu setzen.
Das ist natürlich Unsinn!
Denn der größere Ladestrom in diesem Elko, vergrössert, natürlich nur 
mit angeschlossener Last, den Spannungsverlust am Wicklungswiderstand 
zusätzlich, sodass trotz größeren Elko die Ausgangsspannung sogar noch 
kleiner werden kann.
So kommt es auch, dass bei dieser Kombination mit 470-1000µF die 
Wärmeentwicklung im Trafo so groß wird, dass es zur Überhitzung kommt. 
Daher meine Erfahrung mit dem 'Abrauchen' von Kleinstleistungstrafos.

Die 1000µF-Variante zur Aufladung auf den Scheitelwert funktioniert nur 
da, wo der Sekundär-Wicklungswiderstand sehr niedrig ist.

Also MaWin, Ball flach halten und immer bereit sein, etwas dazuzu 
lernen!

Autor: Torsten W. (wirehead)
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Auserdem ist 10ms für die zeit in der der trafo kein strom liefert 
vollkommen dahergeredet. Das erechnete somit stuss.
Diese zeit ist kürzer.
Ohne weitere daten des Trafo auch nicht zu ermitteln...

Autor: staman (Gast)
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Wollt ihr eigentlich Fragen beantworten, oder wartet ihr auf Fragen um 
euch gegenseitigt daran zu zerfleischen?

Autor: Torsten W. (wirehead)
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Kannst du solche fragen beantworten?

Autor: staman (Gast)
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Nein, deshalb warte ich ja auf eine Antwort.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Auserdem ist 10ms für die zeit in der der trafo kein strom liefert
>vollkommen dahergeredet. Das erechnete somit stuss.

Das ist die übliche Worst-Case Berechnung und keineswegs Stuss. Es geht 
hier ja nur um die Größenordnung des Ripple und nicht ob das +/-20% 
daneben liegt.

>Dabei hatte ich es zuvor schon weiter oben öffentlich lesbar
>ausrechnet... Kinders Kinders, bitte lernt daraus.

Also 470µF bei 60mA ist schon ein bißchen viel. Wenn man das auf 1A 
hochrechnet, sind das 7800µF. Das ist weit entfernt von den üblichen 
1000...2200µF/1A.

Den Lastkondensator zu vergrößern, soll ja nur einen Fehler von Hans 
kaschieren helfen, nämlich den, daß er eine zu kleine Sekundärspannung 
gewählt hat.

>Wollt ihr eigentlich Fragen beantworten, oder wartet ihr auf Fragen um
>euch gegenseitigt daran zu zerfleischen?

Das nennt man "Diskutieren" und ist durchaus im Sinne eines solchen 
Forums.

Kai Klaas

Autor: staman (Gast)
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> Das nennt man "Diskutieren" und ist durchaus im Sinne eines solchen
> Forums.

Keine Panik, ich wollte ja nur die Wogen ein wenig glätten. Die eine 
oder andere Spitze kommt ja zwischen den Zeilen schon durch ;-)
Ich werde ab jetzt "ruhig" weiterlesen, versprochen.

Autor: MaWin (Gast)
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> Ball flach halten

Brauch ich nicht, ich kann spielen, mit flutscht der nicht
aus den Fingern, nicht so wie dir.

> Ulrich hat um 13:55 schon den richtigen Hinweis gegeben

Von Ulrich hatte ich auch nicht geredet, sondern von dir.
Von dir kommt z.B. sogar jetzt noch so grandioser Unsinn:

> Denn der größere Ladestrom in diesem Elko, vergrössert,
> natürlich nur mit angeschlossener Last, den Spannungsverlust
> am Wicklungswiderstand zusätzlich, sodass trotz größeren
> Elko die Ausgangsspannung sogar noch kleiner werden kann.

Rechne einfach mal nach. Aber da bist du zu faul für.
Ich simulier's mal für dich:
Alles was sich ändert ist, daß der Ripple am Elko kleiner wird,
nämlich halb so gross.
Statt dass die gleichgerichtete Spannung sagen wir zwischen
5.27V und 5.83V schwankt, schwankt sie nun zwischen 5.42V und
5.68V, das gibt dem Spannungsregler 0.15V mehr Luft.

Der Strom aus dem Trafo liegt bei 470uF z.B. bei 140mA und bei
100uF bei .... na, lass raten?










... 140mA. Logisch, der mittlere Strom muss gleich gross sein,
wohin sollte er in der Schaltung auch verschwinden, ausser am
Lastwiderstand. Gerade bei hochohmigen Trafos ist der
Stromflusswinkel gar nicht so verschieden.

Und, was hat Mama dir gesagt, was sagt man nun?

Autor: Bernd (Gast)
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Tja Mawin, leider daneben geklickt ....
schaut so etwa eine Brückengleichrichtung aus?
also Ball flachhalten!

Autor: Uwe Nagel (ulegan)
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Ja, so sieht eine Brückengleichrichtung aus!
Und simulier das ganze mal mit 100uF, wie oben vorgeschlagen. Da wird 
die Welligkeit viel zu gross für einen Spannungsregler.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Rechne einfach mal nach. Aber da bist du zu faul für.
>Ich simulier's mal für dich:
>Alles was sich ändert ist, daß der Ripple am Elko kleiner wird,
>nämlich halb so gross.

Mawin, bitte, du kannst das komplexe Sättigungsverhalten eines Trafos 
doch nicht mit einem rein-rassigen ohmschen Widerstand simulieren. Ein 
"gequälter" Trafo verhält sich doch ein ganzes Stück anders...

Ich habe auch schon gesehen, daß die Spannung am Siebelko abgesackt ist, 
wenn der Elko vergrößert wird: Ab einem bestimmten Wert, steigt die 
Spanung nicht weiter, sondern bleibt zunächst stabil, um dann 
abzusinken.

Der Grund ist der, daß du dem Trafo eine immer kürzere Zeit gibst, den 
Ladungsverlust in der Entladephase auszugleichen. Das bedeutet, daß in 
immer kürzerer Zeit ein immer größerer Strom fließen muß, womit du das 
Teil immer weiter in die Sättigung treibst.

Kai Klaas

Autor: MaWin (Gast)
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> schaut so etwa eine Brückengleichrichtung aus?

Ich weiss, du erwartest schräge Linien. Ich hab dir mal ein Bild 
beigelegt, da erkennst du ihn bestimmt wieder.

> du kannst das komplexe Sättigungsverhalten eines Trafos
> doch nicht mit einem rein-rassigen ohmschen Widerstand simulieren

Richtig, daher musste ich die Leerlaufspannung mit 12V auch sehr hoch 
ansetzen, in Wahrheit ist die nicht so hoch.

Aber das Problem tritt eher bei steifen Trafos auf, wie es 
Ringkerntrafos wären, wo der Stromflusswinkel bei zu grossem Elko unter 
5 Grad sackt. Da bewirkt auch der höhere Verlust im Trafo durch I * I am 
R eine Temperatursteigerung bzw. niedrige Belastunggrenze als 
aufgedruckt.

Für diesen 0.7VA Trfao kommt die Simulation schon gut hin, der 
Innenwiderstand ist wirklich recht hoch, der Stromflusswinkel ist
grosszügig.

Diese winzigen Trafos gehen bei Leerlauf teils dermassen in Sättigung, 
daß sie wärmer sind als unter Belastung. Das kann der Innenwiderstand 
auch nicht simulieren. Sei's drum. Jedem steht frei, es nachzumessen :-)

Autor: Ulrich (Gast)
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So schlecht ist der Serienwiderstand für den Trafo nicht. Die gemessenen 
20-90 Ohm an ohmschen Widerstand für die Sekundärwicklung sind ein 
realer Widerstand. Dazu kommt dann noch ein Anteil vom Widerstand der 
Primarwicklung - vermutlich einiges weniger, denn bei den kleinen Trafos 
nimmt die Primarwicklung aus gutem Grund oft deutlichlich mehr Volumen 
ein.

12 V als Leerlaufspannung sind bei so einem Trafo duchaus realistisch.

Man könnte dem Tafo noch ein kleines bischen uner die Arme greifen mit 
einem Kondensator parallel zur Sekundärwickung. Ein Teil es 
Leerlaufstromes kann dann durch den Kondensator von der Sekundärwicklung 
bereitgestellt werden.


Das die kleinen Trafos bis an die Sättigung gehen hätte ich jetzt nicht 
erwatet von der theoretischen Seite. Damit der Verlust nicht zu groß 
wird, hätte ich da sogar erwartet das man eher kleinere Feldstärken 
wählt.

Autor: BMK (Gast)
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Wie wäre es denn, wenn wir mal die tatsächliche Trafobelastung 
betrachten?

Klar ersichtlich ist, dass der Trafo nur dann Strom liefert, wenn die
Sinushalbwelle über der aktuellen Kondensatorspannung liegt. 
Anschliessend
liefert der Kondensator so lange Energie in die Last bis die 
Sinushalbwelle
vom Trafo wieder 'oben' ist und den Kondensator wieder neu auflädt.
Das erklärt die pulsförmige Trafobelastung.

Und tatsächlich, der Trafo wird hierbei sehr ungünstig belastet, indem 
er -
bezogen auf eine Halbwelle - in 20% der Zeit richtig Strom liefern muss 
und dann 80% Pause hat.

Autor: MaWin (Gast)
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> Und tatsächlich, der Trafo wird hierbei sehr ungünstig belastet,

Ja, daher braucht man einen 70VA Trafo (berechnet für ohm'sche Last) 
wenn man 50W gleichgerichtet haben will, aber bei kleineren Trafos ist 
der Innenwiderstand höher und damit der Stromflusswinel länger und damit 
der Effekt nicht so ausgeprägt, siehe die Simulation, die nicht ganz mit 
deinem Diagramm eines typischen Netzteils übereinstimmt. Eher 50% 
Ladezeit, Stromfluss aus Trafo recht sinushalbförmig.

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